高中物理 第2章 原子結(jié)構(gòu)章末綜合測(cè)評(píng) 魯科版選修3-5

第2章 原子結(jié)構(gòu)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分在每小題給出的五個(gè)選項(xiàng)中，有三項(xiàng)是符合題目要求的，選對(duì)1個(gè)得3分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得6分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)1如圖1所示為粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，粒子打到熒光屏上都會(huì)引起閃爍，若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中A、B、C、D四處位置則這四處位置在相等時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)一定不符合事實(shí)的是()圖1A1 305、25、7、1B202、405、625、825C1 202、1 010、723、203D1 202、1 305、723、203E1 202、26、5、0【解析】根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大多數(shù)粒子能按原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)粒子方向發(fā)生了偏移，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)超過(guò)90，甚至有的被反向彈回所以在相等時(shí)間內(nèi)A處閃爍次數(shù)最多，其次是B、C、D三處，并且數(shù)據(jù)相差比較大，所以只有選項(xiàng)A、E符合事實(shí)【答案】BCD2氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A核外電子受力變小B原子的能量減少，電子的動(dòng)能增加C氫原子要吸收一定頻率的光子D氫原子要放出一定頻率的光子E庫(kù)侖力做正功，電子的電勢(shì)能減少【解析】氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，r減小，由庫(kù)侖定律知核外電子受力變大，A錯(cuò)；由km得Ekmv2知電子的動(dòng)能變大，由En eV知n減小時(shí)原子能量減少，B對(duì)；電子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出一定頻率的光子，C錯(cuò)，D對(duì)；電子在發(fā)生躍遷過(guò)程中，庫(kù)侖力做正功，電勢(shì)能減少，E對(duì)【答案】BDE3下列敘述正確的是()A盧瑟福通過(guò)分析粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子B玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的C原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)行軌道的半徑不是任意的，有特定的軌道D玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征E原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是吸收能量的過(guò)程【解析】盧瑟福通過(guò)分析粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，A錯(cuò)誤；玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，B正確；電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是特定的，C正確；玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征，故D正確；原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是釋放能量的過(guò)程，E錯(cuò)誤【答案】BCD4物理學(xué)家在微觀領(lǐng)域的研究中發(fā)現(xiàn)了“電子偶素”這一現(xiàn)象所謂“電子偶素”就是由一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子繞它們連線的中點(diǎn)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)形成相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)類比玻爾的原子量子化模型可知：兩電子做圓周運(yùn)動(dòng)可能的軌道半徑的取值是不連續(xù)的，所以“電子偶素”系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的能量狀態(tài)(能級(jí))也是不連續(xù)的若規(guī)定兩電子相距無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)該系統(tǒng)的引力勢(shì)能為零，則該系統(tǒng)的最低能量值為E(E<0)，稱為“電子偶素”的基態(tài)，基態(tài)對(duì)應(yīng)的電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r.已知正、負(fù)電子的質(zhì)量均為m，電荷量均為e，但符號(hào)相反；靜電力常量為k，普朗克常量為h.則下列說(shuō)法中正確的是()A“電子偶素”系統(tǒng)處于基態(tài)時(shí)，一個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為B“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級(jí)躍遷后，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增大C處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子的最小波長(zhǎng)為D處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子的最小頻率為E“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級(jí)躍遷后，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小【解析】由題設(shè)條件可知：，可得：一個(gè)電子的動(dòng)能Ekmv2，選項(xiàng)A正確；“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級(jí)躍遷后，電子軌道半徑變大，由Ek可知電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，E正確；處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子最大能量為E，對(duì)應(yīng)光子的波長(zhǎng)最小，為，對(duì)應(yīng)光子的頻率最大，為，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤【答案】ACE5如圖2所示，氫原子可在下列各能級(jí)間發(fā)生躍遷，設(shè)從n4躍遷到n1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為1，從n4躍遷到n2能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為2，從n2躍遷到n1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為3，則下列關(guān)系式中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18850037】圖2A1<3B3<2C3>2 D.E.【解析】由題意知hE4E1、hE4E2、hE2E1，可見(jiàn)hhh，知D錯(cuò)誤，E正確由能級(jí)圖可以看出，E4E1最大、E4E2最小，故1最小、2最大，A、B正確，C錯(cuò)誤【答案】ABE6氫原子能級(jí)如圖3所示，當(dāng)氫原子從n3躍遷到n2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656 nm.已知可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在400 nm到760 nm之間，以下判斷正確的是()圖3A從n4的能級(jí)躍遷到n3的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)B用波長(zhǎng)為328 nm的光照射，可使氫原子從n1的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)C用波長(zhǎng)為164 nm的光照射，可使處于n2能級(jí)的氫原子電離D一群處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射3種不同波長(zhǎng)的光E用可見(jiàn)光照射，可能使氫原子從n2的能級(jí)躍遷到n3的能級(jí)【解析】從能級(jí)3向能級(jí)2躍遷時(shí)，E3E2h從能級(jí)4向能級(jí)3躍遷時(shí)，E4E3h聯(lián)立得21878.5 nm，故A正確Eh(3328 nm)聯(lián)立得E3.78 eV，而E2E110.2 eV，即EE2E1，故B錯(cuò)誤由Eh(4164 nm)得E7.56 eV，即E>E2，所以可以使處于n2的氫原子電離，C正確處于n4的一群氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，輻射光子種類為C6種，D錯(cuò)誤氫原子從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2時(shí)輻射光子波長(zhǎng)為656 nm，位于可見(jiàn)光區(qū)，所以可見(jiàn)光可能使處于能級(jí)2的氫原子躍遷到能級(jí)3，E正確【答案】ACE二、非選擇題(本題共5小題，共64分，按題目要求作答)7(8分)原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子例如在某種條件下，鉻原子的n2能級(jí)上的電子躍遷到n1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為En，式中n1,2,3，表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)上述俄歇電子的動(dòng)能等于_【解析】俄歇電子的動(dòng)能是鉻原子從n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)上釋放的能量與電子從n4能級(jí)上電離所需的能量之差可以認(rèn)為n4能級(jí)上的能量就是電子從該能級(jí)上電離所需的能量故可進(jìn)行如下計(jì)算E電子E2E1|En|AA.【答案】A8(8分)已知?dú)湓踊鶓B(tài)的軌道半徑為R0，基態(tài)能量為E0，將該原子置于靜電場(chǎng)中使其電離，已知靜電力常量為k，電子電荷量為q.則靜電場(chǎng)提供的能量至少為_(kāi)，靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小至少為_(kāi)【解析】氫原子電離時(shí)是核外電子脫離原子核的束縛，消耗能量最少的情況是電子與原子核恰好分離，此時(shí)消耗的能量恰好等于其基態(tài)能量的絕對(duì)值，故靜電場(chǎng)提供的能量至少為E0.從力的角度來(lái)看，電子與氫原子核分離時(shí)電場(chǎng)力不小于它們之間的靜電力，即qE，故靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小至少為.【答案】E09(14分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子能量E113.6 eV，普朗克常量取h6.61034 Js.(1)處于n2激發(fā)態(tài)的氫原子，至少要吸收多大能量的光子才能電離？(2)今有一群處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子，可以輻射幾種不同頻率的光？其中最小的頻率是多少？(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)【解析】(1)E23.4 eVEEE23.4 eV.(2)NC6(種)E40.85 eVE31.51 eVE4E3hminmin1.61014 Hz.【答案】(1)3.4 eV(2)6種1.61014 Hz10(16分)原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級(jí)躍遷(在碰撞中，動(dòng)能損失最大的是完全非彈性碰撞)一個(gè)具有13.60 eV動(dòng)能、處于基態(tài)的氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對(duì)心正碰：?jiǎn)柺欠窨梢允够鶓B(tài)氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷？(氫原子能級(jí)如圖4所示) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18850038】圖4【解析】設(shè)運(yùn)動(dòng)氫原子的速度為v0，發(fā)生完全非彈性碰撞后兩者的合速度為v，損失的動(dòng)能E被基態(tài)氫原子吸收若E10.2 eV，則基態(tài)氫原子可由n1能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，由動(dòng)量守恒和能量守恒得mv02mvmvmv22Emv13.60 eV由得E6.8 eV<10.2 eV，所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷【答案】不能11(18分)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為13.6 eV，核外電子的第一軌道半徑為0.531010 m，電子質(zhì)量me9.11031 kg，電荷量為1.61019 C，求電子躍遷到第三軌道時(shí)，氫原子的能量、電子的動(dòng)能和電子的電勢(shì)能各多大？【解析】氫原子能級(jí)公式EnE1，氫原子能量E3E11.51 eV.電子在第三軌道時(shí)半徑為r3n2r132r19r1，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力由庫(kù)侖力提供，所以，由上面兩式可得電子動(dòng)能為Ek3mev eV1.51 eV.由于E3Ek3Ep3，故電子電勢(shì)能為Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV.【答案】1.51 eV1.51 eV3.02 eV