第十八章 原子结构 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测章末检测 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、 选择题(本题共 12 小题， 每小题 5 分， 共 60 分。 其中 17 题为单项选择题， 812 题为多项选择题) 1.人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结 构模型，它们的模型示意图如图 1 所示。下列说法正确的是( ) 图 1 A. 粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关 B.科学家通过 粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型 C.科学家通过 粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型 D.科学家通过 粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了玻尔的原 子模型 答案

2、B 2.关于线状谱，下列说法正确的是( ) A.每种原子处于单质和化合物状态的线状谱不同 B.每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同 C.白磷燃烧形成的是线状谱 D.元素的同位素发出的线状谱是不同的 解析 每一种元素的原子都有自己的原子结构，所以都有一系列不连续的特征谱 线， 元素不同， 其特征谱线不同， 光谱分析就是根据其特征谱线判断元素种类的， 故选项 A、D 错误，B 正确；白磷燃烧时，形成的是连续谱，选项 C 错误。 答案 B 3.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 rnn2r

3、1可知选项 A 错误；氢原子在 n 能级的能量 En与基态能量 E1的 关系为 EnE1 n2。 因为能量 E1 为负值， 所以 n 越大， 则 En越大， 所以选项 C 正确； 核外电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供ke 2 r2n mv2n rn 。 可知rn越大， 速度越小， 则选项 B 错误；由 EEkEp可知选项 D 错误。 答案 C 4.按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢 原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能。 当一个氢原子从 n4 的能级向低 能级跃迁时，下列说法正确的是( ) A.氢原子系统的电势能增加，电子的动能增加 B.氢原子系统的电

4、势能减小，电子的动能减小 C.氢原子可能辐射 6 种不同波长的光 D.氢原子可能辐射 3 种不同波长的光 解析 当一个氢原子从n4的能级向低能级跃迁时， 最多可能发生4 3， 32， 2 1 三种情况，切记不是大量氢原子，故选项 C 错误、D 正确；当向低能级跃 迁时，轨道半径减小，根据公式 kq 2 r2m v2 r 可得电子的动能增大，电势能减小，故 选项 A、B 错误。 答案 D 5.已知氢原子的基态能量为 E1，不同能级的能量 EnE1 n2，其中 n1，2，3，。 用 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光 子的最大波长为( ) A.4hc 3E1

5、B.2hc E1 C.4hc E1 D.9hc E1 解析 依题意可知第一激发态能量为 E2E1 22， 要将其电离， 需要的能量至少为 E 0E2h， 根据波长、 频率与波速的关系 c， 联立解得最大波长4hc E1 ， 选项 C 正确。 答案 C 6. 子与氢原子核(质子)构成的原子称为 氢原子，它在原子核物理的研究中有重 要作用。如图 2 为 氢原子的能级示意图。假定光子能量为 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的光子，且频率依次增大，则 E 等于( ) 图 2 A.h(31) B.h(56) C.h3

6、 D.h4 解析 氢原子吸收能量为 E 的光子后能发出 6 种频率的光，即 氢原子从 n2 跃迁到 n4 的能级。从 n4 能级向低能级跃迁发出光的能量由小到大为 E43、 E32、E42、E21、E31、E41，能量为 E42的光子的频率为 3，故光子能量为 h3，选 项 C 正确。 答案 C 7.(2019 河北石家庄一中期末)已知处于某一能级 n 上的一群氢原子向低能级跃迁 时， 能够发出 10 种不同频率的光， 如图 3 所示能表示辐射光波长最长的那种跃迁 的示意图是( ) 图 3 解析 根据玻尔理论，波长最长的跃迁对应着频率最小的跃迁，根据氢原子能级 图，频率最小的跃迁对应的是从 n

7、5 能级到 n4 能级的跃迁，选项 A 正确。 答案 A 8.下列叙述中符合物理学史的有( ) A.汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子 B.卢瑟福通过对 粒子散射实验现象的分析，证实了原子核是可以再分的 C.巴耳未根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式 D.玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说 解析 汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，选项 A 正确；卢瑟福通过对粒子 散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，选项 B 错误；巴耳末根据氢 原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳未公式，选项 C 正确；玻尔的原子模型 是在核式结构模型的基础上提出的几条假设，

8、并没有彻底否定核式结构学说，选 项 D 错误。 答案 AC 9.氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法正 确的是( ) A.核外电子受力变小 B.原子的能量减少，电子的动能增加 C.氢原子要吸收一定频率的光子 D.氢原子要放出一定频率的光子 解析 根据玻尔原子模型，核外电子绕氢原子核高速运转是由原子核对电子的库 仑引力提供向心力的，即 Fke 2 r2 mv 2 r ，可知 r 越小，F 越大；v ke2 mr，即 r 越小，v 越大；电子由高能级跃迁到较低能级时，要放出一定的能量，辐射出一 定频率的光子，选项 B、D 正确。 答案 BD 10.已知氢原子的能级规律

9、为 EnE1 n2(其中 E113.6 eV，n1，2，3)，现用光 子能量为 12.75 eV 的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是 ( ) A.照射时不能被基态的氢原子吸收 B.可能观测到氢原子发射不同波长的光有 3 种 C.氢原子发射不同频率的光，可见光有 2 种 D.可能观测到氢原子发射不同波长的光有 6 种 解析 由题可知，E4112.75 eV，故基态氢原子吸收 12.75 eV 的能量跃迁到 n4 的能级，可发射 6 种波长的光，其中从 n4、n3 跃迁到 n2 的能级发出可见 光，故选项 C、D 正确。 答案 CD 11.氢原子的能级如图 4 所示，下列说法正确

10、的是( ) 图 4 A.处于 n3 能级的氢原子可以吸收任意频率的光子 B.氢原子从 n3 能级向 n2 能级跃迁时，发出的光子能量为 1.89 eV C.大量处于 n3 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 3 种不同频率的光 D.处于 n1 能级的氢原子可以吸收能量为 10 eV 的电子的能量 解析 当原子向高能级跃迁时，只能吸收特定频率的光子，选项 A 错误；氢原子 从 n3 能级向 n2 能级跃迁时， 发出的光子能量为 E3E21.51 eV(3.40 eV)1.89 eV，选项 B 项正确；大量处于 n3 能级的氢原子向低能级跃迁时，发 出光子频率的数量可以由公式 C23来计算，C2

11、33，选项 C 正确；处于 n1 能级的 氢原子不能吸收能量为 10 eV 的电子的能量，选项 D 错误。 答案 BC 12.氢原子能级图的一部分如图 5 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 a、b、c。则( ) 图 5 A.bac B. 1 b 1 a 1 c C.bac D.EbEaEc 解析 EaE3E2，EbE3E1，EcE2E1，所以 EbEaEc，选项 D 正确； 由 c 得 a hc E3E2，b hc E3E1，c hc E2E1，取倒数后得到 1 b 1 a

12、1 c，选项 B 正确。 答案 BD 二、计算题(本大题共 4 小题，共 40 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数 值计算的要注明单位) 13.(8 分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到 n3 的激发态，已 知氢原子处于基态时的能量为 E1，则吸收光子的频率 是多少？当这些处于激发 态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出几条谱线？辐射光子的能量分别为多少？ (答案用字母表示) 解析 据跃迁理论 hE3E1， 而 E31 9E1，所以 E3E1 h 8E1 9h 。 由于是大量原子，可从 n3 跃迁到 n1，从 n3 跃迁到 n2，再从 n2 跃迁 到 n1，故应有三条谱线，光子

13、能量分别为 E3E1，E3E2，E2E1，即8 9E1， 5 36E1， 3 4E1。 答案 见解析 14.(10 分)氢原子的基态能量 E113.6 eV，电子绕核运动的半径 r10.5310 10 m，则氢原子处于 n2 的激发态时， (1)原子系统具有的能量是多少？ (2)电子轨道上运动的动能为多少？ (3)电子具有电势能为多少？ 解析 (1)由 EnE1 n2可得 E2 13.6 22 eV3.4 eV，即为原子系统的能量。 (2)由 Fke 2 r22 mv 2 r2 得，Ek21 2mv 2ke 2 2r2 ke2 8r1， 代入数据，解得 Ek23.4 eV， 即电子在轨道上的动

14、能为 3.4 eV。 (3)由 EpnEnEkn，得 Ep22E26.8 eV，即电子具有的电势能为6.8 eV。 答案 (1)3.4 eV (2)3.4 eV (3)6.8 eV 15.(10 分)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图 6 所示。当氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，辐射出的光子频率是多 少？用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV 的钾表面，产生的光电子的最大初动能 为多少 eV？(电子电量 e1.6010 19 C，普朗克常量 h6.631034 J s) 图 6 解析 氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，释放出光子的能量为

15、EE4E20.85 eV(3.40 eV)2.55 eV 根据 Eh，解得光子的频率 6.21014 Hz。 用此光照射逸出功为 2.25 eV 的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初 动能为 EkhW(2.552.25)eV0.30 eV。 答案 6.21014 Hz 0.30 eV 16.(12 分)氢原子处于基态时，原子的能量为 E113.6 eV，当处于 n3 的激发 态时，能量为 E31.51 eV，则： (1)当氢原子从 n3 的激发态跃迁到 n1 的基态时，向外辐射的光子的波长是多 少？ (2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？ (3)若有大量的

16、氢原子处于 n3 的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率 的光子？其中波长最长的是多少？ 解析 (1)根据玻尔理论 E3E1hc hc E3E1 6.6310 343108 （1.5113.6）1.610 19 m 1.0310 7 m (2)要使处于基态的氢原子电离， 入射光子须满足 h0E1 解得 E1 h （13.6）1.610 19 6.6310 34 Hz 3.281015 Hz。 (3)当大量氢原子处于 n3 能级时，可能释放出的光子频率种类为 Nn（n1） 2 3 种 由于 E2E1 22 13.6 eV 4 3.4 eV 氢原子由 n3 能级向 n2 能级跃迁时放出的光子波长最长，设为 ，则 h c E3 E2 6.5810 7 m 答案 (1)1.0310 7 m (2)3.281015 Hz (3)3 种 6.58107 m