2015-2016学年教科版物理选修3-5第2章《原子结构》章末检测（解析版）

教科版物理选修3-5第2章《原子结构》章末检测
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分)
1．以下说法中符合汤姆孙原子模型的是 (　　)
A．原子中的正电荷部分均匀分布在原子中
B．原子中的正电荷部分集中在很小的体积内
C．电子在原子内可以自由运动
D．电子在原子内不能做任何运动
答案　A
解析　原子的核式结构是卢瑟福提出的，不是汤姆孙．
2．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是 (　　)
A．α粒子的散射实验
B．对阴极射线的研究
C．氢原子光谱的研究
D．电子的发现
答案　A
解析　卢瑟福通过α粒子散射实验，发现少部 ( http: / / www.21cnjy.com )分α粒子出现了大角度偏转，从而提出了原子的核式结构模型，认为原子是由处于原子中央的很小的原子核和核外带负电的电子组成的，故A对．
3．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是 (　　)．
( http: / / www.21cnjy.com )
答案　D
解析　实验结果是：离金原子核越远的α粒子偏 ( http: / / www.21cnjy.com )转角度越小，离金原子核越近的α粒子偏转角度越大，正对金原子核的α粒子被沿原路“撞回”．所以选项D正确．
4．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有 (　　)
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路
D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
答案　BC
解析　汤姆孙发现了电子后，认为原子是一个带 ( http: / / www.21cnjy.com )正电的均匀球体，电子一个个镶嵌在其中，选项A错误；由卢瑟福对α粒子散射实验现象的分析所得出的结论说明选项B正确；根据原子光谱产生的机理进行探究，可知选项C正确；玻尔理论虽然不能解释较为复杂原子的光谱现象，但其理论是正确的，选项D错误．
5．如图1所示是某原子的能 ( http: / / www.21cnjy.com )级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是 (　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
答案　C
解析　根据玻尔的原子跃迁公式h＝Em－En可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确．
6．氢原子光谱中巴尔末系中最短波长 (　　)
A. B.R C．R D.
答案　A
解析　根据巴尔末公式有＝R，λ＝，当n＝∞时，最短波长为＝，A选项正确．
7．已知氢原子处于激发态的能量En ( http: / / www.21cnjy.com )＝，式中E1为基态的能量E1＝－13.6 eV.对于处于n＝4激发态的一群氢原子来说，可能发生的辐射是 (　　)
A．能够发出五种能量不同的光子
B．能够发出六种能量不同的光子
C．发出的光子的最大能量是12.75 eV，最小能量是0.66 eV
D．发出的光子的最大能量是13.6 eV，最小能量是0.85 eV
答案　BC
解析　能发出C＝6种能量的光子， ( http: / / www.21cnjy.com )故A错B对；最大能量是从n＝4的激发态跃迁到基态ΔE1＝E4－E1＝12.75 eV，最小能量是从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态ΔE2＝E4－E3＝0.66 eV，故C对D错．
8．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频 ( http: / / www.21cnjy.com )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
答案　D
解析　由跃迁假设及题意可知 ( http: / / www.21cnjy.com )，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，选项A、C错误；由以上各式可得Ek－Em＝hν2－hν1，选项D正确、B错误．
9．(2014·盘锦高二检测)氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是 (　　)
A．核外电子受力变小
B．原子的能量减少，电子的动能增加
C．氢原子要吸收一定频率的光子
D．氢原子要放出一定频率的光子
答案　BD
解析　氢原子的核外电子由 ( http: / / www.21cnjy.com )离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，r减小，由库仑定律知核外电子受力变大，A错；由k＝m得Ek＝mv2＝知电子的动能变大，由En＝－ eV知n减小时原子能量减少，B对；电子由高能级向低能级跃迁时放出一定频率的光子，C错、D对．
10．如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子 (　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
图2
A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长
B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出光子的速度大
C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
答案　A
解析　根据ΔE＝hν，ν＝可知λ＝＝，从n＝4能级跃迁到n＝3能级的能级差比从n＝3能级跃迁到n＝2能级的能级差小，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长，选项A正确；电磁波的速度是光速，与电磁波的波长、频率无关，选项B错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率并不相同，C错误；从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，而不是氢原子核放出能量，D错误．所以选A.
11．氦氖激光器能产生三种波长的激光， ( http: / / www.21cnjy.com )其中两种波长分别为λ1＝0.632 8 μm，λ2＝3.39 μm.已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1＝1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为 (　　)
A．10.50 eV B．0.98 eV
C．0.53 eV D．0.36 eV
答案　D
解析　因为ΔE1＝，ΔE2＝，所以ΔE2＝＝≈0.36 eV.
12．氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级放出光子的频率为ν，则它从基态跃迁到n＝4的能级吸收的光子频率为 (　　)
A.ν B.ν C.ν D.ν
答案　D
解析　氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级，
hν＝E3－E2＝－＝－E1①
则从基态跃迁到n＝4的能级，吸收光子能量
hν′＝E4－E1＝－E1＝－E1②
由①②得ν′＝ν，选项D正确．
二、非选择题(本题共4小题，共40分)
13．(10分)大量氢原子处于不同 ( http: / / www.21cnjy.com )能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是______eV(基态能量为－13.6 eV)．
答案　2　－1.51
解析　发出三种不同能量的光子，由此可知， ( http: / / www.21cnjy.com )跃迁发生前这些原子分布在两个激发态，基中最高能级(n＝3)的能量值是－13.6 eV＋12.09 eV＝－1.51 eV.
14．(10分)(2013·江苏)根 ( http: / / www.21cnjy.com )据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图3所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．
( http: / / www.21cnjy.com )
图3
答案　近　6
解析　量子数越大，轨道越远，电子处在n ( http: / / www.21cnjy.com )＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离要近；处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有C＝6条．
15．(10分)如图4为氢原子最低的四个能级．氢原子在这些能级之间跃迁，所辐射的光子频率最多有几种？其中最小频率等于多少？
( http: / / www.21cnjy.com )
图4
答案　6　1.61014 Hz
解析　根据谱线种数公式，频率种数最多为
N＝＝＝6.
从能级E4跃迁到E3，辐射的光子能量最小，频率最低，且为
νmin＝＝ Hz
＝1.61014 Hz.
16．(10分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51 eV，则：
(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？
(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？
(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中最长波长是多少？
答案　(1)1.0310－7 m
(2)3.281015 Hz
(3)3种　6.5810－7 m
解析　(1)λ＝＝1.0310－7 m.
(2)ν＝＝3.281015 Hz.
(3)3种，其中波长最长的是从n＝3到n＝2所放出光子，λ′＝＝＝6.5810－7 m.