第二章 原子结构 单元测试（word版含解析）

2021-2022学年鲁科版选修3-5
第二章
原子结构
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E，处在的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光子，在这些光子中，能够使金属钙发生光电效应的总共有（已知金属钙的逸出功为）（　　）
A．2种
B．3种
C．4种
D．5种
2．一群处于基态的氢原子受某种色光照射后，发出的光谱中只有两条可见光a、b，在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（　　）
A．照射光子的能量E=12.09eV
B．氢原子受激发后，能发出的光谱共10条
C．a光的波长比b光的大
D．a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光
3．对粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的有（　　）
A．实验器材有放射源、金箔，荧光屏、显微镜
B．金箔的厚度对实验无影响
C．如果不用金箔而用铝箔，就不会发生散射现象
D．整个装置放在真空中和空气中都可以
4．如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62eV—3.11eV，锌板的电子逸出功为3.34eV。下列说法正确的是（　　）
A．用能量为11.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
B．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
C．大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的三种不同频率的光子都可使锌板产生光电效应现象
D．大量于能级的氢原子向基态跃迁时所辐射出的光子通过同一双缝干涉实验装置，以直接跃迁到能级发出的光子所形成的干涉条纹最宽
5．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法中正确的是（　　）
A．从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射出的电磁波的波长长
B．处于的定态时电子的轨道半径比处于的定态时电子的轨道半径小
C．从能级跃迁到能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小
D．一个氢原子从能级向低能级跃迁能辐射出3种不同频率的光子
6．在通往量子论的道路上，许多物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是（　　）
A．玻尔把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
B．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
D．卢瑟福把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
7．如图所示是氢原子光谱在可见光区的一组巴尔末谱线系一巴尔末谱线系是氢原子的核外电子从量子数为、4、……能级跃迁到能级时发出的一系列谱线。则下列说法正确的是（　　）
A．图中氢原子的谱线是氢原子的核外电子从量子数为的能级跃迁到能级时发出的谱线
B．图中氢原子的谱线是氢原子的核外电子从量子数为的能级跃迁到能级时发出的谱线
C．图中氢原子的谱线是氢原子的核外电子从量子数为的能级跃迁到能级时发出的谱线
D．图中氢原子的谱线是氢原子的核外电子从量子数为的能级跃迁到能级时发出的谱线
8．北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟．如图为氢原子能级图，则(　
　)
A．13
eV的电子可以使基态氢原子发生跃迁
B．大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射8种不同频率的光子
C．现用光子能量介于10～12.9
eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的动量之比为97∶255
9．下列说法正确的是（
）
A．黑体辐射电磁波的强度与温度有关
B．原子处于能量最高的状态时最稳定
C．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较短的电磁波
D．原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差
10．如图为氢原子的能级示意图。大量处于n=4能级的氢原子跃迁到低能级的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．最多可辐射出3种不同频率的光子
B．从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射出的光子波长最长
C．从n=4能级跃迁到n=1能级时，辐射出的光子频率最大
D．辐射出的光子能使逸出功为13eV的金属发生光电效应
11．如图是氢原子的能级示意图，当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光的波长为656nm，下列说法正确的是（　　）
A．该辐射光能使处于n=3能级的氢原子电离
B．量子理论认为当氢原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是不一样的
C．氢原子从n=4跃迁到n=3能级时，辐射光的波长小于656nm
D．大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射出4种不同频率的谱线
12．如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从的能级跃迁到的能级时，辐射紫色光，光的波长为。下列判断正确的是（　　）
A．当它们自发地跃迁到较低能级时，电子的轨道半径减小，动能增大
B．氢原子从跃迁到能级时，辐射光的波长小于
C．处在n=4的氢原子可以吸收1eV的能量
D．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射6种不同谱线
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．有些荧光物质在紫外线照射下会发出可见光，大额钞票的荧光防伪标志就是一例。为什么任何物质都不会在红外线照射下发出可见光？
14．氢原子在基态时轨道半径，能量.求氢原子处于基态时：
(1)电子的动能；
(2)原子的电势能；
(3)用波长是多少的光照射氢原子可使其电离？
(4)电子在核外旋转的等效电流（已知电子质量）.
15．如图所示，用玻尔理论解释，当巴耳末公式时计算出的氢原子光谱的谱线，是哪两个能级之间的跃迁造成的？
16．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系，帕邢系等，其中赖曼系的表达式为，求赖曼系中波长最长的波对应的频率．
参考答案
1．B
【详解】
处在的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同频率的光子的种类为
跃迁到辐射的光子能量为，跃迁到辐射的光子能量为，跃迁到辐射的光子能量为，均小于，不能使金属钙发生光电效应，其他3种光子能量都大于，能使金属钙发生光电效应，B正确，ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．因为可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，所以只有从n=4能级跃迁到n=2能级和从n=3能级跃迁到n=2能级的光属于可见光，当照射光子的能量为E=12.09eV时，其光子获得的能量不足以跃迁到n=4能级，故达不到可见光的能量，A错误；
B．氢原子受激发后跃迁到能级4，则能够辐射的光子数为，
B错误；
CD．从n=4能级跃迁到n=2能级时发出的光子能量为，从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光子能量为，又由图甲可知，在光电效应装置中，a光遏止电压低，根据
可知，a光的光子能量小，又因为
故a光的波长比b光的大，a光是从3能级跃迁到2能级发出的光，C正确D错误；
3．A
【详解】
A．α粒子散射实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜，A正确；
B．金箔厚度太大，α粒子就不能穿透了，所以不可以太厚，
B错误；
C．如果不用金箔改用铝箔也会发生散射现象，只是铝的延展性不如金好，不可以做到很薄，所以实验结果会受到影响，
C错误；
D．试验装置必须在真空进行，否则α粒子会电离空气，造成实验现象不明显，D错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．11.0eV的能量不等于基态与其它能级间的能级差，所以不能吸收而发生跃迁，选项A错误；
B．处于n=3能级的能量为-1.51eV，紫外线的光子能量大于3.11eV，可知处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，选项B正确；
C．大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子中有3→1和2→1两种不同频率的光子大于锌板的电子逸出功为，可使锌板产生光电效应现象，选项C错误；
D．从n=4能级跃迁到n=1能级释放出的光子频率最大，波长最短，根据
可知从n=4能级跃迁到n=1能级释放出的光子束对应的干涉条纹间距最窄，选项D错误。
故选B。
5．A
【详解】
A．由题图可知，从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射出的光子能量小，由
知前者比后者辐射的光子频率小，由
可得前者比后者辐射的电磁波的波长长，选项A正确；
B．根据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于的定态时电子的轨道半径比处于的定态时电子的轨道半径大，选项B错误；
C．从能级跃迁到能级，氢原子向外辐射光子，原子能量减小，根据
可知，电子轨道的半径减小，则电子的动能增大，选项C错误；
D．一个氢原子从能级向能级跃迁，最多只能辐射出2种不同频率的光子，选项D错误。
故选A。
6．B
【详解】
A．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A错误；
B．爱因斯坦受普朗克能量子启发提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，B正确；
C．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，C错误；
D．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，称为物质波，D错误。
故选B。
7．B
【详解】
β谱线的波长是486.27nm
根据
则
所以氢原子的β谱线是氢原子的核外电子的能量
氢原子的β谱线是氢原子的核外电子从量子数为n=4的能级跃迁到n=2能级时发出的谱线
故选B。
8．AC
【详解】
A.实物粒子的能量大于等于两能级差即可使氢原子发生跃迁，A正确．
B.大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时，任选两条轨道，共有种光子，B错误．
C.光子能量介于10～12.9
eV范围内的光，可以被基态的氢原子吸收后跃迁到2、3、4能级，因为、、均在该范围内，不在该范围内，可能被吸收的光子能量只有3种,C正确．
D.根据能量，所以动量之比等于能量之比，
E4跃迁到E2时产生的光子a的能量，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量，所以动量比为255：97，D错误．
9．AD
【详解】
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，故A正确；
B．通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的，故B错误；
C．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，故C错误；
D．原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差，故D正确。
故选AD。
10．BC
【详解】
A．大量处于n=4能级的氢原子跃迁到低能级的过程中，根据
这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子，A错误；
B．由n=4跃迁到n=3，能级差最小，根据
辐射的光子频率最小，波长最长，B正确；
C．n=4和n=1间的能级差最大，跃迁时辐射的光子能量最大，辐射的光子频率最大，C正确；
D．n=4激发态跃迁到基态时产生光子的能量最大为
由于该光子能量小于金属的逸出功13eV，不能使金属发生光电效应，D错误。
故选BC。
11．AB
【详解】
A．从n=3跃迁到n=2的能级时，根据频率条件有：
1.89eV大于n=3能级时氢原子的能量，所以可以使处于n=3能级的氢原子电离，A正确；
B．当氢原子处于不同的能级时，电子在各处出现的概率是不一样的，电子云就是用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率的，B正确；
C．氢原子从n=4跃迁到n=3的能级时，根据频率条件可知，辐射能量更小，则频率更低，辐射光的波长更大，则大于656nm，C错误；
D．根据数学组合，可知大量处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，D错误。
故选AB。
12．AC
【详解】
A．电子轨道半径减小，根据
得，电子动能
知动能增大，故A正确；
B．氢原子从跃迁到能级时，辐射能量小于从跃迁到能级时，根据
可知，氢原子从跃迁到能级时，辐射光的波长大于。故B错误；
C．处在n=4的氢原子能量为0.85eV，可以吸收1eV的能量，从而出现电离现象，故C正确；
D．根据公式得
故D错误。
故选AC。
13．见解析
【详解】
荧光的实质是物质吸收光子的能量跃迁到较高能级，较高能级又向低能级跃迁从而放出新的光子，由于第二次跃迁时放出的能量不会大于第一次跃迁时吸收的能量，所以荧光的波长不可能比入射光的波长短，因此，任何物质都不会在红外线照射下发出可见光。
14．（1）
（2）
（3）
（4）
【详解】
(1)设处于基态的氢原子核周围的电子速度为，则有：
所以电子动能：
.
(2)因为，所以有：
.
(3)设用波长为的光照射氢原子可使其电离，则有：
所以可得：
(4)根据可得：
根据等效的环形电流可得：
代入数据得：
15．由5能级跃迁到2能级时产生的
【详解】
由玻尔理论知，巴耳末公式中n=5时计算出的氢原子光谱的谱线是氢原子由第5能级跃迁到2能级时产生的。
16．
【详解】
对于赖曼系，当时对应光的波长最长
波长的光对应的频率为