2019年高中物理 第3章《原子世界探秘》綜合檢測 滬科版選修3-5.doc

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2019年高中物理 第3章原子世界探秘綜合檢測 滬科版選修3-5一、選擇題(本題包括10小題，每小題4分，共40分，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1(2011天津理綜)下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是()A光電效應(yīng)實驗B倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C粒子散射實驗D氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)【解析】光電效應(yīng)實驗說明光具有粒子性，故A錯誤倫琴射線為電磁波，故B錯誤盧瑟福由粒子散射實驗建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故C正確氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)說明原子光譜是不連續(xù)的，故D錯誤【答案】C2下列描述，屬于經(jīng)典電磁理論的是()A核外電子的運行軌道是連續(xù)的B電子輻射的電磁波的頻率等于電子繞核轉(zhuǎn)動的頻率C電子是不穩(wěn)定的，最終要落到原子核上D原子光譜是線狀的【解析】根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子運行的軌道應(yīng)是連續(xù)的，且運行頻率等于輻射電磁波的頻率，因而原子光譜應(yīng)為連續(xù)光譜【答案】ABC3對玻爾原子結(jié)構(gòu)假說，下列描述正確的是()A電子的運行軌道是連續(xù)的，不是量子化的B電子在固定軌道上繞行，雖不停地輻射能量，但軌道半徑不變C原子的能量分布是不連續(xù)的D能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)【解析】由玻爾理論的內(nèi)容可知，電子的運行軌道是不連續(xù)的，不同的狀態(tài)對立不同的軌道，原子的能量是不連續(xù)的，原子所處的最低能量狀態(tài)為基態(tài)，由此可知C、D正確【答案】CD4(xx上海單科)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，這一模型建立的基礎(chǔ)是()A粒子的散射實驗B對陰極射線的研究C天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)D質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)【解析】盧瑟福根據(jù)粒子的散射實驗的結(jié)果，提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，所以A項正確【答案】A5氫原子的基態(tài)能量為E1，如圖所示，下列四個能級圖正確代表氫原子能級的是()【解析】根據(jù)氫原子能級圖的特點：上密下疏，聯(lián)系各激發(fā)態(tài)與基態(tài)能級間的關(guān)系為EnE1，可判斷C正確【答案】C6可見光光子的能量在1.61 eV3.10 eV范圍內(nèi)，若氫原子從高能級躍遷到量子數(shù)為n的低能級的譜線中有可見光，根據(jù)氫原子能級圖(如圖1所示)可判斷n為()圖1A1B2C3D4【解析】從激發(fā)態(tài)躍遷到n1的狀態(tài)，釋放光子的最小能量為E2E110.20 eV3.10 eV，由此知n1.從較高激發(fā)態(tài)躍遷到n2的狀態(tài)，釋放光子的能量為E3E21.90 eV，E4E22.55 eV，由此知n2從較高激發(fā)態(tài)躍遷到n3的狀態(tài)，釋放光子的最大能量為EE31.51 eV|E2|B兩次均向低能級躍遷，且|E1|E2|C先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|E1|E2|【解析】用紫光照射物質(zhì)時，電子吸收光子的能量，從低能級向高能級躍遷，原子處在某一激發(fā)態(tài)時，不穩(wěn)定，再從高能級向低能級躍遷，發(fā)出可見光，釋放能量，在此過程中原子吸收的能量|E1|大于從高能級向低能級躍遷時釋放的能量|E2|，故選項D正確【答案】D10氫原子部分能級的示意圖如圖3所示，不同色光的光子能量如下表所示：圖3處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為()A紅、藍靛B黃、綠C紅、紫 D藍靛、紫【解析】由七種色光的光子的不同能量可知，可見光光子的能量范圍為1.613.10 eV，故可能是氫原子由n4能級向n2能級躍遷過程中所輻射的光子，E10.85(3.40)2.55(eV)，即藍靛光；也可能是氫原子由n3能級向n2能級躍遷過程中所輻射的光子，E21.51(3.40)1.89 (eV)，即紅光，選項A正確【答案】A二、填空題(本題2小題，共計10分)11(5分)根據(jù)玻爾的理論，電子在不同軌道上運動時能量是_的，軌道的量子化對應(yīng)著_的量子化這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為_，能量最低的狀態(tài)叫_，也就是說，原子只能處于一系列_的能量狀態(tài)中【答案】不連續(xù)能量定態(tài)基態(tài)不連續(xù)12(5分)玻爾對氫原子光譜的解釋是：原子從較高的能級向較低的能級躍遷時_光子的能量等于前后_，由于原子的能級是_的，所以放出的光子能量也是_的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些_的亮線【答案】輻射兩個能級的能量差不連續(xù)不連續(xù)分立三、計算題(本題包括4個小題，共50分，解答時要寫出必要的文字說明、主要的解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13(10分)試計算處于基態(tài)的氫原子吸收波長為多長的光子，電子可以躍遷到n2的軌道上【解析】氫原子基態(tài)對應(yīng)的能量E113.6 eV，電子在n2軌道上時，氫原子的能量為E2E1/223.4 eV.氫原子核外電子從第一軌道躍遷到第二軌道需要的能量：EE2E110.2 eV1.6321018 J由玻爾理論有：hE，又c/，所以E m1.22107 m.【答案】1.22107 m14(10分)已知原子的基態(tài)能量為13.6 eV，核外電子的第一軌道半徑為0.531010 m，電子質(zhì)量m9.11031 kg，電量為1.61019 C，求：電子躍遷到第三軌道時，氫原子的能量、電子的動能和電子的電勢能各多大？【解析】本題考查了氫原子的核外電子繞核運動時相關(guān)的物理量與軌道半徑的關(guān)系由氫原子的能量公式知E3E1/3213.6 eV/321.51 eV.電子在第3軌道時半徑為r3n2r132r1電子繞核做圓周運動向心力即庫侖力，所以由可得電子動能為Ek3mv eV1.51 eV由于E3Ek3Ep3，故電子的電勢能為：Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV.【答案】1.51 eV1.51 eV3.02 eV15(14分)原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(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，設(shè)碰撞中損失的能量全部被靜止的氫原子吸收圖4(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4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】設(shè)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E被基態(tài)氫原子吸收若E10.2 eV，則基態(tài)氫原子可由n1躍遷到n2.由動量守恒和能量守恒有：mv02mvmvmv2mv2EmvEkEk13.6 eV解得，Emv6.8 eV因為E6.8 eV10.2 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E13.6 eV，代入得Ek27.2 eV.【答案】不能(2)27.2 eV16(16分)已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑r10.531010m，基態(tài)的能級值為E113.6 eV.(1)求電子在n1的軌道上運轉(zhuǎn)形成的等效電流；(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫出能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線；(3)計算這幾條光譜線中最長的波長【解析】(1)電子繞核運動具有周期性設(shè)運轉(zhuǎn)周期為T，由牛頓第二定律和庫侖定律有：m()2r1又軌道上任一處，每一周期通過該處的電荷量為e，由電流的定義式得所求等效電流I聯(lián)立得I A1.05103A.(2)這群氫原子自發(fā)躍遷輻射，會得到三條光譜線，如圖所示(3)三條光譜線中波長最長的光子能量最小，發(fā)生躍遷的兩個能級的能量差最小，根據(jù)氫原子能級的分布規(guī)律可知，氫原子一定是從n3的能級躍遷到n2的能級設(shè)波長為，由hE3E2，得 m6.58107m.【答案】(1)1.05103A(2)見解析圖(3)6.58107m