第三章 原子结构之谜 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷(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，共计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.汤姆生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解析汤姆生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；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

2、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.(2019南京市高二检测)关于线状谱，下列说法中正确的是()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

3、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C4.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h1h2B.辐射光子的能量为h1h2C.吸收光子的能量为h2h1D.辐射光子的能量为h2h1答案D解析h1E mEn，设从k能级跃迁到m能级，辐射光子的频率为3.h2EkEn，则h3EkEm，由以上各式联立可得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E154.4 eV，氦离子

4、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1A.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；吸收能量为48.4 eV的光子后，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

5、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km得v，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.电荷之间的引力会产生势能.取两电荷相距无穷远时的引力势能为零，一个类氢原子核带电荷量为q，核外电子带电荷量大小为e，其引力势能Ep，式中k为静电力常量，r为电子绕原子核做圆周运动的轨道半径(此处认为核外只有一个电子做圆周运动).根据玻尔理论，原子向外辐射光子后，电子的轨道半径从r1减小到r2，普朗克常量为h，该原子释放的光子的频率为()A. B.C. D.答案B解析电子在半径为r的轨道上做圆周运动时，静电力提供

6、向心力m，电子的动能为Ekmv2，原子和电子的总能量为EEkEp，由能量关系得EhE1E2，则，选项B正确.7.如图2所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁时所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()图2答案C解析由能级图及EmEnh知，E3E1E2E1E3E2，即acb，又，知acb，所以选项C正确.8.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，则下列结论正确的是()图3A.氢原子

7、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1.613.10 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

8、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.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.

9、10.子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子(hydrogen muonatom).它在原子核物理的研究中有重要作用.图4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，且频率依次增大，则()图4A.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C.E等于h(64)D.E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C6，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，h3E4E2，h4E2E1，h5E3E1，h6E4E1

10、，由能级跃迁规律得，EE4E2h(64)，选项C正确，D错误.11.已知氢原子的能级图如图5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5A.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C6种，故C对，D错.12.如图6所示是氢原子光谱的两条谱线，图中给出了谱线对应的波长及氢原子的能级

11、图，已知普朗克常量h6.631034 Js，则()图6A.H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C.H谱线对应光子的能量为1.89 eVD.H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Eh3.031019 J1.89 eV，选项C正确；E4E30.66 eV，选项D错误.二、填空题(本题共

12、2小题，共计12分)13.(6分)氢原子的能级图如图7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7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N6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)的能级图如图8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8答案近(3分)51.0(3分)解析能级越高

13、，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) eV51.0 eV.三、计算题(本题共3小题，共40分)15.(10分)氢原子的基态能量E113.6 eV，电子绕核运动的半径r10.531010 m，已知电子电荷量e1.61019 C，静电力常量k9.0109 Nm2/c2.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En可得E2 eV3.4 eV，即为原子系统的能量.(3分)(2)由

14、F得，Ek2mv2，(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6.8 eV.(3分)16.(14分)一群氢原子处于n4的能级状态，氢原子的能级图如图9所示，则：图9(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/eV1.92.73.74.1答案(1)

15、6种(2)2.55 eV(3)铯0.65 eV解析(1)因为C6，故这群氢原子最多能发射6种频率的光子.(3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，(3分)即EE4E20.85 eV(3.4 eV)2.55 eV.(3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.(2分)根据光电效应方程得，mvmax2hW02.55 eV1.9 eV0.65 eV.(3分)17.(16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h6.631034 Js)(1)当氢原子从n3的

16、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)1.03107 m(2)3.281015 Hz (3)3种6.58107 m解析(1)根据玻尔理论E3E1h(2分) m1.03107 m(2分)(2)要使处于基态的氢原子电离，入射光子须满足h0E1(2分)解得 Hz3.281015 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N3种(2分)由于E23.4 eV(2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hE3E2(2分)所以 m6.58107 m(2分)