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1、 第十八章 原子結構 章末質量評估(三) (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確) 1．下列能揭示原子具有核式結構的實驗是(　　) A．光電效應實驗　　　 B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn) C．α粒子散射實驗 D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn) 解析：光電效應現(xiàn)象證明了光的粒子性本質，與原子結構無關，選項A錯誤；倫琴射線的發(fā)現(xiàn)以及氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)都與原子的能級結構有關，都是原子能級躍遷的結論，選項B、D錯誤；盧瑟福的α粒子散射實驗證實了原子的核式結構模型，選項C正確． 答案：C 2．關于玻爾理論，下列說法

2、中不正確的是(　　) A．繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設 B．原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應一定的能量 C．用能量轉化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關系 D．氫原子中，量子數(shù)N越大，核外電子的速率越大 解析：玻爾的原子模型對應的是電子軌道的量子化，盧瑟福的原子模型核外電子可在任意軌道上運動，故A正確；玻爾的原子結構模型中，原子的能量是量子化的，盧瑟福的原子結構模型中，原子的能量是連續(xù)的，故B正確；玻爾的原子結構模型中，核外電子從高能級向低能級躍遷后，原子的能量減小，從而建立了hν＝E2－E1，故C正確；氫原子中，量子

3、數(shù)N越大，核外電子的速率越小，而電子的電勢能越大，故D不正確；本題選擇不正確的，故選D. 答案：D 3．太陽光譜是吸收光譜，這是因為太陽內部發(fā)出的白光(　　) A．經(jīng)過太陽大氣層時某些特定頻率的光子被吸收后的結果 B．穿過宇宙空間時部分頻率的光子被吸收的結果 C．進入地球的大氣層后，部分頻率的光子被吸收的結果 D．本身發(fā)出時就缺少某些頻率的光子 解析：太陽光譜是一種吸收光譜，是因為太陽發(fā)出的光穿過溫度比太陽本身低得多的太陽大氣層，而在這大氣層里存在著從太陽里蒸發(fā)出來的許多元素的氣體，太陽光穿過它們的時候跟這些元素的特征譜線相同的光都被這些氣體吸收掉了． 答案：A 4．有關氫原

4、子光譜的說法正確的是 (　　) A．氫原子的光譜是連續(xù)譜 B．氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C．氫原子光譜說明氫原子能級不是分立的 D．巴耳末公式反映了氫原子輻射電磁波波長的分立特性 解析：由于氫原子發(fā)射的光子的能量：E＝En－Em，所以發(fā)射的光子的能量值E是不連續(xù)的，只能是一些特殊頻率的譜線，故A錯誤B正確；由于氫原子的軌道是不連續(xù)的，故氫原子的能級是不連續(xù)的即是分立的，故C錯誤；由于躍遷時吸收或發(fā)射的光子的能量是兩個能級的能量差，所以氫原子光譜的頻率與氫原子能級的能量差有關，巴耳末公式反映了氫原子輻射光子頻率的分立特性，D錯誤. 答案：B 5．根據(jù)玻爾理論，在氫原子

5、中，量子數(shù)n越大，則(　　) A．電子軌道半徑越小 B．核外電子運動速度越大 C．原子能量越大 D．電勢能越小 解析：由rn＝n2r1可知A錯．氫原子在n能級的能量En與基態(tài)能量E1的關系為En＝.因為能量E為負值，所以n越大，則En越大，所以C正確．核外電子繞核運動所需的向心力由庫侖力提供k＝.可知rn越大，速度越小，則B錯．由E＝Ek＋Ep可知D錯． 答案：C 6．光子能量為ε的一束光照射容器中的氫(設氫原子處于n＝3的能級)，氫原子吸收光子后，能發(fā)出頻率為ν1，ν2，…，ν6的六種光譜線，且ν1＜ν2＜…＜ν6，則ε等于(　　) A．hν1 B．hν6 C

6、．h(ν5－ν1) D．h(ν1＋ν2＋…＋ν6) 解析：對于量子數(shù)n＝3的一群氫原子，當它們向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時，可能產(chǎn)生的譜線條數(shù)為＝3，由此可判定氫原子吸收光子后的能量的能級是n＝4，且從n＝4到n＝3放出的光子能量最小，頻率最低即為ν1，因此，處于n＝3能級的氫原子吸收頻率為ν1的光子(能量ε＝hν1)，從n＝3能級躍遷到n＝4能級后，方可發(fā)出6種頻率的光譜線，選項A正確． 答案：A 7．氫原子的部分能級如圖所示，已知可見光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之間．由此可推知，氫原子(　　) A．從高能級向n＝1能級躍遷時發(fā)出的光的波長比可見光的長 B

7、．從高能級向n＝2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光 C．從高能級向n＝3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高 D．從n＝3能級向n＝2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光 答案：D 8．氦原子被電離出一個核外電子，形成類氫結構的氦離子．已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4 eV，氦離子的能級示意圖如圖所示，在具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是(　　) A．42.8 eV(光子) B．43.2 eV(電子) C．41.0 eV(電子) D．54.4 eV(光子) 解析：由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于兩能級能量差的光子才能被氦離子吸收，故選

8、項A中光子不能被吸收，選項D中光子能被吸收；而實物粒子(如電子)只要能量不小于兩能級能量差，均可被吸收．故選項B、C中的電子均能被吸收． 答案：A 9．氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長的激光，其中兩種波長分別為λ1＝0.632 8 μm，λ2＝3.39 μm，已知波長為λ1的激光是氖原子在能級間隔為ΔE1＝1.96 eV的兩個能級之間躍遷產(chǎn)生的．用ΔE2表示產(chǎn)生波長為λ2的激光所對應的躍遷的能級間隔，則ΔE2的近似值為(　　) A．10.50 eV B．0.98 eV C．0.53 eV D．0.36 eV 解析：本題考查玻爾的原子躍遷理論．根據(jù)ΔE＝hν，ν＝，可知當Δ

9、E1＝1.96 eV，λ＝0.632 8 μm，當λ＝3.39 μm 時，聯(lián)立可知ΔE2＝0.36 eV，故選D. 答案：D 10.可見光光子的能量在1.61～3.10 eV范圍內．如圖所示，氫原子從第4能級躍遷到低能級的過程中，根據(jù)氫原子能級圖可判斷(　　) A．從第4能級躍遷到第3能級將釋放出紫外線 B．從第4能級躍遷到第3能級放出的光子，比從第4能級直接躍遷到第2能級放出的光子頻率更高 C．從第4能級躍遷到第3能級放出的光子，比從第4能級直接躍遷到第1能級放出的光子波長更長 D．氫原子從第4能級躍遷到第3能級時，原子要吸收一定頻率的光子，原子的能量增加 解析：從n＝4能

10、級躍遷到n＝3能級時輻射的光子能量ΔE43＝－0.85－(－1.51)＝0.66 (eV)，不在可見光光子能量范圍之內，屬于紅外線，故A錯誤；從n＝4能級躍遷到n＝2能級時輻射的光子能量ΔE42＝－0.85－(－3.40)＝2.55 (eV)＞ΔE43，光子的頻率ν＝，所以ν43＜ν42，故B錯誤；從n＝4能級躍遷到n＝1能級時輻射的光子能量ΔE41＝－0.85－(－13.60)＝12.75 (eV)＞ΔE43，光子的波長λ＝，所以λ43＞λ41，故C正確；從第4能級躍遷到第3能級時，原子要輻射一定頻率的光子，原子的能量減少，故D錯誤． 答案：C 二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題4分

11、，共16分．在每小題給出的四個選項中有多個選項正確，全選對得4分，漏選得2分，錯選或不選得0分) 11．關于α粒子散射實驗的下述說法中正確的是(　　) A．在實驗中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉，極少數(shù)偏轉超過90，有的甚至被彈回接近180 B．使α粒子發(fā)生明顯偏轉的力是來自帶負電的核外電子；當α粒子接近電子時，電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉 C．實驗表明原子中心有一個極小的核，它占有原子體積的極小部分 D．實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷及全部質量 解析：A項是對該實驗現(xiàn)象的正確描述；使α粒子偏轉的力是原子核對它的靜電排斥力，而

12、不是電子對它的吸引力，故B錯；C項是對實驗結論之一的正確分析；原子核集中了全部正電荷和幾乎全部質量，因核外還有電子，故D錯． 答案：AC 12．關于氫原子能級躍遷，下列敘述中正確的是(　　) A．用波長為 60 nm的X射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子 B．用能量為10.2 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) C．用能量為11.0 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) D．用能量為12.5 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) 解析：波長為60 nm的X射線的能量為： ε＝h＝6.6310－34 J＝3.3210－18 J＝20

13、.75 eV， 氫原子的電離能ΔE＝0－(－13.6)eV＝13.6 eV＜E＝20.75 eV， 所以可使氫原子電離，A正確． 由hν＝Em－E，得 Em1＝hν＋E＝10.2 eV＋(－13.6)eV＝－3.4 eV ， Em2＝11.0 eV＋(－13.6)eV＝－2.6 eV， Em3＝12.5 eV＋(－13.6)eV＝－1.1 eV. 由En＝可知，只有Em1＝－3.4 eV對應于n＝2的狀態(tài)．由于原子發(fā)生躍遷時吸收光子只能吸收恰好為兩能級差能量的光子，所以B選項正確． 答案：AB 13.氫原子能級圖的一部分如圖所示，a、b、c分別表示氫原子在不同能級間的三種躍遷

14、途徑，設在a、b、c三種躍遷過程中，放出光子的能量和波長分別是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，則(　　) A．λb＝λa＋λc　　　 B.＝＋ C．λb＝λaλc D．Eb＝Ea＋Ec 解析：Ea＝E3－E2，Eb＝E3－E1，Ec＝E2－E1，所以Eb＝Ea＋Ec，D正確；由ν＝得λa＝，λb＝，λc＝，取倒數(shù)后得到＝＋，B正確． 答案：BD 14．圖1所示為氫原子能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時能輻射出多種不同頻率的光，其中用從n＝4能級向n＝2能級躍遷時輻射的光照射圖2所示光電管的陰極K時，電路中有光電流產(chǎn)生，則(　　) 圖1　　　　　

15、圖2 A．若將滑片右移，電路中光電流增大 B．若將電源反接，電路中可能有光電流產(chǎn)生 C．若陰極K的逸出功為1.05 eV，則逸出的光電子最大初動能為2.410－19 J D．大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時輻射的光中只有4種光子能使陰極K發(fā)生光電效應 解析：將滑片右移，光電管兩端的電壓增大，但之前光電流是否達到飽和并不清楚，因此光電管兩端的電壓增大，光電流不一定增大，A錯誤；將電源極性反接，所加電壓阻礙光電子向陽極運動，但若eU

16、hν－W逸出＝－0.85 eV－(－3.40 eV)－1.05 eV＝1.5 eV＝2.410－19 J，C正確；由于陰極K的逸出功未知，能使陰極K發(fā)生光電效應的光子種數(shù)無法確定，D錯誤.故選：BC. 答案：BC 三、非選擇題(本題共4小題，共54分．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15．(12分)密立根油滴實驗首先測出了元電荷的數(shù)值，其實驗裝置如圖所示，油滴從噴霧器噴出，以某一速度進入水平放置的平行板之間.今有一帶負電的油滴，不加電場時，油滴由于受到重力作用加速下落，速率變大，受到的空氣阻力也

17、變大，因此油滴很快會以一恒定速率v1勻速下落.若兩板間加一電壓，使板間形成向下的電場E，油滴下落的終極速率為v2.已知運動中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f＝6πηrv計算(其中r為油滴半徑，η為空氣粘滯系數(shù)).實驗時測出r、v1、v2，E、η為已知，求： (1)油滴的帶電量. (2)經(jīng)多次測量得到許多油滴的Q測量值如下表(單位10－19C)： 6.41 8.01 9.65 11.23 12.83 14.48 分析這些數(shù)據(jù)可知__________________________________. 解析：(1)沒有加電壓時，達到v1有mg＝f1＝6πrη ν1， 加

18、上電壓后，受到向上的阻力和電場力，有mg＝f2＋qE＝6πrηv2＋qE， 解以上兩式得到油滴電量q＝. (2)在誤差范圍內，可以認為油滴的帶電量總是1.610－19C的整數(shù)倍，故電荷的最小電量即元電荷為1.610－19C. 答案：(1)q＝　(2)電荷的最小電量即元電荷為1.610－19C 16.(14分)如圖所示，氫原子從n＞2的某一能級躍遷到n＝2的能級，輻射出能量為2.55 eV的光子．請問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請在圖中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖． 解析：氫原子從n＞2的某一能級躍遷到n＝2的能級，滿足hν＝

19、En－E2＝2.55 eV，得 En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4. 基態(tài)氫原子要躍遷到n＝4的能級，應提供的能量為： ΔE＝E4－E1＝12.75 eV. 躍遷圖如下圖所示． 答案：12.75 eV 17．(14分)原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而能發(fā)生能級躍遷(在碰撞中，動能損失最大的是完全非彈性碰撞)．一個具有13.6 eV動能、處于基態(tài)的氫原子與另一個靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心正碰． (1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級躍遷(氫原子能級如圖所示)? (2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離，則氫原子的初動能至少為多少？ 解析：(1

20、)設運動氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動能ΔE被基態(tài)原子吸收． 若ΔE＝10.2 eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1躍遷到n＝2. 由動量守恒和能量守恒有： mv0＝mv，① mv＝mv2＋mv2＋ΔE，② mv＝Ek，③ Ek＝13.6 eV.④ 解①②③④得，ΔE＝mv＝6.8 eV. 因為ΔE＝6.8 eV＜10.2 eV，所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷． (2)若使基態(tài)氫原子電離，則ΔE＝13.6 eV， 代入①②③得Ek＝27.2 eV. 答案：(1)不能　(2)27.2 eV 18．(14分)已知氫原子處于基態(tài)時，原子的能量E1＝－13.

21、6 eV，電子軌道半徑r1＝0.5310－10 m；氫原子處于n＝2能級時，原子的能量E2＝－3.4 eV，此時電子軌道半徑r2＝4r1，元電荷e＝1.6 10－19 C，靜電力常量k＝9.0109 Nm2C－2. (1)氫原子處于基態(tài)時，電子的動能是多少？原子系統(tǒng)的電勢能是多少？ (2)氫原子處于n＝2能級時，電子的動能是多少？原子系統(tǒng)的電勢能又是多少？ (3)你能否根據(jù)計算結果猜想處于n能級的氫原子系統(tǒng)的電勢能表達式？ 解析：(1)設氫原子處于基態(tài)時核外電子的速度為v1 根據(jù)庫侖力提供向心力： ＝ 電子的動能Ek＝mv＝＝13.6 eV. 根據(jù)氫原子在基態(tài)時能量等于勢能與

22、動能之和， E1＝Ep1＋Ek1 所以原子的電勢能Ep1＝E1－Ek1＝－13.6 eV－13.6 eV＝－27.2 eV＝－. (2)設氫原子處于基態(tài)時核外電子的速度為v2 根據(jù)庫侖力提供向心力： ＝ 電子的動能Ek＝mv＝＝＝13.6 eV＝ 3．40 eV. 根據(jù)氫原子在基態(tài)時能量等于勢能與動能之和， E2＝Ep2＋Ek2 所以原子的電勢能Ep1＝E1－Ek1＝－3.40 eV－3.40 eV＝－6.8 eV＝－. (3)故從上面的推導可知Epn＝－k. 答案：(1)13.6 eV －27.2 eV　(2)3.40 eV －6.8 eV　(3)Epn＝－k 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375