第四章 原子结构 单元检测试题（word版含解析）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
第四章
原子结构
单元检测试题（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．关于玻尔理论的局限性，下列说法中正确的是（　　）
A．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的
B．玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论
C．玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃迁的概念
D．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是使玻尔理论陷入局限性的根本原因
2．如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n=3能级，下列说法中正确的是（　　）
A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波
B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eV
C．从n=3能级跃迁到n=1能级时发出的光波长最长
D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁
3．卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现粒子（　　）
A．全部穿过或发生很小的偏转
B．全部发生很大的偏转
C．绝大多数发生偏转，甚至被弹回
D．绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回
4．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，发出的光可能是红外线
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
5．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线，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．动能先增加，后减少
B．电势能先减少，后增加
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
6．大量氢原子处于量子数为n的能级，当它们向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光，用这些光照射逸出功为2.25eV的钾，氢原子能级图如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．量子数n=4
B．量子数n=6
C．辐射的所有光都能使钾发生光电效应
D．处于n=2能级的氢原子不能吸收能量为3.6eV的光子
7．电子的发现揭示了（　　）
A．原子可再分
B．原子具有核式结构
C．原子核可再分
D．原子核由质子和中子组成
8．以下说法符合物理学史的是
（
）
A．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
B．康普顿效应表明光子具有能量
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
D．汤姆逊通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
E.为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的
9．氢原子各个能级的能量如图所示，大量氢原子由n＝1能级跃迁到n＝4能级，在它回到n＝1能级过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．可能激发出频率不同的光子只有6种
B．可能激发出频率不同的光子只有3种
C．可能激发出的光子的最大能量为12.75eV
D．可能激发出的光子的最大能量为0.66eV
10．氢原子能级图如图所示，一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时可能会发出不同频率的光。下列说法正确的是（　　）
A．最多可以发出6种不同频率的光
B．这些光中频率最高的光对应的光子能量可能为10.2eV
C．用这些光照射逸出功为3.20eV的钙金属表面，能照射出光电子的光最多可能有3种
D．用这些光照射逸出功为3.20eV的钙金属表面，射出的光电子初动能最大值可能为9.55eV
11．氢原子的能级图如图所示．一群氢原子处于n＝4能级，已知某种金属的逸出功为2.5
eV，则（
）
A．氢原子最多可能辐射4种频率的光子
B．氢原子最多可能辐射6种频率的光子
C．有4种频率的辐射光子能使该金属发生光电效应
D．有3种频率的辐射光子能使该金属发生光电效应
12．下列关于光谱的说法正确的是
(
)
A．炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱
B．太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相对应的元素
C．连续光谱是不能用来作光谱分析的
D．我们能通过月光的光谱分析鉴别月球的物质成份
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，
(1)有可能放出几种能量的光子？
(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多少？（h=6.30×10-34J·s）
14．电子撞击一群处于基态的氢原子，氢原子激发后能放出6种不同频率的光子，氢原子的能级如图所示，则
（1）氢原子处于量子数n为多少的激发态？
（2）电子的动能至少为多大？
（3）观测到氢原子发射的不同波长的光中，其中最长波长光的能量为多少eV？
15．氢原子核的半径大约为．试估算氢原子核的密度，若氢核与氢核紧密排列到，则质量约为多大？（已知氢原子的质量约为，球的体积公式）
16．利用电场偏转作用可测定电子比荷。实验装置如图所示，真空玻璃管内，阴极K发出的电子经其与阳极A之间的高电压加速后，形成一束电子流，沿图示方向进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点；若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子打在荧光屏上产生的光点又回到O点。已知极板的长度为l，极板右端到荧光屏的距离为L，C、D间的距离为d，电压为U，P点到O点的距离为y。求电子的比荷。
参考答案
1．B
【详解】
A．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，故A错误；
BCD．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但是由于过多保留了经典粒子的观念，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，故B正确，CD错误。
故选B。
2．A
【详解】
A．这群氢原子跃迁时能够发出光子的频率种数为
故A正确；
B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为
故B错误；
C．从n=3能级跃迁到n=1能级时发出的光能量最大，则频率最高，波长最短，故C错误；
D．这群氢原子能够吸收特定光子的能量而向更高能级跃迁，故D错误。
故选A。
3．D
【详解】
卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现α粒子绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，有的偏转超过90°，甚至极少数被弹回。
故选D。
4．D
【详解】
A．紫外线的能量大于3.11eV，n=3能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量大于0，所以氢原子发生电离，故A正确，不符合题意；
B．大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时辐射出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的频率，有可能是红外线，故B正确，不符合题意；
CD．根据可知，大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光子。因为可见光的光子能量范围约为1.62eV~3.11eV，满足此范围的有：n=4到n=2，n=3到n=2，所以可能发出2种不同频率的可见光，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
5．C
【详解】
ABC．卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子经过某一原子核附近时α粒子和原子核均带正电，互相排斥，虚线为等势线，电场线垂直于等势线，α粒子由于惯性，逆电场线运动，由a到b，受斥力，电场力做负功，电势能增大，速度减小，动能减小，由b到c过程中，电场力的方向与速度方向夹角为锐角，电场力做正功，电势能减小，速度增大，动能增大，由于a和c在同一等势线上，电场力做功为零，C正确，AB错误；
D．由点电荷电场线分布特点，b点的电场线比a、c两点较密，因此，a、c两点场强小于b点场强，加速度先变大后变小，D错误。
故选C。
6．A
【详解】
AB．高能级向低能级跃迁的种数为
所以
A正确，B错误；
C．第4能级向第3能级跃迁放出的能量为
第3能级向第2能级跃迁放出的能量为
可知放出的能量均小于2.25eV，故这两条频率的光不能使钾发生光电效应，其它则可以，C错误；
D．处于n=2能级的氢原子能吸收能量为3.6eV的光子而电离，D错误。
故选A。
7．A
【详解】
电子的发现，不仅揭示了电的本质，而且打破了几千年来人们认为原子是不可再分的陈旧观念，证实原子也有其自身的构造，揭开了人类向原子进军的第一幕，迎来了微观粒子学（基本粒子物理学）的春天；故选A。
8．ACE
【详解】
A．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故A正确；
B．康普顿效应表明了光子具有动量，进一步证实了光的粒子性，故B错误；
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，故C正确；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，故D错误；
E．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的，故E正确。
故选ACE。
9．AC
【详解】
AB．氢原子由n＝4能级跃迁到n＝1能级，可能发出的谱线条数为C，即6种频率或能量不同的光子，A正确，B错误；
CD．可能激发出的光子的最大能量为n＝4能级跃迁到n＝1能级对应的，即12.75eV，C正确，D错误。
故选AC。
10．ACD
【详解】
A．最多可以发出有
；
6种不同频率的光，所以A正确；
B．这些光中频率最高的光对应的光是跃迁产生的光子能量为
所以B错误；
C．跃迁时辐射的光子能量都大于逸出功为3.20eV，跃迁时辐射的光子能量都小于逸出功为3.20eV，所以用这些光照射逸出功为3.20eV的钙金属表面，能照射出光电子的光最多可能有3种，则C正确；
D．用这些光照射逸出功为3.20eV的钙金属表面，射出的光电子初动能的是跃迁产生的光子来照射，则有
解得
所以D正确；
故选ACD。
11．BC
【详解】
A、B项：根据，这群氢原子可能辐射6种频率的光子，故A错误，B正确；
C、D项：n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余4种光子能量均大于2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使该金属发生光电效应，故C正确，D错误．
12．AC
【分析】
光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱；
发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱，连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱；
【详解】
A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱，故A正确；
B．太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳中存在与这些暗线相对应的元素，故B错误；
C.
连续光谱是不能用来作光谱分析的，故选项C正确；
D、光谱分析要使用明线谱或吸收光谱，而月亮的光是反射的太阳光，故D错误；
【点睛】
本题是考查光谱与光谱分析，要求学生理解与掌握即可．
13．(1)6；　(2)第四能级向第三能级；　1.88×10－6m
【详解】
(1)根据N=＝6知，能放出6种能量的光子。
(2)氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，波长最长，即
h=E4-E3=-0.85-（-1.51）eV=0.66eV
代入数据解得
λ=1.88×10-6m
14．（1）n=4；（2）；（3）
【分析】
（1）根据数学组合公式，求出n的值；（2）根据氢原子跃迁到的能级，求出撞击电子的最小动能；（3）能级差最小时，辐射的光子能量最小，波长最长。
【详解】
（1）根据解得
n=4
即氢原子处于量子数n=4的激发态。
（2）电子的能量至少为
代入数值解得
（3）能级差最小时，辐射的光子频率最小，波长最长，则最长波长的光子能量为
15．
【详解】
原子的质量几乎全部集中在原子核上，故有氢原子核的质量约等于氢原子的质量，即
且由题意，原子核的半径
根据公式
解得：
的氢原子核的数目为
则质量为
代入数据解得：
16．
【详解】
加上磁场B后，荧光屏上的光点重新回到O点，可知电子受到电场力和洛伦兹力平衡，有
又有
联立解得，电子射入偏转电场的速度
电子在极板区域运行的时间
在电场中的偏转位移
电子离开极板区域时，沿垂直极板方向的末速度
设电子离开极板区域后，电子到达光屏P点所需的时间为t2，则有
电子离开电场后在垂直极板方向的位移
P点离开O点的距离等于电子在垂直极板方向的总位移
y=y1+y2
联立解得