金版教程高中物理人教版选修35综合水平测试.doc

阶段水平测试(三)
一、选择题(共10小题，每题4分，共40分)
1．有关阴极射线性质，下列说法对是(　　)
A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生
B．阴极射线本质是电子
C．阴极射线在电磁场中偏转表明阴极射线带正电
D．阴极射线比荷比氢原子核小
解析：阴极射线是原子受激发射出电子流，故A、C错，B对；电子带电量与氢原子相似，但质量是氢原子，故阴极射线比荷比氢原子大，D错。
答案：B
2．下列描述，属于经典电磁理论是(　　)
A．核外电子运行轨道是持续
B．电子辐射电磁波频率等于电子绕核运动频率
C．电子是不稳定，最终要栽到原子核上
D．原子光谱是线状谱
解析：原子光谱属于玻尔理论，D错。
答案：ABC
3．在燃烧酒精灯芯上放上少许食盐，用摄谱仪得到光谱应为(　　)
A．钠发射光谱　　　　 B．钠吸取光谱
C．钠持续光谱 D．钠线状光谱
解析：该光谱为钠蒸汽发射光谱，也是钠原子特征光谱，必然为线状光谱，A、D对。
答案：AD
4．下图中甲、乙、丙、丁四图波及不一样物理知识，其中说法错误是(　　)

A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念，成为量子力学奠基人之一
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立，因此原子发射光子频率也是不持续
C．图丙：卢瑟福通过度析α粒子散射试验成果，发现了质子和中子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后衍射图样，可以阐明电子具有波动性
解析：图甲阐明普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念，成为量子力学奠基人之一，A对；图乙是根据玻尔理论画出氢原子能级图，指出氢原子能级是分立，因此原子发射光子频率也是不持续，B对；图丙是卢瑟福α粒子散射试验，通过度析提出了原子核式构造模型，C错误；图丁是电子束通过铝箔后衍射图样，衍射是波特性，从而阐明电子具有波动性，D对。
答案：C
5．氦原子被电离出一种核外电子，形成类氢构造氦离子，已知基态氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级示意图如下图所示，在具有下列能量光子或者电子中，不能被基态氦离子吸取而发生跃迁是(　　)

A．42.8 eV(光子) B．43.2 eV(电子)
C．41.0 eV(电子) 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两能级差光子才能被氦离子吸取，故A项中光子不能被吸取，D项中光子能被吸取；而实物粒子(如电子)只要能量不不不小于两能级差，均能被吸取，故B、C两项中电子均能被吸取。
答案：A

6．μ子与氢原子核(质子)构成原子称为μ氢原子，它在原子核物理研究中有重要作用。如右图所示为μ氢原子能级图。假定用动能为E电子束照射容器中大量处在n＝1能级μ氢原子，μ氢原子吸取能量后，至多发出6种不一样频率光，则有关E取值对是(　　)
A．E＝158.1 eV
B．E>158.1 eV
C．2371.5 eV<E<2428.4 eV
D．只能等于2371.5 eV
解析：由于μ氢原子吸取能量后至多发出6种不一样频率光，因此μ氢原子被激发到n＝4激发态，因此有2371.5 eV<E<2428.4 eV，即C选项对。
答案：C
7．既有1200个氢原子被激发到量子数为4能级上，若这些受激发氢原子最终都回到基态，则在此过程中发出光子总数是(假定处在量子数为n激发态氢原子跃迁到各较低能级原子数都是处在该激发态能级上原子总数)(　　)
A．2200 B．
C．1200 D．2400
解析：量子数n＝4激发态1200个氢原子分别跃迁到n＝3、2、1轨道上数目均为400个，此时发出1200个光子；量子数n＝3激发态400个氢原子分别跃迁到n＝2、1轨道上数目均为200个，发出光子数为400个；量子数n＝2激发态600个氢原子跃迁到n＝1轨道上数目为600个，发出光子数为600个，则发出光子总数为1200＋400＋600＝2200，A对。
答案：A
8．在金属中存在大量价电子(可理解为原子最外层电子)，价电子在原子核和核外其他电子产生电场中运动。电子在金属外部时电势能比它在金属内部作为价电子时电势能大，前后两者电势能差值称为势垒，用符号V表达。价电子就像被关在深为V方箱里粒子，这个方箱叫作势阱，价电子在势阱内运动具有动能，但动能取值是不持续，价电子处在最高能级时动能称为费米能，用Ef表达。用红宝石激光器向金属发射频率为ν光子，具有费米能电子假如吸取了一种频率为ν光子而跳出势阱，则(　　)
A．具有费米能电子跳出势阱时动能Ek＝hν－V－Ef
B．具有费米能电子跳出势阱时动能Ek＝hν－V＋Ef
C．若增大激光器发光强度，具有费米能电子跳出势阱时动能增大
D．若增大激光器发光强度，具有费米能电子跳出势阱时动能不变
解析：根据能量守恒定律可得Ef＋hν＝Ek＋V，具有费米能电子跳出势阱时动能Ek＝hν－V＋Ef，B对；据Ek＝hν－V＋Ef，可知电子动能由入射光频率决定，与入射光强度无关，D对。
答案：BD
9．氢原子能级示意图如下图所示，大量氢原子从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出可见光b，则(　　)

A．可见光光子能量范围在1.62 eV到2.11 eV之间
B．氢原子从n＝4能级向n＝3能级跃迁时会辐射出紫外线
C．a光频率不小于b光频率
D．氢原子在n＝2能级可吸取任意频率光而发生电离
解析：由能级跃迁公式ΔE＝Em－En得：
ΔE1＝E4－E2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV
ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV
据ΔE＝＝hν知A错，C对；ΔE3＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，因此氢原子从n＝4能级向n＝3能级跃迁时能量差对应光子处在红外线波段，B错；氢原子在n＝2能级时能量为－3.4 eV，因此只有吸取光子能量不小于等于3.4 eV时才能电离，D错。
答案：C
10．若原子某内层电子被电离形成空位，其他层电子跃迁到该空位上时，会将多出能量以电磁辐射形式释放出来，此电磁辐射就是原子特征X射线。内层空位产生有多种机制，其中一种称为内转换，即原子处在激发态核跃迁回基态时，将跃迁时释放能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离电子称为内转换电子)。214Po原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0＝1.416 MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，以K、L、M标识原子中最靠近核三个电子层)使其电离。试验测得从214Po原子K、L、M层电离出电子动能分别为EK＝1.323 MeV，EL＝1.399 MeV，EM＝1.412 MeV，则也许发射特征X射线能量为(　　)
A．0.013 MeV B．0.017 MeV
C．0.076 MeV D．0.093 MeV
解析：由于能量守恒，电子在原能级上运动时所具有能量是动能与获得能量之差，即与K、L、M层电子对应能级能量值分别为1.323 MeV－1.416 MeV＝－0.093 MeV、1.399 MeV－1.416 MeV＝－0.017 MeV、1.412 MeV－1.416 MeV＝－0.004 MeV。由题意知，原子某内层电子被电离形成空位，其他层电子跃迁到该空位上时，会将多出能量以电磁辐射形式释放出来，就是原子特征X射线，因此原子特征X射线光子能量也许值为E1＝－0.093 MeV－(－0.004 MeV)＝0.089 MeV，E2＝－0.017 MeV－(－0.004 MeV)＝0.013 MeV，E3＝－0.093 MeV－(－0.017 MeV)＝0.076 MeV，A、C对。
答案：AC
二、填空题(共2小题，共15分)
11．(7分)氢原子第n能级能量为En＝，其中E1为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子频率为ν2，则＝________。
解析：根据氢原子能级公式，hν1＝E4－E2＝－＝－E1，hν2＝E2－E1＝－＝－E1，因此＝＝。
答案：
12．(8分)有大量氢原子吸取某种频率光子后从基态跃迁到n＝3激发态，已知氢原子处在基态时能量为E1，则吸取光子频率ν＝________，当这些处在激发态氢原子向低能态跃迁发光时，可发出________条谱线，辐射光子能量为________。
解析：据跃迁理论hν＝E3－E1，而E3＝E1，因此ν＝＝－。由于是大量原子，可从n＝3跃迁到n＝1，从n＝3跃迁到n＝2，再从n＝2跃迁到n＝1，故应有三条谱线，光子能量分别为E3－E1，E3－E2，E2－E1，即－E1，－E1，－E1。
答案：－　3　－E1，－E1，－E1
三、计算题(共4小题，共45分)
13．(9分)氢原子处在n＝2激发态能量是E2＝－3.4 eV，则
(1)要使处在n＝2激发态氢原子电离，至少要用多大频率电磁波照射原子？
(2)若用波长为200 nm紫外线照射处在n＝2激发态氢原子，则电子飞到无穷远时动能是多少？
解析：(1)要使处在n＝2激发态氢原子电离，至少需要E××10－19×10－19 J能量。根据E＝hν可得ν＝＝8×1014 Hz。
(2)波长为200 nm紫外线光子能量为＝×10－19 J＝6.22 eV，电子飞到无穷远处时动能为Ek＝＋E2＝6.22＋(－3.4 eV)＝2.82 eV。
答案：(1)8×1014 Hz　(2)2.82 eV

14．(12分)已知氢原子基态电子轨道半径r×10－10 m，根据玻尔假设，电子绕核也许轨道半径是rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)。氢原子在不一样轨道上对应能级如图所示。
(1)求电子在基态轨道上运动动能；
(2)有一群氢原子处在量子数n＝3激发态，在图上用箭头标出这些氢原子能发出哪几条光谱线；
(3)计算这几条光谱线中波长最短一条波长。(已知静电力常量k×109 N·m/C2，普朗克常量h×10－34 J·s，电子电荷量e×10－19 C)

解析：(1)由牛顿定律和库仑定律，可得m＝k，
因此电子在基态动能
Ek1＝mv21＝，
代入数据得Ek1×10－18 J＝13.6 eV。
(2)如右图所示，可发出三条。
(3)由n＝3跃迁到n＝1时，辐射光子波长最短，
由玻尔理论得h＝E3－E1
因此λ＝×10－7 m。
答案：×10－7 m

15．(12分)如图所示为氢原子能级示意图，既有动能是E(eV)某个粒子与处在基态一种氢原子在同一直线上相向运动，并发生碰撞。已知碰撞前粒子动量和氢原子动量大小相等。碰撞后氢原子受激发跃迁到n＝5能级。(粒子质量m与氢原子质量mH之比为k)求：
(1)碰前氢原子动能；
(2)若有一群氢原子处在n＝5能级，会辐射出几种频率光？其中频率最高光子能量多大？
解析：(1)设v和vH分别表达粒子和氢原子碰撞前速率，由题意可知：
mv－mHvH＝0，
EH＝mHv＝＝(mv2)＝kE。
(2)辐射出光子频率种数N＝C＝C＝10，
频率最高光子能量
ΔE＝E5－E1＝－0.54 eV－(－13.6) eV＝13.06 eV。
答案：(1)kE　(2)10种　13.06 eV
16．(12分)以一定速度运动α粒子从很远地方飞来，与铝原子核发生对心碰撞，若α粒子质量为4m0，铝核质量为27m0，它们相距近来时，铝核获得动能是原α粒子动能多少倍？
解析：在α粒子和铝原子核发生对心碰撞后，当两者速度相似时相距近来，在α粒子靠近过程中，由动量守恒得
mαv0＝(mα＋m铝)v共
因此v共＝
＝＝
＝＝
答案：