2016-1017学年人教版物理选修3-5第十八章原子结构 单元测试题

第十八章
单元测试题
一、选择题
1．关于阴极射线，下列说法正确的是（
）
A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流
C．阴极射线是组成物体的原子
D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转
2．关于电子的下列说法中，正确的是（
）
A．发现电子是从研究阴极射线开始的
B．任何物质中均有电子，它是原子的组成部分
C．电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构
D．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同
3．下列说法中正确的是（
）
A．使电子束射到金属膜上，发现较高速度的电子很容易穿透原子，是因为原子之间有空隙B．原子是一个实心球体
C．高速电子很容易穿透原子，说明原子不是一个实心球体
D．电子束射到金属膜上，大部分被反向弹回
4．在α粒子散射实验中，当在α粒子最接近原子核时，关于描述α粒子的有关物理量符合下列哪些情况(　　)
A．动能最小
B．势能最小
C．α粒子与金原子核组成的系统能量最小
D．α粒子所受金原子核的斥力最大
5．如图2为卢瑟福和他的助手们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象下列描述正确的是（
）
A．在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在位置时稍少些
C．在位置时，屏上观察不到闪光
D．在位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
6．如图3所示的四个图中，点表示某原子核的位置,曲线ab，和曲线cd表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹，正确的图是（
）
7．氢原子的基态能量为E1，如图4所示，四个能级图能正确代表氢原子能级的是(　　)
8.利用氢气光谱管发光,可以产生氢的线状谱,这些谱线的产生是由于(　　)
A．大量氢原子处于不同的激发状态,从而辐射不同频率的光子
B．大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁,从而辐射不同频率的光子
C．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁,从而辐射不同频率的光子
D．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁,从而吸收不同频率的光子
9．关于太阳光谱,下列说法正确的是(　　)
A．太阳光谱是吸收光谱
B．太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的
C．根据太阳光谱中的暗线,可以分析太阳的物质组成
D．根据太阳光谱中的暗线,可以分析地球大气层中含有哪些元素
10．氢原子从能级A跃迁到能级B时,释放频率为ν1的光子;氢原子从能级B跃迁到能级C时,吸收频率为ν2的光子。若ν2>ν1,则氢原子从能级C跃迁到能级A时,将(　　)
A．吸收频率为ν2-ν1的光子
B．吸收频率为ν2+ν1的光子
C．释放频率为ν2-ν1的光子
D．释放频率为ν2+ν1的光子
11．如图5所示为氢原子的四个能级,其中E1为基态。若氢原子A处于激发态E2,氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是(　　)
A．原子A可能辐射出3种频率的光子
B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4
D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4
12．欲使处于基态的氢原子激发,下列措施可行的是(　　)
A．用10.2
eV的光子照射
B．用11
eV的光子照射
C．用14
eV的光子照射
D．用11
eV的电子碰撞
二、填空题
13．在19世纪末
发现了电子，从而认识到原子存在复杂结构，后来
在α粒子散射实验的基础上提出了原子的模型，由α粒子散射实验数据估算原子直径为
m，原子核直径为
m（后两空只填数量级）。
14．1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了
（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型.若用动能为1
MeV的α粒子轰击金箔，其速度约为
m/s.（质子和中子的质量均为1.67×10-27
kg，1
MeV=106
eV）
15．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
.
16．如图6所示，画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。处在n＝4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波。已知金属钾的逸出功为2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出的光电子总共有
。
三、计算题
17．已知电子质量为9.1×10－31
kg，带电量为1.6×10－19
C，氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10
m，求电子绕核运动的线速度、动能、周期和形成的等效电流强度。
18．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4eV，氦离子能级的示意图如图7所示，用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢气。求：
(1)氦离子发出的光子中，有几种能使氢原子发生光电效应？
(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能是多少？
参考答案
1．BD
解析：阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，B正确.电子是原子的组成部分，C错.电子可被电场、磁场偏转，也可以直线传播，D正确。
2．ABC
解析：发现电子是从研究阴极射线开始的，A正确；任何物质中均有电子，它是原子的组成部分，B正确；电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构，C正确；电子是带负电，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相反，D错误。
3．C
解析：电子很容易穿透原子，是因为原子的绝大部分空间是空的，而不是原子有隙，A、B错误，C正确；电子束射到金属膜上，很少部分被反弹回来，D错误。
4．AD
解析：α粒子和金原子核都带正电,库仑力表现为斥力,两者距离减小,库仑力做负功,故α粒子动能减少,电势能增加;系统的能量守恒,由库仑定律可知,随着距离的减小,库仑斥力逐渐增大。
5．AD
解析：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，在位置处观察到屏上的闪光次数最多，A正确；少数发生较大的偏转，在位置观察到屏上的闪光次数比位置应少很多，而不是稍少一些，B错误；极少数偏转角超过90°，有的偏转角几乎达到180°，在位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，C错误，D正确.
6．D
解析：α粒子靠近原子核时，受到的是库仑斥力的作用，因此运动轨迹一定是向餐弯曲的，D正确。
7．C
解析：根据氢原子能级图特点得上密下疏,再联系各激发态与基态能量关系En=E1，故C正确。
8．B
解析：大量氢原子从较高的能级向较低的能级跃迁时,发出不同频率的光,从而产生线状谱。
9．AB
10．C
解析：从能级A跃迁到能级B时，有EA-EB=hν1①
从能级B跃迁到能级C时，有EC-EB=hν2②
由①②两式可得EC-EA=h(ν2-ν1)，因ν2>ν1，所以EC>EA，则从能级C跃迁到能级A时,放出光子,光子频率为ν2-ν1，故选项C正确。
11．B
解析：根据氢原子能级理论,处于激发态的氢原子向较低能级跃迁时会放出相应频率的光子。氢原子向较高能级跃迁时会吸收相应频率的光子。氢原子A在第二能级向基态跃迁时只能放出一种频率的光子,再跃迁到第四能级需要更多的能量。
12．ACD
解析:由玻尔理论可知,氢原子在各能级间跃迁时,只吸收能量值刚好等于某两个能级之差的光子。由氢原子能级图不难知道10.2
eV刚好等于n=2和n=1两能级之差,而11
eV则不是氢原子基态和任一定态能量之差,故处于基态的氢原子只吸收前者被激发,而不吸收后者。对于14
eV的光子,其能量大于氢原子的电离能(即13.6
eV),足以使处于基态的氢原子电离,使电子成为自由电子,因而不受玻尔跃迁条件的束缚。用电子去碰撞氢原子时,入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收。所以如果入射电子的动能大于基态和某个激发态的能量之差,也可以使氢原子激发。综上可知本题正确选项为A、C、D。
13．汤姆孙
卢瑟福
核式结构
10-10?10-15?
14．大
6.9×106
解析：设α粒子的速度为，，=
m/s≈6.9×106m/s。
15．ν
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．
16．4
解析：一群氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，能够发出六种不同频率的光。六种情况发出光子能量依次为：n＝4到n＝3时：－0.85
eV－(－1.51
eV)＝0.66
eV＜2.22
eV，
n＝3到n＝2时：－1.51
eV－(－3.40
eV)＝1.89
eV＜2.22
eV
n＝2到n＝1时：－3.40
eV－(－13.60
eV)＝10.2
eV＞2.22
eV
n＝4到n＝1时：……
前两种不能从金属钾表面打出，故有4种。
17．2.19×106
m/s　2.17×10－18
J　1.52×10－16
s　1.05×10－3
A
解析：由卢瑟福的原子模型可知，电子绕核做圆周运动，所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供，根据＝k
得r＝e
＝1.60×10－19×
m/s≈2.19×106
m/s
其动能Ek＝mv2＝×9.1×10－31×(2.18×106)2
J≈2.17×10－18
J
运动周期T＝＝
s≈1.52×10－16
s
电子绕核运动形成的等效电流强度I＝＝＝
A≈1.05×10－3A。
18．(1)3种　(2)37.4
eV
解析：(1)一群氦离子跃迁时，一共发出N＝＝6种光子
由频率条件hν＝Em－En知6种光子的能量分别是：
由n＝4到n＝3　hν1＝E4－E3＝2.6
eV
由n＝4到n＝2　hν2＝E4－E2＝10.2
eV
由n＝4到n＝1　hν3＝E4－E1＝51.0
eV
由n＝3到n＝2　hν4＝E3－E2＝7.6
eV
由n＝3到n＝1　hν5＝E3－E1＝48.4
eV
由n＝2到n＝1　hν6＝E2－E1＝40.8
eV
由发生光电效应的条件知，hν3、hν5、hν6三种光子可使处于基态的氢原子发生光电效应。
(2)由光电效应方程Ek＝hν－W0知，能量为51.0
eV的光子使氢原子逸出的光电子最大初动能最大，将W0＝13.6
eV代入，得Ek＝37.4
eV。
图2
图3
图4
图5
图6
图7