《金版学案》物理选修35人教版章末质量评估三.docx
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《金版学案》物理选修35人教版章末质量评估三
章末质量评估（三）
（时间：
90分钟 满分：
100分）
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1．下列能揭示原子具有核式结构的实验是（ ）
A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现
C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现
解析：
光电效应现象证明了光的粒子性本质，与原子结构无关，选项A错误；伦琴射线的发现以及氢原子光谱的发现都与原子的能级结构有关，都是原子能级跃迁的结论，选项B、D错误；卢瑟福的α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，选项C正确．
答案：
C
2．关于玻尔理论，下列说法中不正确的是（ ）
A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
C．用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D．氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越大
解析：
玻尔的原子模型对应的是电子轨道的量子化，卢瑟福的原子模型核外电子可在任意轨道上运动，故A正确；玻尔的原子结构模型中，原子的能量是量子化的，卢瑟福的原子结构模型中，原子的能量是连续的，故B正确；玻尔的原子结构模型中，核外电子从高能级向低能级跃迁后，原子的能量减小，从而建立了hν＝E2－E1，故C正确；氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越小，而电子的电势能越大，故D不正确；本题选择不正确的，故选D.
答案：
D
3．太阳光谱是吸收光谱，这是因为太阳内部发出的白光（ ）
A．经过太阳大气层时某些特定频率的光子被吸收后的结果
B．穿过宇宙空间时部分频率的光子被吸收的结果
C．进入地球的大气层后，部分频率的光子被吸收的结果
D．本身发出时就缺少某些频率的光子
解析：
太阳光谱是一种吸收光谱，是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的特征谱线相同的光都被这些气体吸收掉了．
答案：
A
4．有关氢原子光谱的说法正确的是（ ）
A．氢原子的光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级不是分立的
D．巴耳末公式反映了氢原子辐射电磁波波长的分立特性
解析：
由于氢原子发射的光子的能量：
E＝En－Em，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A错误B正确；由于氢原子的轨道是不连续的，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C错误；由于跃迁时吸收或发射的光子的能量是两个能级的能量差，所以氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关，巴耳末公式反映了氢原子辐射光子频率的分立特性，D错误.
答案：
B
5．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则（ ）
A．电子轨道半径越小B．核外电子运动速度越大
C．原子能量越大D．电势能越小
解析：
由rn＝n2r1可知A错．氢原子在n能级的能量En与基态能量E1的关系为En＝
.因为能量E为负值，所以n越大，则En越大，所以C正确．核外电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供k
＝
.可知rn越大，速度越小，则B错．由E＝Ek＋Ep可知D错．
答案：
C
6．光子能量为ε的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n＝3的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率为ν1，ν2，…，ν6的六种光谱线，且ν1＜ν2＜…＜ν6，则ε等于（ ）
A．hν1B．hν6
C．h（ν5－ν1）D．h（ν1＋ν2＋…＋ν6）
解析：
对于量子数n＝3的一群氢原子，当它们向较低的激发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为
＝3，由此可判定氢原子吸收光子后的能量的能级是n＝4，且从n＝4到n＝3放出的光子能量最小，频率最低即为ν1，因此，处于n＝3能级的氢原子吸收频率为ν1的光子（能量ε＝hν1），从n＝3能级跃迁到n＝4能级后，方可发出6种频率的光谱线，选项A正确．
答案：
A
7．氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间．由此可推知，氢原子（ ）
A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的长
B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光
C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光
答案：
D
8．氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4eV，氦离子的能级示意图如图所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）
A．42.8eV（光子）B．43.2eV（电子）
C．41.0eV（电子）D．54.4eV（光子）
解析：
由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级能量差的光子才能被氦离子吸收，故选项A中光子不能被吸收，选项D中光子能被吸收；而实物粒子（如电子）只要能量不小于两能级能量差，均可被吸收．故选项B、C中的电子均能被吸收．
答案：
A
9．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.6328μm，λ2＝3.39μm，已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1＝1.96eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为（ ）
A．10.50eVB．0.98eV
C．0.53eVD．0.36eV
解析：
本题考查玻尔的原子跃迁理论．根据ΔE＝hν，ν＝
，可知当ΔE1＝1.96eV，λ＝0.6328μm，当λ＝3.39μm时，联立可知ΔE2＝0.36eV，故选D.
答案：
D
10.可见光光子的能量在1.61～3.10eV范围内．如图所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断（ ）
A．从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线
B．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高
C．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长
D．氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加
解析：
从n＝4能级跃迁到n＝3能级时辐射的光子能量ΔE43＝－0.85－（－1.51）＝0.66（eV），不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A错误；从n＝4能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子能量ΔE42＝－0.85－（－3.40）＝2.55（eV）＞ΔE43，光子的频率ν＝
，所以ν43＜ν42，故B错误；从n＝4能级跃迁到n＝1能级时辐射的光子能量ΔE41＝－0.85－（－13.60）＝12.75（eV）＞ΔE43，光子的波长λ＝
，所以λ43＞λ41，故C正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D错误．
答案：
C
二、多项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全选对得4分，漏选得2分，错选或不选得0分）
11．关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是（ ）
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°
B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当α粒子接近电子时，电子的吸引力使之发生明显偏转
C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
解析：
A项是对该实验现象的正确描述；使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错；C项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故D错．
答案：
AC
12．关于氢原子能级跃迁，下列叙述中正确的是（ ）
A．用波长为60nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子
B．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
C．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
D．用能量为12.5eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
解析：
波长为60nm的X射线的能量为：
ε＝h
＝6.63×10－34×
J＝3.32×10－18J＝20.75eV，
氢原子的电离能ΔE＝0－（－13.6）eV＝13.6eV＜E＝20.75eV，
所以可使氢原子电离，A正确．
由hν＝Em－E，得
Em1＝hν＋E＝10.2eV＋（－13.6）eV＝－3.4eV，
Em2＝11.0eV＋（－13.6）eV＝－2.6eV，
Em3＝12.5eV＋（－13.6）eV＝－1.1eV.
由En＝
可知，只有Em1＝－3.4eV对应于n＝2的状态．由于原子发生跃迁时吸收光子只能吸收恰好为两能级差能量的光子，所以B选项正确．
答案：
AB
13.氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，则（ ）
A．λb＝λa＋λc B.
＝
＋
C．λb＝λaλcD．Eb＝Ea＋Ec
解析：
Ea＝E3－E2，Eb＝E3－E1，Ec＝E2－E1，所以Eb＝Ea＋Ec，D正确；由ν＝
得λa＝
，λb＝
，λc＝
，取倒数后得到
＝
＋
，B正确．
答案：
BD
14．图1所示为氢原子能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射的光照射图2所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则（ ）
图1 图2
A．若将滑片右移，电路中光电流增大
B．若将电源反接，电路中可能有光电流产生
C．若阴极K的逸出功为1.05eV，则逸出的光电子最大初动能为2.4×10－19J
D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K发生光电效应
解析：
将滑片右移，光电管两端的电压增大，但之前光电流是否达到饱和并不清楚，因此光电管两端的电压增大，光电流不一定增大，A错误；将电源极性反接，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eUBC.
答案：
BC
三、非选择题（本题共4小题，共54分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（12分）密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，其实验装置如图所示，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平放置的平行板之间.今有一带负电的油滴，不加电场时，油滴由于受到重力作用加速下落，速率变大，受到的空气阻力也变大，因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落.若两板间加一电压，使板间形成向下的电场E，油滴下落的终极速率为v2.已知运动中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f＝6πηrv计算（其中r为油滴半径，η为空气粘滞系数）.实验时测出r、v1、v2，E、η为已知，求：
（1）油滴的带电量.
（2）经多次测量得到许多油滴的Q测量值如下表（单位10－19C）：
6.41
8.01
9.65
11.23
12.83
14.48
分析这些数据可知__________________________________.
解析：
（1）没有加电压时，达到v1有mg＝f1＝6πrην1，
加上电压后，受到向上的阻力和电场力，有mg＝f2＋qE＝6πrηv2＋qE，
解以上两式得到油滴电量q＝
.
（2）在误差范围内，可以认为油滴的带电量总是1.6×10－19C的整数倍，故电荷的最小电量即元电荷为1.6×10－19C.
答案：
（1）q＝
（2）电荷的最小电量即元电荷为1.6×10－19C
16.（14分）如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子．请问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？
请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．
解析：
氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足hν＝En－E2＝2.55eV，得
En＝hν＋E2＝－0.85eV，所以n＝4.
基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供的能量为：
ΔE＝E4－E1＝12.75eV.
跃迁图如下图所示．
答案：
12.75eV
17．（14分）原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而能发生能级跃迁（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．
（1）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）?
（2）若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？
解析：
（1）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被基态原子吸收．
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＝mv，①
mv
＝
mv2＋
mv2＋ΔE，②
mv
＝Ek，③
Ek＝13.6eV.④
解①②③④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．
（2）若使基态氢原子电离，则ΔE＝13.6eV，
代入①②③得Ek＝27.2eV.
答案：
（1）不能
（2）27.2eV
18．（14分）已知氢原子处于基态时，原子的能量E1＝－13.6eV，电子轨道半径r1＝0.53×10－10m；氢原子处于n＝2能级时，原子的能量E2＝－3.4eV，此时电子轨道半径r2＝4r1，元电荷e＝1.6×
10－19C，静电力常量k＝9.0×109N·m2·C－2.
（1）氢原子处于基态时，电子的动能是多少？
原子系统的电势能是多少？
（2）氢原子处于n＝2能级时，电子的动能是多少？
原子系统的电势能又是多少？
（3）你能否根据计算结果猜想处于n能级的氢原子系统的电势能表达式？
解析：
（1）设氢原子处于基态时核外电子的速度为v1
根据库仑力提供向心力：
＝
电子的动能Ek＝
mv
＝
＝13.6eV.
根据氢原子在基态时能量等于势能与动能之和，E1＝Ep1＋Ek1
所以原子的电势能Ep1＝E1－Ek1＝－13.6eV－13.6eV＝－27.2eV＝－
.
（2）设氢原子处于基态时核外电子的速度为v2
根据库仑力提供向心力：
＝
电子的动能Ek＝
mv
＝
＝
＝
×13.6eV＝
3．40eV.
根据氢原子在基态时能量等于势能与动能之和，E2＝Ep2＋Ek2
所以原子的电势能Ep1＝E1－Ek1＝－3.40eV－3.40eV＝－6.8eV＝－
.
（3）故从上面的推导可知Epn＝－k
.
答案：
（1）13.6eV－27.2eV
（2）3.40eV－6.8eV （3）Epn＝－k
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