高中物理 第18章 原子结构限时测试题 新人教版选修35.docx

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高中物理第18章原子结构限时测试题新人教版选修35

【成才之路】2016高中物理第18章原子结构限时测试题新人教版选修3-5

本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题　共40分）

一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1．（襄州一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中2013～2014学年高二下学期期中联考）下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法不正确的是（　　）

A．图甲：

普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一

B．图乙：

玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的

C．图丙：

卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型

D．图丁：

根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性

答案：

D

解析：

根据物理学史可知A、B、C正确；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误。

2．（毫州2014～2015学年高二下学期检测）如图所示为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。

则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数符合事实的是（　　）

A．1305、25、7、1　　　　B．202、405、625、825

C．1202、1010、723、203D．1202、1305、723、203

答案：

A

解析：

根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏转，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回。

所以在相等时间内A处闪烁次数最多，其次是B、C、D三处，并且数据相差比较大，所以只有选项A符合事实。

3．如图所示，实线表示金原子核电场的等势线，虚线表示α粒子在金核电场中散射时的运动轨迹。

设α粒子通

过a、b、c三点时速度分别为va、vb、vc，电势能分别为Ea、Eb、Ec，则（　　）

A．va>vb>vc，Eb>Ea>Ec

B．vb>vc>va，Eb>Ea>Ec

C．vb>va>vc，Eb>Ea>Ec

D．vbEa>Ec

答案：

D

解析：

金原子核和α粒子都带正电，α粒子在接近金核过程中需不断克服库仑力做功，它的动能减小，速度减小，电势能增加；α粒子在远离金核过程中库仑力不断对它做功，它的动能增大，速度增大，电势能减小。

因此这三个位置的速度大小关系和电势能大小关系为vbEa>Ec。

4．原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则（　　）

A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线

B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线

C．在水中传播时，a光较b光的速度小

D．氢原子在n＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离

答案：

C

解析：

本题考查氢原子的能级跃迁问题，氢原子从高能级向低能级跃迁时不会辐射出γ射线，A错，氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光，则从n＝4能级向n＝3跃迁时不会辐射出紫外线，B错。

由题意知，a光频率高于b光频率，所以在水中a光较b光速度小，C正确，氢原子跃迁时可吸收的光的能量是量子化的，D错，正确答案C。

5．如图

（1）所示为氢原子的能级，图

（2）为氢原子的光谱。

已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子（　　）

A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光

D．从n＝1的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

答案：

B

解析：

由图

（2）看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率，而a谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，所以b谱线对应的能级差应大于n＝4与n＝2间的能级差，故选项B正确。

6．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光。

铬离子的能级图如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，然后自发地跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为（　　）

A.

B.

C.

D．

答案：

A

解析：

由题意知E3－E1＝h

①

E3－E2＝h

②

E2－E1＝h

③

由①②③式解得λ＝

，故A选项正确。

7．以下说法正确的是（　　）

A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用吸收光谱

B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速

C．线状光谱和吸收光谱都可以对物质进行分析

D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素

答案：

BC

解析：

光谱分析既可以用线状谱也可以用吸收光谱，但不能用连续谱，A错，C对；利用光谱分析时，样品中元素达到10－10g就可以被检测到，灵敏度很高，B对；月亮本身不发光，它的光是反射的太阳光，故通过分析月亮的光谱可以分析太阳的大气中所含的元素，但分析不出月球上有哪些元素，D错。

8.图示为氢原子的部分能级图。

关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是（　　）

A．用能量为10.2eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

B．用能量为11.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

C．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离

D．大量处于基态的氢原子吸收了能量为12.09eV的光子后，能辐射3种不同频率的光

答案：

ACD

解析：

用能量为10.2eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到n＝2的激发态，A对；用12.09eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到n＝3的激发态，所以可判D正确，B错误；若用14.0eV的光子照射，可使基态氢原子电离，C正确。

9．（黄冈中学2014～2015学年高二下学期期中）如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是（　　）

A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长最长

B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大

C．能发生光电效应的光有三种

D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV

答案：

AD

解析：

由3跃迁到2的光子能量1.89eV，由3跃迁到1的光子能量12.09eV，由2跃迁到1的光子能量10.2eV，故一共有3种频率的光；由光子能量hν可知由3跃迁

到2的光子频率最小，波长最大，故选项A正确；由

＝m

可知：

距离减小，动能变大，电势能减小，故选项B错误；发生光电效应，必须使入射光能量大于逸出功，故有两种光可以发生光电效应，选项C错误；光电子最大初动能为最大光子能量减去逸出功，即12.09eV－2.49eV＝9.60eV，故选项D正确。

10.如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。

关于这些光下列说法正确的是（　　）

A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的

B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的

C．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光

D．用由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

答案：

CD

解析：

由hν＝

＝Em－En知，从n＝4能级跃迁到n＝1能级时，波长最短，频率最大，衍射现象最不明显，故A、B错误；跃迁过程中，共能发出

＝6种不同频率的光，C正确；由n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光子的能量E21＝E2－E1＝10.2eV>6.34eV，故D正确。

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、填空题（共3小题，每小题6分，共18分。

把答案直接填在横线上）

11.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流。

若在如图所示的阴极射线管中部加上竖直向上的匀强电场，阴极射线将向________（外、里、上、下）偏转；若使阴极射线不偏转，可在匀强电场区域再加一大小合适、方向垂直纸面向________（外、里）的匀强磁场。

答案：

下　外

解析：

阴极射线带负电，在竖直向上的匀强电场中受向下的库仑力作用，将向下偏转；要使阴极射线不偏转，应使其再受一竖直向上的洛伦兹力与库仑力平衡，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外。

12．（黄冈中学2014～2015学年高二下学期期中）卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现：

（1）关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是________。

A．证明了质子的存在

B．证明了原子核是由质子和中子组成的

C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里

D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动

（2）英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射实验。

下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是图中的________。

答案：

（1）C　

（2）B

解析：

（1）由α粒子散射实验的实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型，即认为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里，故选项C正确。

（2）速度方向与原子核共线的α粒子原路返回，两侧的发生大角度偏转，但是不会从一侧跨向另一侧，故选项B正确。

13．（扬州市2013～2014学年高二下学期期末）一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能发射________种频率的光于；氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是________eV;用n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光子照射下表中几种金属，________金属能发生光电效应。

几种金属的逸出功

金属

铯

钙

镁

钛

逸出功W/eV

1.9

2.7

3.7

4.1

答案：

6　2.55　铯

解析：

从n＝4的能级跃迁，可能发射6种频率的光子；从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级，发出的光子能量hν＝E4－E2＝2.55eV，此值大于铯的逸出功，所以可使金属铯发生光电效应。

三、论述·计算题（共4小题，共42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14．（10分）为了测定带电粒子的比荷

，让这个带电粒子垂直电场飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来方向（如图），求q/m的值。

答案：

解析：

仅加电场时d＝

（

）·（

）2，加复合场时Bqv0＝Eq。

由以上两式可得

＝

。

15．（10分）氢原子处于n＝2的激发态，能量E2＝－3.4eV，则

（1）若要使处于n＝2的激发态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射该原子？

（2）若用波长为200nm的紫外线照射处于n＝2的激发态的氢原子，则电子飞到无穷远处时的动能是多少？

答案：

（1）8.21×1014Hz　

（2）4.51×10－19J

解析：

（1）由E＝hν知ν＝

＝

Hz＝8.21×1014Hz

（2）由能量守恒可知，电子飞到无穷远处时的动能为

Ek＝h

－E2＝

J－3.4×1.6×10－19J≈4.51×10－19J

16．（11分）原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁（在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞）。

一个具有13.6eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？

（氢原子能级如图所示）

答案：

不能

解析：

设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原于吸收。

若ΔE＝10.2eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2，由动量守恒和能量守恒有：

mv0＝2mv①

mv

＝

mv2＋

mv2＋ΔE②

mv

＝Ek＝13.6eV③

由①②③得，ΔE＝

·

mv

＝6.8eV

因为ΔE＝6.8eV<10.2eV

所以不能使基态氢原子发生跃迁。

17．（11分）（潍坊市2014～2015学年高二下学期质检）已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为mH＝1.67×10－24kg。

设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n＝5的能级状态。

（1）求大量氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；

（2）若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p＝

表示（h为普朗克常量，ν为光子频率，c为真空中光速），求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率。

（保留三位有效数字）

答案：

（1）10　

（2）4.17m/s

解析：

（1）可以有n＝C

＝10种不同频率的光辐射。

（2）由题意知氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级时，氢原子具有最大反冲速率。

氢原于发生跃迁时辐射出的光子能量为

E＝ΔE＝|E5－E1|

开始时，将原子（含核外电子）和即将辐射出去的光子作为一个系统，

由动量守恒定律可得：

mHvH－p光＝0

光子的动量p光＝

，E＝hν

氢原子速度为vH＝

，代入数据解得vH＝4.17m/s。