第十八章 原子结构 单元检测试卷（含答案）

《第十八章 原子结构 单元检测试卷（含答案）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十八章 原子结构 单元检测试卷（含答案）（9页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、章末检测试卷章末检测试卷(三三) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分其中 18 题为单项选择题，912 题 为多项选择题) 1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，发现了电子和质子的存在 B卢瑟福通过对 粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的 C巴耳末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 答案 C 解析 汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，A 错误；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，B 错误

2、；巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线 得出巴耳末公式，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，并 没有否定核式结构学说，D 错误 2 粒子散射实验中，少数 粒子发生了大角度偏转，这些 粒子( ) A受到了重金属原子核的斥力作用 B动能不断减小 C电势能不断增大 D出现大角度偏转是与电子碰撞的结果 答案 A 解析 少数发生大角度偏转的 粒子受到了重金属原子核的斥力作用，斥力先做负功后做正 功， 粒子的动能先减小后增大，电势能先增大后减小 粒子的质量远大于电子的质量， 与电子碰撞后其运动状态基本不变 3(2018 南京市高二检测)关于线状谱，下列说法中正确的是( )

3、A每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同 B每种原子处在不同的物质中的线状谱不同 C每种原子在任何外界条件下发光的线状谱都相同 D两种不同的原子发光的线状谱可能相同 答案 C 4氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为 1，从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫 光的频率为 2，已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m，则( ) A吸收光子的能量为 h1h2 B辐射光子的能量为 h1h2 C吸收光子的能量为 h2h1 D辐射光子的能量为 h2h1 答案 D 解析 h1EmEn h2EkEn 设从 k 能级跃迁到 m 能级，辐射光子的频率为 3， 则 h3EkEm 由得

4、 h3h2h1，选项 D 正确，A、B、C 错误 5氦原子被电离失去一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为 E1 54.4 eV，氦离子的能级示意图如图 1 所示以下关于该基态氦离子的说法中正确的是 ( ) 图 1 A该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为 E43.4 eV 时，氦离子最稳定 B能量为 48.4 eV 的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁 C一个该基态氦离子吸收能量为 51.0 eV 的光子后，向低能级跃迁能辐射出 6 种不同频率的 光子 D该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大 答案 B 解析 原子处于最低能量状态时最稳定，选项 A 错误；吸收

5、能量为 48.4 eV 的光子，则氦离 子能量为6.0 eV，能跃迁到 n3 能级，选项 B 正确；一个处于基态的氦离子吸收能量为 51.0 eV 的光子后，能量为3.4 eV，然后从 n4 能级跃迁到 n1 能级，最多可释放 3 种不 同频率的光子，选项 C 错误；基态氦离子吸收一个光子后，由低能级向高能级跃迁，核外电 子的轨道半径增大，根据 ke 2 r2m v2 r 得 v ke2 mr，轨道半径增大，则核外电子的速度减小，动 能减小，选项 D 错误 6 氢原子能级的示意图如图 2 所示， 大量氢原子从 n4 的能级向 n2 的能级跃迁时辐射出 可见光 a，从 n3 的能级向 n2 的能

6、级跃迁时辐射出可见光 b，则( ) 图 2 Aa 光的光子能量大于 b 光的光子能量 B氢原子从 n4 的能级向 n3 的能级跃迁时会辐射出紫外线 C处于能级 n4 的电子的动能大于能级 n2 的动能 D在真空中传播时，b 光的波长较短 答案 A 解析 根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差 公式： h EmEn，可知从 n4 向 n2 跃迁时辐射光子的能量大于从 n3 向 n2 跃迁时辐射光子 的能量，则可见光 a 的光子能量大于 b，又根据光子能量 Eh 可得 a 光子的频率大于 b， 由 c ，则 a 光的波长小于 b 光，故 A 正确，D 错误；根据跃迁规律

7、可知高能级向低能级跃 迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从 n4 的能级向 n3 的能级跃迁时辐射出的光子 能量小于 a 光子的能量，因为紫外线的能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故 B 错误； 根据玻尔理论，库仑力提供向心力 ke 2 r2m v2 r ，可知，越靠近原子核的速度越大，动能越大， 那么处于 n4 的能级电子的动能小于 n2 能级电子的动能，故 C 错误 7.如图3所示为玻尔提出的氢原子能级图， 现有一个装有大量处于n3能级氢原子的发光管， 利用该发光管发出的光线照射金属钙表面已知金属钙的逸出功为 3.2 eV，可见光光子的能 量范围介于 1.613.10 eV 之间，则下

8、列结论正确的是( ) 图 3 A氢原子向外辐射的不同频率的光子有 6 种 B能够看到发光管发出的两种光 C发光管发出的所有光子均能使金属钙发生光电效应 D氢原子辐射光子后电子绕核运动的动能增大，电势能减小 答案 D 解析 氢原子从 n3 能级跃迁到 n2 能级释放的光子能量为1.51 eV(3.40 eV) 1.89 eV，从 n3 能级跃迁到 n1 能级释放的光子的能量为1.51 eV(13.60 eV)12.09 eV，从 n2 能级跃迁到 n1 能级释放的光子的能量为3.40 eV(13.60 eV)10.20 eV， 故氢原子向外辐射 3 种频率的光子， 其中光子能量介于 1.613.

9、10 eV 之间的只有一种， 发光 管只能发出一种可见光，光子能量大于钙的逸出功的有两种，所以不是发光管发出的所有光 子都能使钙发生光电效应，故 A、B、C 错误；氢原子向外辐射光子后，核外电子运动轨道 半径减小，动能增大，库仑力做正功，电势能减小，故 D 正确 8氢原子部分能级的示意图如图 4 所示，不同色光的光子能量如下表所示： 图 4 色光 红 橙 黄 绿 蓝靛 紫 光子能量 范围(eV) 1.61 2.00 2.00 2.07 2.07 2.14 2.14 2.53 2.53 2.76 2.76 3.10 处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条，其颜色分别为(

10、) A红、蓝靛 B黄、绿 C红、紫 D蓝靛、紫 答案 A 解析 根据玻尔理论，如果激发态的氢原子处于 n2 能级，只能够发出 10.2 eV 的光子，不 属于可见光范围；如果激发态的氢原子处于 n3 能级，能够发出 12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV 的三种光子，只有 1.89 eV 的光子属于可见光；如果激发态的氢原子处于 n4 能级，能够发 出 12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV 的六种光子，1.89 eV 和 2.55 eV 的光子属于可见光，1.89 eV 的光子为红光，2.55 eV 的光子为蓝靛光，所以选

11、项 A 正确 9根据光谱的特征谱线，可以确定物质的化学组成和鉴别物质，以下说法正确的是( ) A线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线 B线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线 C线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线都是特征谱线 D同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的 答案 CD 解析 根据光谱理论知，线状谱与吸收光谱都能表示元素的特点，都是元素的特征谱线，而 同一元素的线状谱与吸收光谱都是一一对应的，C、D 正确 10. 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 研究中有重要作用图 5 为

12、 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，且频率依次增大，则( ) 图 5 A 氢原子吸收光子后处于 n5 能级 B 氢原子吸收光子后处于 n4 能级 CE 等于 h(64) DE 等于 h(52) 答案 BC 解析 大量 氢原子吸收光子后发出 6 种频率的光子，则由 C2n6，解得 n4，因此 氢原 子吸收光子后处于 n4 能级，选项 A 错误，B 正确；h1E4E3，h2E3E2，h3E4 E2，h4E2E1，h5E3E1，h6E4E1，由能级跃迁规律得，EE4E2h(64)

13、， 选项 C 正确，D 错误 11.已知氢原子的能级图如图 6 所示，现用光子能量介于 1012.9 eV 范围内的光去照射一群 处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是( ) 图 6 A在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种 B在照射光中可能被吸收的光子能量只有 3 种 C照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有 6 种 D照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有 3 种 答案 BC 解析 根据跃迁规律 hEmEn和能级图，可知 A 错，B 对；氢原子吸收光子后能跃迁到 最高为 n4 的能级，能发射的光子的波长有 C246 种，故 C 对，D 错 12如图 7 所示是氢原子光谱的两条谱线，图中

14、给出了谱线对应的波长及氢原子的能级图， 已知普朗克常量 h6.6310 34 J s，则( ) 图 7 AH谱线对应光子的能量小于 H谱线对应光子的能量 B若两种谱线对应光子都能使某种金属发生光电效应，则 H谱线对应光子照射到该金属表 面时，形成的光电流较小 CH谱线对应光子的能量为 1.89 eV DH谱线对应的光子是氢原子从 n4 能级跃迁到 n3 能级发出的 答案 AC 解析 H谱线的波长大于 H谱线的波长， 故 H谱线的频率较小， H谱线对应光子的能量小 于 H谱线对应光子的能量，选项 A 正确；光电流与光的强度有关，与光的频率无关，选项 B 错误； H谱线对应光子的能量为 Ehc 3

15、.0310 19 J1.89 eV， 选项 C 正确； E 4E30.66 eV，选项 D 错误 二、填空题(本题共 2 小题，共 12 分) 13.(6 分)氢原子的能级图如图 8 所示，一群氢原子处在 n4 的能级上，向低能级跃迁时，最 多能辐射出_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 8 答案 6(3 分) 3(3 分) 解析 处在 n4 能级上的氢原子最多能辐射出 N43 2 6 种光子，能量大于 4.54 eV 的有 41、31、21 跃迁时发出的 3 种光子 14.(6 分)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He )的能级

16、图如图 9 所示电子处在 n3 轨道上 比处在 n5 轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”)当 He 处在 n4 的激发态向 基态跃迁时辐射光子的能量为_ eV. 图 9 答案 近(3 分) 51(3 分) 解析 量子数越大， 轨道越远， 电子处在 n3 轨道上比处在 n5 轨道上离氦核的距离要近； 由 EE4E1知：E3.40 eV(54.4) eV51 eV. 三、计算题(本题共 4 小题，共 40 分) 15(8 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，已知 电子电荷量 e1.610 19C，静电力常量 k9.0109 N m2/C2

17、.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)电子具有的电势能为多少？ 答案 (1)3.4 eV (2)3.4 eV (3)6.8 eV 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 分) (2)由 Fke 2 r22 mv2 r2 得，Ek21 2mv 2ke 2 2r2 ke2 8r1，(3 分) 代入数据，解得 Ek23.4 eV，(1 分) 即电子在轨道上的动能为 3.4 eV. (3)由 EpnEnEkn，得 Ep2E2Ek26.8 eV，即电子具有的电势能为6.

18、8 eV.(2 分) 16.(10 分)一群氢原子处于 n4 的能级状态，氢原子的能级图如图 10 所示，则： 图 10 (1)这群氢原子最多能发射几种频率的光子？ (2)氢原子由量子数 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时辐射光子的能量是多少？(单位：eV) (3)用(2)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光 电子的最大初动能是多大？(单位：eV) 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功 W0/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 答案 (1)6 种 (2)2.55 eV (3)铯 0.65 eV 解析 (1)因为 C246，知这群氢原子最多能发射 6 种频率的光子

19、(2 分) (2)氢原子由 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时辐射光子的能量等于两级间的能级差，(2 分) 即 EE4E20.85 eV(3.4 eV)2.55 eV.(2 分) (3)E 只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属才能发生光电效应(1 分) 根据光电效应方程得，EkmhW02.55 eV1.9 eV0.65 eV.(3 分) 17(11 分)将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束 缚而成为自由电子(电子电荷量 e1.610 19 C，电子质量 m0.911030 kg，普朗克常 量 h6.6310 34 J s) (1)若要使 n2 激发态的氢原子

20、电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？ (2)若用波长为 200 nm 的紫外线照射 n2 激发态的氢原子， 则电子飞到离核无穷远处时的速 度为多大？ 答案 (1)8.211014Hz (2)106 m/s 解析 (1)n2 时，E213.6 22 eV3.4 eV.(1 分) n时，E0.(1 分) 所以，要使处于 n2 激发态的氢原子电离，电离能为 EEE23.4 eV，(1 分) E h 3.41.610 19 6.6310 34 Hz 8.211014 Hz.(2 分) (2)波长为 200 nm 的紫外线一个光子所具有的能量 E0hhc 6.6310 34 3108 20010

21、 9 J 9.94510 19 J，(2 分) 电离能 E3.41.610 19 J 5.4410 19 J，(1 分) 由能量守恒 E0E1 2mv 2，(2 分) 代入数值解得 v106 m/s.(1 分) 18(11 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：(普朗克常量 h6.6310 34 J s) (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)若有大量的氢原子处于 n3 的激发态，则在跃迁过程中

22、最多能释放出几种频率的光子？ 其中波长最长是多少？ 答案 (1)1.0310 7 m (2)3.281015 Hz (3)3 种 6.58107 m 解析 (1)根据玻尔理论 E3E1hc (1 分) hc E3E1 6.6310 343108 1.5113.61.610 19 m 1.0310 7 m(2 分) (2)要使处于基态的氢原子电离，入射光子须满足 h0E1(1 分) 解得 E1 h 13.61.610 19 6.6310 34 Hz 3.281015 Hz.(2 分) (3)当大量氢原子处于 n3 能级时，最多能释放出的光子频率种类为 Nnn1 2 3 种(1 分) 由于 E2E1 22 13.6 eV 4 3.4 eV(1 分) 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 E3E2 (1 分) 所以 hc E3E2 6.6310 343108 1.513.41.610 19 m 6.5810 7 m(2 分)