第十八章 原子结构 章末检测人教版选修35.docx
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第十八章原子结构章末检测人教版选修35
第十八章 原子结构
(测试时间:
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100分)
一、单项选择题(本题共4小题,每题4分,共16分.在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
分析:
解答本题时可按以下思路分析:
各实验现象和发现与哪些物理原理有关,原子的核式结构由谁提出,用什么实验验证以及核式结构所能解释的物理问题是什么.
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
2.20世纪初,为了研究物
质内部的结构,物理学家做了大量的实验,揭示了原子内部的结构,发现了电子、中子和质子,图是( )
A.卢瑟福的α粒子散射实验装置
B.卢瑟福发现质子的实验装置
C.汤姆生发现电子的实验装置
D.查德威克发现中子的实验装置
解析:
此图是卢瑟福的α粒子散射实验装置,选A.
答案:
A
3.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
4.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
解析:
由可见光的能量值范围可知,在氢原子的能级值中,高能级向n=3能级跃迁时,发出的光的频率小于可见光的频率,C错误;若高能级与n=2能级间的能量差大于3.11eV,则不能发出可见光,B错误;从高能级跃迁到n=1的能级时,能量值一定大于可见光子能量值,由于ε=hν=h
,能量越大,波长越短,故A错误;当原子从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量在可见光的能量值范围之内,所以D正确.
答案:
D
二、双项选择题(本题共5小题,每题6分,共30分.在每小题给出的四个选项中有两个选项正确,全部选对得6分,漏选得3分,错选或不选得0分.)
5.下列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,它只能发出特定频率的光,说明氢原子的能级是分立的,选项B、C正确,A错误.根据玻尔理论可知,选项D错误.
答案:
BC
6.根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型.图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α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( )
A.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.加速度先变大,后变小
解析:
α粒子从a到b,受排斥力作用,电场力做负功,动能减少,电势能增大;α粒子从b再运动到c,电场力做正功,动能增加,电势能减少;到达c点时,由于a、c在同一等势面上,所以从a到c,电场力所做总功为零,故A、B错,C对.α粒子从a到b,场强增大,加速度增大;从b到c,场强减小,加速度减小,故D对.
答案:
CD
7.下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是( )
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也是不连续的
C.图丙:
卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子
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
解析:
近代物理的物理学史,卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型,电子束通过铝箔后的衍射图样,说明电子具有波动性,A、B正确.
答案:
AB
8.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,正确;B项,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
9.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:
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=
得,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,所以只有B可使氢原子从基态跃迁到激发态.
答案:
AB
三、非选择题(本大题3小题,共54分.按题目要求作答.解答题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.)
10.(14分)汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了电子,从而说明原子内部有复杂的结构.密立根通过油滴实验测定了电子的________,而且揭示出了带电物体所带的电荷是__________.
答案:
电荷量 量子化的
11.(20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=mv①
mv
=
mv2+
mv2+ΔE②
mv
=Ek③
Ek=13.6eV④
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
12.(20分)如图所示为氢原子能级图,试回答下列问题:
(1)一群处于n=4能级的氢原子跃迁后可能辐射出几种频率的光子?
(2)通过计算判断:
氢原子从n=4跃迁到n=2时辐射出的光子,能否使金属铯发生光电效应?
若能,则产生的光电子的初动能是否可能为0.48eV?
(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,金属铯的极限频率为4.55×1014Hz)
解析:
(1)最多可能辐射出6种频率的光子;
(2)由氢原子能级图可知,从能级n=4跃迁到n=2,辐射出的光子中,能量最大值为:
E光=E4-E2=2.55eV
金属铯的逸出功W=hν≈3.02×10-19≈1.89eV
因为E光>W,所以可以发生光电效应.
由爱因斯坦光电效应方程得:
Ekm=E光-W,
可知产生的光电子的最大初动能为0.66eV
因为光电子的最大初动能大于0.48eV,所以可以产生0.48eV的光电子.
答案:
(1)6
(2)可以 能
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