第二章 原子结构 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷章末检测试卷(二二) (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.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.巴尔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，

2、B 错误；巴尔末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线 得出巴尔末公式，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.卢瑟福和他的助手做 粒子轰击金箔实验，获

3、得了重要发现，关于 粒子散射实验的结果， 下列说法正确的是( ) A.说明了质子的存在 B.说明了原子核是由质子和中子组成的 C.说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 D.说明了正电荷均匀分布 答案 C 解析 粒子的大角度散射，说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核 里，C 正确. 4.(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 5.根据玻尔的氢原子理论

4、，当某个氢原子吸收一个光子后( ) A.氢原子所在的能级下降 B.氢原子的电势能增加 C.电子绕核运动的半径减小 D.电子绕核运动的动能增加 答案 B 解析 根据玻尔的氢原子理论，当某个氢原子吸收一个光子后，氢原子的能级上升，电子绕 核运动的半径增大，A、C 错误；电子与原子核间的距离增大，库仑力做负功，氢原子的电 势能增大，B 正确；电子围绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，由ke 2 r2 mv 2 r ，可得电 子的动能 Ek1 2mv 2ke 2 2r ，半径增大，动能减小，D 错误. 6.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

5、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 跃迁到 m 能级，辐射光子的频率为 3， 则 h3EkEm 由得 h3h2h1， 选项 D 正确，A、B、C 错误. 7.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

6、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；基态氦离子吸收能量为 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，跃迁到 n4 能级，然后从 n4 能级向低能级 跃迁，最多可

7、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. 8.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 的能级跃迁时辐射出可见光 b，则( ) 图 2 A.a 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

8、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的能量差， 由公式：hEnEm，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 a 光的光子能量大于 b 光，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；根据跃迁规律可知，从 n4 的能级向 n3 的能级跃迁时会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 r2

9、，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 的能 级动能，故 C 错误. 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，下列说法中正确的是 ( ) 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 答案 BD 解析 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，r 减小，由库仑定 律知核外电子受力变大，A 错；由 ke 2 r2m v2 r 得 Ek1 2mv 2ke 2 2r ，知电子的动能变大，由 En 13.6 n2 eV 知 n 减小时原子能量

10、减少，B 对；电子由高能级向低能级跃迁时要放出一定频率 的光子，C 错，D 对. 10.已知金属钙的逸出功为 2.7 eV， 氢原子的能级图如图 3 所示， 一群氢原子处于量子数 n4 的能级状态，则( ) 图 3 A.氢原子可能辐射 6 种频率的光子 B.氢原子可能辐射 8 种频率的光子 C.有 3 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 D.有 4 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 答案 AC 解析 由 Nnn1 2 知，氢原子可能放出 6 种频率的光子，选项 A 正确，B 错误；原子由 n 4 能级向低能级跃迁放出的 6 种频率的光子中，由 hEmEn知有 3 种频率的光子能量大 于金属钙

11、的逸出功 2.7 eV，所以选项 C 正确，D 错误. 11.氢原子的能级图如图 4 所示，下列说法正确的是( ) 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 答案 BC 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 EE3E21.51 eV(3.40 eV)1.89

12、eV， 选 项 B 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为 C233 种， 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. 12.氢原子的部分能级示意图如图 5 所示，已知可见光的光子能量在 1.62 eV 到 3.11 eV 之间. 由此可推知，氢原子( ) 图 5 A.从高能级向 n1 能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短 B.从高能级向 n2 能级跃迁时发出的光均为可见光 C.从高能级向 n3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D.从 n3 能级向 n2 能级跃迁时发出的光为可见光 答案 AD 解析

13、从高能级向 n1 能级跃迁的过程中， 辐射出的光子最小能量为 10.20 eV， 频率比可见 光的频率大，波长比可见光的波长短，A 对；已知可见光的光子能量在 1.62 eV 到 3.11 eV 之 间，从高能级向 n2 能级跃迁时释放的光子的能量最大为 3.40 eV，B 错；从高能级向 n3 能级跃迁时释放的光子的能量最大为 1.51 eV，频率低于可见光的频率，C 错；从 n3 能级 向 n2 能级跃迁的过程中释放的光子的能量等于 1.89 eV，介于 1.62 eV 到 3.11 eV 之间，所 以是可见光，D 对. 二、填空题(本题共 2 小题，共计 12 分) 13.(6 分)氢原

14、子的能级图如图 6 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；能量大于 4.54 eV 的光子有_种. 图 6 答案 6(3 分) 3(3 分) 解析 处在n4 能级上的一群氢原子最多能辐射出NC2443 2 6 种光子， 能量大于 4.54 eV 的有 n4n1、n3n1、n2n1 的三种光子. 14.(6 分)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He )的能级图如图 7 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 7 答案 近(3 分) 51

15、(3 分) 解析 能级越高，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(54.4eV)51 eV. 三、计算题(本题共 4 小题，共计 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，氢原子 各能级的关系为 EnE1 n2， rnn 2r 1， 已知电子电荷量 e1.6010 19C， 静电力常量 k9.0109 N m2/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(结果保留两位有效数字)? (3)电

16、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，即原子系统的能量是3.4 eV.(2 分) (2)由ke 2 r 2 2 mv 2 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6.8 eV.(2 分) 16.(10 分)电子的电荷量最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图

17、8 所示，两块水平 放置的平行金属板上、下极板与左侧电路相接，上、下极板分别带正、负电荷，油滴从喷雾 器喷出后，由于摩擦而带负电，油滴进入上极板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可 以观察到油滴的运动，两金属板间距为 d，不计空气阻力和浮力，重力加速度为 g. 图 8 (1)调节两金属板间的电势差 u， 当 uU0时， 使得某个质量为 m1的油滴恰好做匀速直线运动， 求油滴所带的电荷量 q 为多少？ (2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差 uU 时，观察到某个质量为 m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间 t 运动到下极板，求此油滴的电荷量 Q. 答案 (1)m1gd

18、 U0 (2)m2d U (g2d t2 ) 解析 (1)油滴做匀速直线运动过程受到的电场力和重力平衡， 由平衡条件得： qU0 d m1g， (2 分) 得 qm1gd U0 .(2 分) (2)油滴匀加速下落，因油滴带负电，则油滴所受的电场力方向向上，设此时的加速度大小为 a，由牛顿第二定律和运动学公式得：m2gQU dm2a，(2 分) d1 2at 2，(2 分) 解得 Qm2d U (g2d t2 ).(2 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 19C，电子质量 m0.911030

19、 kg，光子频率 c ， 普朗克常量 h6.6310 34 J s，结果保留三位有效数字) (1)若要使 n2 激发态的氢原子电离，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)1.00106 m/s 解析 (1)n2 时，E213.6 22 eV3.4 eV.(2 分) 所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到 n的轨道，n时，E 0. 所以，要使处于 n2 激发态的原子电离，电离能为 EEE23.4 eV，(1 分) E h 3.4

20、1.610 19 6.6310 34 Hz 8.211014Hz.(2 分) (2)波长为 200 nm 的紫外线的一个光子所具有的能量 E0hhc 6.6310 34 3108 20010 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 hE1 2mv 2，(2 分) 代入数值解得 v1.00106 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：(已知 h6.6310 34 J s，e1.61019C；光子频

21、率与波长关系 c . 结果保留三位有效数字) (1)当氢原子从 n3 的激发态跃迁到基态时，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，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其 中最长波长是多少？ 答案 (1)1.0310 7 m (2)3.281015 Hz (3)3 种 6.5810 7 m 解析 (1)由 hE3E1，(2 分) c 得，(1 分) hc E3E11.0310 7 m.(2 分) (2)0E1 h 3.281015 Hz.(2 分) (3)C233 种，(2 分) 其中波长最长的是从n3 跃迁到n2 所放出的光子， hc E3E2 hc E3E1 4 6.5810 7 m.(2 分)