人教版高中物理选修35 第十八章 原子结构 测试含答案Word文件下载.docx
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λ2<
λ3
B.λ1<
λ3<
λ2
C.λ3<
λ1
D.λ3<
λ1<
3.氢原子的能级图如图所示,已知可见光的光子能量范围约为1.62~3.11eV.下列说法错误的是( )
A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离
B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应
C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出2种不同频率的可见光
D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的可见光
4.在卢瑟福的α粒子散射实验中,某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示,图中P、Q两点为轨迹上的点,虚线是过P、Q两点并与轨道相切的直线.两虚线和轨迹将平面分成四个区域,不考虑其他原子核对α粒子的作用,那么关于该原子核的位置,下列说法正确的是( )
A.可能在①区域
B.可能在②区域
C.可能在③区域
D.可能在④区域
5.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2.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hν1+hν2
B.辐射光子的能量为hν1+hν2
C.吸收光子的能量为hν2-hν1
D.辐射光子的能量为hν2-hν1
6.科学家用仪器观察星系发出的光,可以看到它的光谱,上世纪20年代,天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移,称之为谱线“红移”.这一现象说明宇宙在膨胀,即别的星系与我们( )
A.逐渐靠近
B.逐渐远离
C.距离不变
D.无法判断
7.如图所示为氢原子的能级结构示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子,用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠.下列说法正确的是( )
A.这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子,其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最短
B.这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小,电势能增大
C.能使金属钠发生光电效应的光有三种
D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV
8.如图所示,甲、乙是分别用“阴极射线管”和“洛伦兹力演示仪”实验时的两幅图片,忽略地磁场的影响,下列说法正确的是( )
A.甲图中的电子束径迹是抛物线
B.乙图中的电子束径迹是圆形
C.甲图中的电子只受电场力作用
D.乙图中的电子受到的洛伦兹力是恒力
9.卢瑟福的α粒子散射实验第一次显示了( )
A.质子比电子重
B.质子的全部正电荷都集中在原子核里
C.α粒子是带正电的
D.可以用人的方法产生放射性现象
10.正电子是电子的反粒子,它跟普通电子的电量相等,而电性相反,科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质-反物质.1997年初和年底,欧洲和美国的科学研究机构先后宣布:
他们分别制造出9个和7个反氢原子,这是人类探索反物质的一大进步.你推测反氢原子的结构是( )
A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C.由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成
D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
11.人们在研究原子结构时提出过许多模型,其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型,它们的模型示意图如图所示.下列说法中正确的是( )
A.α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关
B.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型,建立了核式结构模型
C.科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型,建立了枣糕模型
D.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型,建立了玻尔的原子模型
12.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出( )
A.原子的核式结构模型
B.原子核内有中子存在
C.电子是原子核的组成部分
D.原子核是由质子和中子组成的
13.白炽灯发光产生的光谱是( )
A.连续光谱
B.明线光谱
C.原子光谱
D.吸收光谱
14.根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面,实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α粒子从A运动到B,再运动到C的过程中,下列说法中正确的是( )
A.动能先增大,后减小
B.电势能先减小,后增大
C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零
D.加速度先变小,后变大
15.按照玻尔理论,关于处于基态的氢原子,下列说法正确的是( )
A.电子的电势能为-13.6eV
B.电子的电势能与动能之和为13.6eV
C.此能量状态下的氢原子较其它能量状态下更容易电离
D.此能量状态下,电子绕核运动的速率最大
第Ⅱ卷
二、计算题(共2小题,每小题10分,共20分)
16.已知氢原子的基态能量为-13.6eV,核外电子的第一轨道半径为0.53×
10-10m,电子质量me=9.1×
10-31kg,电荷量为1.6×
10-19C,求电子跃迁到第三轨道时,氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各是多少?
17.卢瑟福的实验证明,两个原子核之间的斥力,在它们之间距离小到10-14m时,还遵守库仑定律.试求两质子在相距10-14m时的加速度.已知质子的质量是1.67×
10-27kg.
三、填空题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
18.如图所示是对光电效应中产生的光电子进行比荷测定的原理图,两块平行金属板相距很近,板间距为d,放在真空中,其中N为锌板,受紫外线照射后将激发出沿不同方向的光电子,光电子打在M板上形成电流,引起微安表指针偏转,若调节变阻器R,逐渐增大两板间电压,可以使光电流逐渐减小到零,当电压表读数为U时,电流恰好为零.断开开关,在MN之间加一垂直纸面的磁场,逐渐增大磁感应强度,也能使光电流逐渐减小到零,此时的磁感应强度为B,那么光电子的比荷为________.
19.根据氢原子的玻尔模型,试比较核外电子在第1、3轨道上运动时,其轨道半径之比为________,电子绕核运动速率之比为________,运行周期之比为________.
20.氢原子光谱中,有一条谱线在真空中的波长为656.3nm,这条谱线的频率为________Hz.对应于这条谱线的光子能量为________J,合________eV.
21.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流.若在如图所示的阴极射线管中部加上竖直向上的匀强电场,阴极射线将向________(填“外”“里”“上”或“下”)偏转;
若使阴极射线不偏转,可在匀强电场区域再加一大小合适、方向垂直纸面向________(填“外”或“里”)的匀强磁场.
答案
1.【答案】A
【解析】任何带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍,元电荷为e=1.6×
10-19C,选项A中电荷量为元电荷的
倍,B中电荷量为元电荷的4倍,C中电荷量为元电荷的10倍,D中电荷量为元电荷的250倍.也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍,所以只有选项A是不可能的.
2.【答案】B
【解析】从n=2到n=1能级释放的光子能量大于从n=4到n=2能级释放的光子能量,从n=4到n=2能级释放的光子能量大于从n=5到n=3能级释放的光子能量,所以ν2<
ν3<
ν1,根据λ=
得:
3.【答案】D
【解析】紫外线的频率比可见光的高,因此紫外线光子的能量应大于3.11eV,而处于n=3能级的氢原子其电离能仅为1.51eV<3.11eV,所以处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离,A对.
4.【答案】A
【解析】因为α粒子与此原子核之间存在着斥力,如果原子核在②、③或④区,α粒子均应向①区偏折,所以不可能.
5.【答案】D
【解析】由跃迁假设及题意可知,hν1=Em-En,hν2=Ek-En,红光频率ν1小于紫光频率ν2,所以能级k能量大于能级m能量,所以从能级k到能级m需要辐射光子,A、C项错;
hν3=Ek-Em,解三式得:
hν3=hν2-hν1,D项正确.
6.【答案】B
【解析】红移现象,就是远距离星球射向地球的光以红光为多,近距离的则以紫光为主,根据红移理论说明:
这说明了星球在远离地球.
7.【答案】D
【解析】根据C
=3知,这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子,从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光,波长最长,A错误.氢原子辐射光子的过程中,能量减小,轨道半径减小,根据k
=m
知,电子动能增大,则电势能减小,B错误.只有从n=3能级跃迁到n=1能级,以及从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量大于逸出功,所以能使金属钠发生光电效应的光有两种,C错误.从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量最大,发生光电效应时,产生的光电子最大初动能最大,光子能量最大值为13.6eV-1.51eV=12.09eV,根据光电效应方程得,Ekm=hν-W0=12.09eV-2.49eV=9.60eV,D正确.
8.【答案】B
【解析】甲图中,电子在洛伦兹力作用下,做匀速圆周运动.故A、C错误.
乙图中的电子束在磁场中,受到洛伦兹力作用,做匀速圆周运动,其径迹是圆形.故B正确.
洛伦兹力方向总是与电子速度方向垂直.故D错误.
9.【答案】B
10.【答案】B
11.【答案】B
12.【答案】A
【解析】卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目,提出了原子的核式结构模型:
在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里;
带负电的电子在核外的空间运动.由此可知,A正确.
13.【答案】A
【解析】白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光,是连续谱.
14.【答案】C
【解析】α粒子从A点经B点到达等势点C的过程中电场力先做负功,后做正功,α粒子的动能先减小后增大,电势能先增大后减小,加速度先变大后变小,回到同一等势线上时,电场力做的总功为零,故C项正确.
15.【答案】D
【解析】氢原子在基态时所具有的能量为-13.6eV,将其电离是使电子跃迁到无穷远,根据玻尔理论所需的能量为13.6eV的能量,此能量状态下的氢原子较其它能量状态下更难电离,所以A、B、C错误;
根据牛顿第二定律,结合库仑力提供向心力,则有:
半径越小时,动能越大,因此此能量状态下,电子绕核运动的速率最大,D正确.
16.【答案】-1.51eV 1.51eV -3.02eV
【解析】氢原子能量可由氢原子能级公式En=
求出,而动能可由氢原子轨道半径公式以及向心力公式求出,氢原子的能量为电子的动能和电势能之和,氢原子的能量E3=
≈-1.51eV
电子在第三轨道时半径为r3=32r1=9r1①
电子绕核做圆周运动向心力由库仑力提供,所以k
②
由①②可得电子动能为Ek3=
mv
=k
≈1.51eV
由于E3=Ek3+Ep3,所以电子电势能为
Ep3=E3-Ek3=-3.02eV
17.【答案】1.38×
1027m/s2
【解析】由a=
得,a=k
=
m/s2=1.38×
18.【答案】
【解析】当电压表的示数为U时,光电流恰好为零,可知,光电子的最大初动能为eU=
①
断开开关,在MN之间加一垂直纸面的磁场,随B的增大,也能使光电流为零,最大初动能的光电子做圆周运动的直径为板间距d,则Bev0=2m
由①②解得
.
19.【答案】1∶9 3∶1 1∶27
【解析】根据玻尔氢原子模型的轨道量子化结论有,轨道半径rn=n2r1,
所以r1∶r3=12∶32=1∶9
电子运行时的向心力由库仑力提供,所以有
解得vn=
,即vn∝
所以v1∶v3=
∶
=3∶1.
电子运行周期Tn=
所以T1∶T3=
=1∶27.
20.【答案】4.57×
1014 3.03×
10-19 1.89
【解析】由ν=
得,ν=
Hz=4.57×
1014Hz
光子能量E=hν=6.63×
10-34×
4.57×
1014J=3.03×
10-19J≈1.89eV
21.【答案】下 外
【解析】阴极射线带负电,在竖直向上的匀强电场中受向下的静电力作用,将向下偏转;
要使阴极射线不偏转,应使其再受一竖直向上的洛伦兹力与静电力平衡,由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外.
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