高中物理《原子结构》测试题.docx

1、高中物理原子结构测试题原子结构测试题本试卷分为第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分,满分100,考试时间60分钟.第卷(选择题共40分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分.)1关于粒子散射实验的下列说法中正确的是()A在实验中观察到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后,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180B使粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子,当粒子接近电子时,是电子的吸引力使之发生明显偏转C实验表明原子

2、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,正确；B项,使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：A、C2关于太阳光谱,下列说法正确的是()A太阳光谱是吸收光谱B太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C根据太阳光谱中的暗线,可以分析太阳的物质组成D根据太阳光谱中的暗线,可以分析地球大气层中含有哪些元素解析：太阳光谱是吸收光谱.因为太阳是一个高温

3、物体,它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时,会被太阳大气层中某些元素的原子吸收,因此我们观察到的太阳光谱是吸收光谱,所以分析太阳的吸收光谱,可知太阳大气层的物质组成,而某种物质要观察到它的吸收光谱,要求它的温度不能太低,但也不能太高,否则会直接发光,由于地球大气层的温度很低,所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收.故选A、B.答案：A、B3有关氢原子光谱的说法正确的是()A氢原子的发射光谱是连续谱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是分立的D氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关解析：氢原子的发射光谱是不连续的,只能发出特定频率的光,说明氢

4、原子的能级是分立的,选项B、C正确,根据玻尔理论可知,选项D错误.答案：B、C4下列关于巴耳末公式R的理解,正确的是()A此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B公式中n可取任意值,故氢光谱是连续谱C公式中n只能取不小于3的整数值,故氢光谱是线状谱D公式不仅适用于氢光谱的分析,也适用于其他原子的光谱分析解析：巴耳末公式只适用于氢原子光谱的分析,且n只能取大于等于3的整数,即不能取连续值,故氢原子光谱是线状谱.答案：A、C5英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔,为了解释实验结果,他提出了原子的核式结构学说.下面中O表示金原子核的位置,曲线ab和cd分别表示经过金原子核附近的粒子的运动轨迹,其中能正确

5、反映实验结果的是()图(十八)1解析：答案：B、D6.根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,图(十八)2中虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个粒子的运动轨迹.在粒子从a运动到b、再运动到c的过程中,下列说法中正确的是()图(十八)2A动能先增大,后减小B电势能先减小,后增大C电场力先做负功,后做正功,总功等于零D加速度先变小,后变大解析：粒子从a点经b点到达等势点c的过程中电场力先做负功、后做正功,粒子的电势能先增加,后减小,回到同一等势线上时,电场力做的总功为零.故C项正确.答案：C7.如图(十八)3所示为氢原子的四个能级,其中E1为基态,若氢原子A处于激发态E2,氢

6、原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是()图(十八)3A原子A可能辐射出3种频率的光子B原子B可能辐射出3种频率的光子C原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4解析：原子A处于激发态E2,它只能辐射一种频率的光子；原子B处于激发态E3,它可能由E3到E2,由E2到E1,由E3到E1,发射三种频率的光子；原子由低能级跃迁到高能级时,只能吸收具有能级差的能量的光子,由以上分析可知,只有B项是正确的.答案：B8氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时,可发出三种不同波长的辐射光.已知其中的两个波长分别为1和2,用12则另一个波长可能是()A12 B12

7、C. D.解析：各种可能情况如图所示,由Ehh知：3：3：3综上可知C、D正确.答案：C、D9.如图(十八)4所示为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n4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()图(十八)4A最容易表现出衍射现象的光是由n4能级跃迁到n1能级产生的B频率最小的光是由n2能级跃迁到n1能级产生的C这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应解析：最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波,hhc/EmEn,对应跃迁中能级差最小的应为n4到n3,故

8、A、B错.由C可知处于n4能级上的氢原子共可辐射出C6种不同频率的光,故C错.根据hE2E1及发生光电效应的条件hW可知D正确.答案：D10子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子(hydrogen muon atom),它在原子核物理的研究中有重要作用.如图(十八)5为氢原子的能级示意图.假定用光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n2能级的氢原子,氢原子吸收光子后,发出频率为1、2、3、4、5和6的光,且频率依次增大,则E等于()图(十八)5Ah(31) Bh(56)Ch3 Dh4解析：氢原子吸收光子后,能发出六种频率的光,说明氢原子是从n4能级向低能级跃迁,则吸收的光子的能量为EE4E2

9、,E4E2恰好对应着频率为3的光子,故光子的能量为h3.答案：C第卷(非选择题共60分)二、填空题.(共4小题,每小题5分,共20分.把答案直接填写在题中横线上,不要求写出演算过程.)11(5分)大量的氢原子处于n3的能级,可辐射出_种光子.若辐射的光子波长12,谱线强度与光子数目成正比,从第n能级向低能级跃迁时发出的光子数均为该能级上原子数的,则谱线的强度之比是_.解析：氢原子处于n3的能级,设原子数为N,共有三种跃迁方式,可辐射三种光子,如图所示.从n3的能级跃迁时有两种跃迁方式,各放出个光子；处于n2能级的原子数为,向第一能级跃迁时只有一种跃迁方式,放出个光子,故谱线强度之比为1: 1:

10、1.答案：31:1:112(5分)密立根用喷雾的方法获得了带电液滴,然后把这些带有不同电荷量和质量的液滴置于电场中,通过电场力和重力平衡的方法最终测得了带电液滴带的电荷量.某次测量中,他得到了如下数据,则可得出结论为：_.液滴编号电荷量/C16.41101929.70101931.6101944.821019解析：由表格中的数值可得4,6,1,3,因此可得,电荷是量子化的,电荷的电荷量都是元电荷e的整数倍.答案：电荷是量子化的,电荷的电荷量都是元电荷的整数倍.13(5分)如图(十八)6所示,图甲是a、b、c、d四种元素的线状谱,图乙是某矿物的线状谱,通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是_.图(

11、十八)6解析：将图甲中的a、b、c、d与图乙对比可以看出,a、c中的亮条纹在图乙中已出现,而b、d中的亮条纹在图乙中未出现,故该矿物质中缺乏b、d两种元素.答案：b元素和d元素14.(5分)氢原子的能级图如图(十八)7所示.一群氢原子处在n4的能级上,向低能级跃迁时,一共辐射出_种光子；用这些光子照射逸出功为W04.54 eV的金属钨时,能使其发生光电效应的有_种光子.图(十八)7解析：处在n4能级上的氢原子一共辐射出N种6种光子,能量大于4.54 eV的光子有41、31、21的三种光子.答案：63三、计算题(共6小题,共40分.解答时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

12、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(6分)图(十八)8中给出氢原子最低的四个能级,氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有几种？其中最小的频率等于多少赫兹？(保留两位有效数字)图(十八)8解析：不同频率光子数为N6种.EminE4E3hmin,min Hz1.61014 Hz.答案：6种1.61014 Hz16(6分)2010年高考江苏卷已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为3.40 eV和1.51 eV,金属钠的截止频率为5.531014 Hz,普朗克常量h6.631034 Js.请通过计算判断,氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金

13、属钠板,能否发生光电效应.解析：氢原子放出的光子能量EE3E2,代入数据得E1.89 eV金属钠的逸出功W0hc,代入数据得W02.3 eV因为Eg,到达下极板的时间很短,难以精确测量,与事实不符,则油滴带负电,受到库仑力的方向竖直向上,由牛顿第二定律m2gqm2a,解得q.答案：(1)(2)18(7分)根据巴耳末公式,指出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2条谱线,其波长分别为654.55109 m和484.85109 m,求所对应的n.解析：根据巴耳末公式R得1.10107,所以n13,1.10107,所以n24.答案：3419(7分)将氢原子电离,就是从外部给电子以能量,使其从基态或激

14、发态脱离原子核的束缚而成为自由电子.(1)若要使n2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？(2)若用波长200 nm的紫外线照射氢原子,则电子飞到离核无穷远处的速度多大？(电子电量e1.61019 C,电子质量me0.911030 kg)解析：(1)n2时,E2 eV3.4 eV所谓电离,就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n的轨道,n时,E0.所以,要使处于n2激发态的原子电离,电离能为EEE23.4 eV Hz8.211014 Hz(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量E0h6.631034 J9.9451019 J电离能E3.41.61019 J

15、5.441019 J由能量守恒hEmv2代入数值解得：1.1106 m/s.答案：(1)8.211014 Hz(2)1.1106 m/s20(7分)已知钠原子在A、B、C、D、E几个能级间跃迁,辐射光子的波长分别为：589 nm(BA),330 nm(CA),285 nm(DA),514 nm(EB).试作出钠原子在这几个能量范围的能级图.作图时注意,表示能级的横线间的距离和相应能级差成正比,并在线旁以电子伏为单位标出这个能级的值(设最高能级为0).解析：根据E,可以由辐射的波长得到几个能级差EBEA2.1 eVECEA3.8 eVEDEA4.4 eVEEEB2.4 eV在A、B、C、D、E五个能级中,A的能级最低,E的能级最高,由题意知EE0,由以上关系可依次求出各能级值,EB2.4 eV,EA4.5 eV,EC0.7 eV,ED0.1 eV,故可画出能级图如图所示.答案：如解析图所示.