人教版高中物理选修3-5第十八章原子结构单元测试题及答案.doc

第十八章 原子结构单元测试题
一、选择题
1.根据经典电磁理论，从卢瑟福原子模型可以得到的推论是( )
A.原子十分稳定，原子光谱是连续光谱
B.原子十分稳定，原子光谱是线状光谱
C.原子很不稳定，原子光谱是连续光谱
D.原子很不稳定，原子光谱是线状光谱
2.玻尔的原子模型在解释原子的下列问题时，与卢瑟福的核式结构学说观点是相同的( )
A.电子绕核运动的向心力，就是电子与核之间的静电引力
B.电子只能在一些不连续的轨道上运动
C.电子在不同轨道上运动时能量不同
D.电子在不同轨道上运动时静电引力不同
3.城市夜间的路灯常常用高压钠灯，其工作物质是钠，钠在被激发放电时，其辐射的谱线主要集中在钠原子的特征谱线589nm到589.6nm附近，这一波长的谱线正是可见光的黄光波段，所以灯光呈现黄色，若用一个发出的是连续光谱的光源照射钠的冷蒸气，此时钠原子吸收对应的光，这时我们若通过分光镜去观察光谱，以下说法正确的是( )
A.能看到连续的光谱
B.只能看到两根暗线
C.在黄光区域有两暗线
D.看到一片白光
放射源
显微镜
荧光屏
金箔
图1
A
B
C
D
4.如图1所示为卢瑟福和他的同事做α粒子散射实验的装置图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置，下列对观察到的现象的描述，正确的是( )
A.在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B.在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些
C.在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D.在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
n
En/eV
0
-0.85
-1.51
-3.4
-13.6
∞
4
3
2
1
图2
a
b
c
5.如图2所示为氢原子能级图，a、b、c分别表示电子三种不同能级跃迁时放出的光子( )
A.频率最大的是b
B.波长最长的是c
C.频率最大的是a
D.波长最长的是b
6.若氢原子处于基态(第一能级)、激发态(第二、三、四能级)时具有的能量为El=0，E2=10.2eV、E3=12.1eV、E4=12.8eV。当氢原子从第四能级跃迁到第三能级时，辐射的光子照射某种金属时刚好能发生光电效应，现若有大量氢原子处于n=5(第五能级)的激发态，则在向低能级跃迁时所辐射的各种能量的光子中，可使这种金属发生光电效应的频率种类有 ( )
A.7种 B.8种 C.9种 D.10种
7.英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说。图3中，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是( )
A
D
B
C
图3

8.处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫受激辐射。原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理。那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是( )
A.Ep增大、Ek减小、En减小 B.Ep减小、Ek增大、En减小
C.Ep增大、Ek增大、En增大 D.Ep减小、Ek增大、En不变
9.氢原子的能级图如图4所示，一群氢原子处于n=3的激发态，在向基态跃迁的过程中，下列说法中正确的是( )
A.这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出光的波长最短
n
En/eV
0
-0.85
-1.51
-3.4
-13.6
∞
4
3
2
1
图4
B.这群氢原子在跃迁的过程中发出的光，如果从n=3能级跃迁到n=1能级所发出光恰好使某金属发生光电效应，则从n=3能级跃迁到n=2能级所发出光一定不能使该金属发生光电效应现象
C.用这群氢原子所发出的光照射逸出功为2.49eV的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能可能为1l.1leV
D.用这群氢原子所发出的光照射逸出功为2.49eV的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能可能为9.60eV
10.紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化大小分别为△E1和△E2，下列关于原子两次跃迁的说法中正确的是( )
A.先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且△E1＜△E2
B.先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且△E1＞△E2
C.两次均向高能级跃迁，且△E1＞△E2
D.两次均向低能级跃迁，且△E1＜△E2
二、填空题
11.拍摄氢原子的光谱，假如电子是从较大的n1轨道跃迁到较小的n2轨道时，得到的是_____光谱；若电子是从较小的n1/轨道跃迁到较大的n2/轨道，得到的是_____光谱，这两种光谱中谱线位置间应该存在_____关系。
12.氢原子从A能级跃迁到B能级时，辐射出波长为λ1的光子，从A能级向C能级跃迁时，辐射出波长为λ2的光子。若λ1＜λ2，则氢原子从B能级跃迁到C能级时，将_____光子，且该光子的波长λ=___ _。
n
En/eV
0
-0.85
-1.51
-3.4
-13.6
∞
4
3
2
1
图5
-0.54
5
三、计算题
13．如图5所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少eV能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。
14．氢原子处于基态时，原子能量E1= -13.6eV，已知电子电量e =1.6×10-19C，电子质量m=0.91×10-30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10m。
（1）若要使处于n=2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？
（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n=2的定态时，核外电子运动的等效电流多大？
（3）若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，是通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？

解析：炸弹离开飞机后做平抛运动．初速度即飞行的速度．设炸弹落地时间为，则声音传到飞行员的时间，运动情景如图所示．由平抛知识得：由运动的等时性知，炸弹落地时，飞机运动到落地点的正上方B点，
故图中，
由几何关系得：
即3 2002=（10）2+2 0002
解得：=250m/s
15、处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱。氢光谱线的波长l可以用下面的巴耳末—里德伯公式来表示n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数。k=1，2，3，…，对于每一个k有n=k+1，k+2，k+3，…，R称为里德伯常量，是一个已知量。对于k=1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；k=2的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。
用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2。已知电子电量的大小为，真空中的光速为，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功。

参考答案
一、选择题
1．C 2．ACD 3．C 4．AD 5．AB 6．C 7．C 8．B 9．BD 10．B
二、填空题
11．发射光谱（或叫明线光谱） 吸收光谱（或叫暗线光谱） 一一对应的关系
12．吸收
三、计算题
13．解析 氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级．满足：
hυ=En-E1=2.55eV
En=hυ+E2=-0.85 eV，所以n=4
基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供：△E=E4-El=12.75eV
跃迁图如图所示。
14．解析（1）要使处于n=2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为
得 Hz，
（2）氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库伦力作向心力，有
①
其中
根据电流强度的定义 ②
由①②得 ③
将数据代入③得 A
（3）由于钠的极限频率为6.00×1014Hz，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为
eV=2.486eV
一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差，所以在六条光谱线中有、、、四条谱线可使钠发生光电效应。
15．解析 由巴耳末—里德伯公式
可知赖曼系波长最长的光是氢原子由n = 2→ k = 1跃迁时发出的，其波长的倒数
对应的光子能量为
式中h为普朗克常量，巴耳末系波长最短的光是氢原子由n =∞→ k = 2跃迁时发出的，其波长的倒数
对应的光子能量
用A表示该金属的逸出功，则和分别为光电子的最大初动能，由爱因斯坦光电效应方程得

解得，

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