（浙江專版）2019年高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 章末過(guò)關(guān)檢測(cè)（七）（含解析）新人教版選修3-5

章末過(guò)關(guān)檢測(cè)（七）一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分)1一個(gè)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，該氫原子()A放出光子，能量增加 B放出光子，能量減少C吸收光子，能量增加 D吸收光子，能量減少解析：選B氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，將以輻射光子的形式向外放出能量，能級(jí)降低后能量減少，故選項(xiàng)B正確。2利用氫氣光譜管發(fā)光，可以產(chǎn)生氫的明線光譜，這些譜線的產(chǎn)生是由于()A大量氫原子處于不同的激發(fā)狀態(tài)，從而輻射不同頻率的光子B大量氫原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷，從而輻射不同頻率的光子C大量氫原子從基態(tài)或較低的激發(fā)態(tài)向較高的激發(fā)態(tài)躍遷，從而輻射不同頻率的光子D大量氫原子從基態(tài)或較低的激發(fā)態(tài)向較高的激發(fā)態(tài)躍遷，從而吸收不同頻率的光子解析：選B大量氫原子從較高的能級(jí)向較低的能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出不同頻率的光子，從而產(chǎn)生明線光譜。B正確。3現(xiàn)有1 200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激發(fā)的氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過(guò)程中輻射出的光子總數(shù)是(假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的)()A2 200 B2 000 C1 200 D2 400解析：選A量子數(shù)n4的激發(fā)態(tài)的1 200個(gè)氫原子分別躍遷到n3、2、1的軌道上的數(shù)目均為400個(gè)，此時(shí)輻射出1 200個(gè)光子，量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)的400個(gè)氫原子分別躍遷到n2、1的軌道上的數(shù)目均為200個(gè)，輻射出光子數(shù)為400個(gè)，量子數(shù)n2的激發(fā)態(tài)的600個(gè)氫原子躍遷到n1的軌道上的數(shù)目為600個(gè)，輻射出光子數(shù)為600個(gè)，則輻射出的總光子數(shù)為1 2004006002 200(個(gè))，所以A選項(xiàng)正確。4原子從一個(gè)較高能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n2能級(jí)上的電子躍遷到n1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象稱為俄歇效應(yīng)。以這種方式脫離了原子的電子稱為俄歇電子。已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為En，式中n1,2,3，表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)。上述俄歇電子的動(dòng)能是()A.A B.A C.A D.A解析：選C鉻原子從n2的能級(jí)躍遷到n1的能級(jí)，相應(yīng)能量EE2E1A(A)A，處于n4能級(jí)的鉻原子脫離原子時(shí)，需要的能量為E40E4A，因此俄歇電子的動(dòng)能是EE4AAA，所以選項(xiàng)C正確。5下列說(shuō)法不正確的是()A巴耳末線系光譜線的條數(shù)只有4條B巴耳末線系光譜線有無(wú)數(shù)條C巴耳末線系中既有可見(jiàn)光，又有紫外光D巴耳末線系在可見(jiàn)光范圍內(nèi)只有4條解析：選A巴耳末線系中的光譜線有無(wú)數(shù)條，但在可見(jiàn)光區(qū)域只有4條光譜線，其余都在紫外光區(qū)域。故B、C、D正確，A錯(cuò)誤。6.氫原子能級(jí)的示意圖如圖所示，大量氫原子從n4的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光a，從n3的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光b，則()A氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出光子B氫原子從n4的能級(jí)向n3的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紫外線Ca光比b光的頻率小D氫原子在n2的能級(jí)時(shí)可吸收任意頻率的光子而發(fā)生電離解析：選A氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出光子，A對(duì)；Eh，E42>E32>E43，a>b>43，所以氫原子從n4的能級(jí)向n3的能級(jí)躍遷時(shí)不會(huì)輻射出紫外線，B、C錯(cuò)；氫原子在n2的能級(jí)吸收能量超過(guò)3.4 eV的光子時(shí)，才能電離，D錯(cuò)。7氫原子的基態(tài)能級(jí)E113.6 eV，第n能級(jí)En，若氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)發(fā)出的光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則以下躍遷中放出的光也一定能使此金屬發(fā)生光電效應(yīng)的是()A從n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)B從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)C從n5能級(jí)躍遷到n3能級(jí)D從n6能級(jí)躍遷到n5能級(jí)解析：選A由En可得各能級(jí)：E2 eV3.4 eV，E3 eV1.51 eV，E4 eV0.85 eV，E5 eV0.54 eV，E6 eV0.38 eV。氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光子，由hEE可得：0，1，2，3，4，又E3E21.89 eV，E2E110.2 eV，E4E30.66 eV，E5E30.97 eV，E6E50.16 eV，故只有1>0，A選項(xiàng)正確。8.如圖為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，則氫原子()A從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)比從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)B從n5能級(jí)躍遷到n1能級(jí)比從n5能級(jí)躍遷到n4 能級(jí)輻射出電磁波的速度大C處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的D從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子核一定向外放出能量解析：選A根據(jù)EmEnhh可得h，則從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)比從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)輻射出的電磁波的波長(zhǎng)要長(zhǎng)，故A選項(xiàng)正確；由于電磁波在空氣中的傳播速度都是相同的，接近光速，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)氫原子的電子云圖可知，處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，原子一定向外以光子的形式釋放能量，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分)9如圖為粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，粒子打到熒光屏上都會(huì)引起閃爍，若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中A、B、C、D四處位置。則這四處位置在相等時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)一定不符合事實(shí)的是()A1 305、25、7、1 B202、405、625、825C1 202、1 010、723、203 D1 202、1 305、723、203解析：選BCD根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大多數(shù)粒子能按原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)粒子方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，甚至有的被反向彈回。所以在相等時(shí)間內(nèi)A處閃爍次數(shù)最多，其次是B、C、D三處，并且數(shù)據(jù)相差比較大，所以只有選項(xiàng)A符合事實(shí)。10氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A核外電子受力變小B原子的能量減少，電子的動(dòng)能增加C氫原子要吸收一定頻率的光子D氫原子要放出一定頻率的光子解析：選BD氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，r減小，由庫(kù)侖定律知核外電子受力變大，A錯(cuò)；由得Ekmv2，知電子的動(dòng)能變大，由En eV知，n減小時(shí)原子能量減少，B對(duì)；電子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出一定頻率的光子，C錯(cuò)，D對(duì)。11對(duì)玻爾理論的評(píng)論，正確的是()A玻爾理論的成功，說(shuō)明經(jīng)典電磁理論不適用于原子系統(tǒng)，也說(shuō)明了電磁理論不適用于電子運(yùn)動(dòng)B玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜的規(guī)律，為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)C玻爾理論的成功之處是引入量子觀念D玻爾理論的成功之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念解析：選BC玻爾原子理論的成功之處在于引入量子觀點(diǎn)，并成功地解釋了氫原子光譜的規(guī)律，B、C正確。12.氫原子的部分能級(jí)如圖所示。已知可見(jiàn)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(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的短B從高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見(jiàn)光C從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見(jiàn)光的高D從n3能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見(jiàn)光解析：選AD從高能級(jí)向n1的能級(jí)躍遷的過(guò)程中輻射出的最小光子能量為10.2 eV，大于可見(jiàn)光的光子能量， 故發(fā)出的光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的短，A正確； 已知可見(jiàn)光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之間，從高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的能量小于等于3.40 eV，B錯(cuò)誤；從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率只有能量大于3.11 eV 的光的頻率才比可見(jiàn)光高，C錯(cuò)誤；從n3到n2 的過(guò)程中釋放的光的能量等于1.89 eV，介于1.62 eV 到 3.11 eV 之間，所以是可見(jiàn)光，D正確。三、非選擇題(本題共6小題，共52分)13(4分)按照玻爾原子理論，氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量_(選填“越大”或“越小”)。已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為 E1(E1<0)，電子質(zhì)量為 m，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為的光子被電離后，電子速度大小為_(kāi)(普朗克常量為 h)。解析：電子離原子核越遠(yuǎn)電勢(shì)能越大，原子能量也就越大；根據(jù)動(dòng)能定理有，hE1mv2，所以電離后電子速度為 。答案：越大14(6分)根據(jù)氫原子的玻爾模型，試比較核外電子在第1、3軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道半徑之比為_(kāi)，電子繞核運(yùn)動(dòng)速率之比為_(kāi)，運(yùn)行周期之比為_(kāi)。解析：根據(jù)玻爾氫原子模型的軌道量子化結(jié)論有，軌道半徑rnn2r1，所以r1r3123219。電子運(yùn)行時(shí)的向心力由庫(kù)侖力提供，所以有m。解得vn，即vn。所以v1v331。電子運(yùn)行周期Tn。所以T1T3127。答案：193112715(6分)用光子能量為15 eV的電磁波去照射處于基態(tài)(n1) 的氫原子，問(wèn)能否使這些氫原子電離？若能使之電離，則電子被電離后所具有的動(dòng)能是多大？解析：由于入射光子的能量15 eV大于13.6 eV，所以這些氫原子能被電離。被電離后的電子具有的動(dòng)能為(1513.6) eV1.4 eV。答案：能1.4 eV16(9分)已知?dú)湓犹幵诘谝?、第二激發(fā)態(tài)的能級(jí)分別為3.40 eV和1.51 eV，金屬鈉的截止頻率為5.53×1014 Hz，普朗克常量h6.63×1034 J·s。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷，用氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過(guò)程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。解析：氫原子放出的光子能量EE3E2，代入數(shù)據(jù)得E1.89 eV，金屬鈉的逸出功W0hc，代入數(shù)據(jù)得W02.3 eV因?yàn)镋<W0，所以不能發(fā)生光電效應(yīng)。答案：不能發(fā)生光電效應(yīng)17(12分)將氫原子電離，就是從外部供給電子能量，使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子。(1)若要使n2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？(2)若用波長(zhǎng)為200 nm的紫外線照射氫原子，則電子飛到離核無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)的速度多大？(電子電荷量e1.6×1019 C，電子質(zhì)量me0.91×1030 kg)解析：(1)n2時(shí)，E2 eV3.4 eV，n時(shí)，E0要使n2的氫原子電離，電離能EEE23.4 eV， Hz8.21×1014 Hz。(2)波長(zhǎng)為200 nm的紫外線一個(gè)光子所具有的能量為E0hh6.63×1034× J9.945×1019 J電離能E3.4×1.6×1019 J5.44×1019 J由能量守恒hEmev2，代入數(shù)值解得v9.95×105 m/s。答案：(1)8.21×1014 Hz(2)9.95×105 m/s18(15分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為E113.6 eV，當(dāng)處于n3的激發(fā)態(tài)時(shí)，能量為E31.51 eV，普朗克常量h6.63×1034 J·s，則：(1)當(dāng)氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到n1的基態(tài)時(shí)，向外輻射的光子的波長(zhǎng)是多少？(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子？(3)若有大量的氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，則在躍遷過(guò)程中可能釋放出幾種頻率的光子？其中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是多少？解析：(1)據(jù)玻爾理論E3E1h m1.03×107 m。(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，入射光子須滿足h0E1解得 Hz3.28×1015 Hz。(3)當(dāng)大量氫原子處于n3能級(jí)時(shí)，可釋放出的光子頻率種數(shù)為NC323由于E23.4 eV氫原子由n3向n2躍遷時(shí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)，設(shè)為，則hE3E2所以 m6.58×107 m。答案：(1)1.03×107 m(2)3.28×1015 Hz(3)3種6.58×107 m- 7 -