（浙江專(zhuān)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

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1、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n＝3能級(jí)躍遷到n＝2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(xiàn)光譜，這些譜線(xiàn)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)

2、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(xiàn)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)(　　) A．2 200 B．2 000 C．1 200 D．2 400 解析：選A　量子數(shù)n＝4的激發(fā)態(tài)的1 20

3、0個(gè)氫原子分別躍遷到n＝3、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)n＝3的激發(fā)態(tài)的400個(gè)氫原子分別躍遷到n＝2、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)n＝2的激發(fā)態(tài)的600個(gè)氫原子躍遷到n＝1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1 200＋400＋600＝2 200(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n＝2能級(jí)上的電子躍遷到n＝1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n＝4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象稱(chēng)為俄歇效

4、應(yīng)。以這種方式脫離了原子的電子稱(chēng)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n＝1,2,3，…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n＝2的能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)，相應(yīng)能量ΔE＝E2－E1＝－A－(－A)＝A，處于n＝4能級(jí)的鉻原子脫離原子時(shí)，需要的能量為E4′＝0－E4＝A，因此俄歇電子的動(dòng)能是ΔE－E4′＝A－A＝A，所以選項(xiàng)C正確。 5．下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．巴耳末線(xiàn)系光譜線(xiàn)的條數(shù)只有4條 B．巴耳末線(xiàn)系光譜線(xiàn)有無(wú)數(shù)條 C．巴耳末線(xiàn)系中既有可見(jiàn)光，

5、又有紫外光 D．巴耳末線(xiàn)系在可見(jiàn)光范圍內(nèi)只有4條 解析：選A　巴耳末線(xiàn)系中的光譜線(xiàn)有無(wú)數(shù)條，但在可見(jiàn)光區(qū)域只有4條光譜線(xiàn)，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n＝4的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光a，從n＝3的能級(jí)向n＝2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n＝4的能級(jí)向n＝3的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紫外線(xiàn) C．a(chǎn)光比b光的頻率小 D．氫原子在n＝2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)；ΔE＝hν，

6、ΔE42>ΔE32>ΔE43，νa>νb>ν43，所以氫原子從n＝4的能級(jí)向n＝3的能級(jí)躍遷時(shí)不會(huì)輻射出紫外線(xiàn)，B、C錯(cuò)；氫原子在n＝2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)E1＝－13.6 eV，第n能級(jí)En＝，若氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2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n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí) B．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí) C．從n＝5能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí) D．從n＝6能級(jí)躍遷到n＝5能級(jí) 解析：選A　由En＝可得各能級(jí)：E2＝ eV＝－3.4 eV，E3

7、＝ eV≈－1.51 eV，E4＝ eV＝－0.85 eV，E5＝ eV≈－0.54 eV，E6＝ eV≈－0.38 eV。氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光子，由hν＝E－E′可得：ν0＝，ν1＝，ν2＝，ν3＝，ν4＝，又E3－E2＝1.89 eV，E2－E1＝10.2 eV，E4－E3＝0.66 eV，E5－E3＝0.97 eV，E6－E5＝0.16 eV，故只有ν1>ν0，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n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng) B．從n＝5能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)比從n＝5能級(jí)躍遷到n＝

8、4 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)Em－En＝hν＝h可得λ＝h，則從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2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α粒子散射

9、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(　　) A．1 305、25、7、1 B．202、405、625、825 C．1 202、1 010、723、203 D．1 202、1 305、723、203 解析：選BCD　根據(jù)α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

10、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Ek＝mv2＝，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

11、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(guān)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(guān)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(guān)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n＝1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n＝2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n＝3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見(jiàn)光的高 D．從n

12、＝3能級(jí)向n＝2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n＝1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n＝2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n＝3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n＝3到n＝2 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、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ν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，hν＋E1＝mv2，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：

14、根據(jù)玻爾氫原子模型的軌道量子化結(jié)論有，軌道半徑rn＝n2r1，所以r1∶r3＝12∶32＝1∶9。 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v1∶v3＝∶＝3∶1。電子運(yùn)行周期Tn＝。所以T1∶T3＝∶＝1∶27。 答案：1∶9　3∶1　1∶27 15．(6分)用光子能量為15 eV的電磁波去照射處于基態(tài)(n＝1) 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 (15－13.6) eV＝1.4 eV。 答案

15、：能　1.4 eV 16．(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h＝6.63×10－34 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 E＝E3－E2， 代入數(shù)據(jù)得E＝1.89 eV，金屬鈉的逸出功W0＝hνc， 代入數(shù)據(jù)得W0≈2.3 eV 因?yàn)镋

16、縛而成為自由電子。 (1)若要使n＝2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(xiàn)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e＝1.6×10－19 C，電子質(zhì)量me＝0.91×10－30 kg) 解析：(1)n＝2時(shí)，E2＝ eV＝－3.4 eV， n＝∞時(shí)，E∞＝0 要使n＝2的氫原子電離，電離能 ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV， ν＝＝ Hz≈8.21×1014 Hz。 (2)波長(zhǎng)為200 nm的紫外線(xiàn)一個(gè)光子所具有的能量為 E0＝hν＝h ＝6.63×10－34× J ＝9.945×10－19 J

17、 電離能ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J 由能量守恒hν－ΔE＝mev2， 代入數(shù)值解得v≈9.95×105 m/s。 答案：(1)8.21×1014 Hz　(2)9.95×105 m/s 18．(15分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為E1＝－13.6 eV，當(dāng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)時(shí)，能量為E3＝－1.51 eV，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，則： (1)當(dāng)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1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n＝3的激發(fā)

18、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E3－E1＝h λ＝ ＝ m ≈1.03×10－7 m。 (2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，入射光子須滿(mǎn)足hν≥0－E1 解得ν≥ ＝ Hz ≈3.28×1015 Hz。 (3)當(dāng)大量氫原子處于n＝3能級(jí)時(shí)，可釋放出的光子頻率種數(shù)為 N＝C32＝3 由于E2＝＝ ＝－3.4 eV 氫原子由n＝3向n＝2躍遷時(shí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)，設(shè)為λ′， 則h＝E3－E2 所以λ′＝ ＝ m ≈6.58×10－7 m。 答案：(1)1.03×10－7 m (2)3.28×1015 Hz (3)3種　6.58×10－7 m - 7 -