2017-2018学年高二物理鲁科版选修3-5章末综合测评：第2章 原子结构（含解析）

章末综合测评(二)
(时间：60分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选或不答得0分．)【来源：21·世纪·教育·网】
1．下列说法不正确的是(　　)
A．电子的发现表明原子核有复杂结构
B．电子的发现表明原子有复杂结构
C．α粒子散射实验证明了原子的核式结构
D．氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的
【解析】　汤姆孙通过实验发现了电子，从而认识到原子内部也有复杂结构，A错，B对；α粒子散射实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后不发生偏转，只有少数α粒子发生了大角度偏转，有的甚至被原路弹回，证明了原子是核式结构，C正确；氢原子光谱是线状谱表明氢原子能量是不连续的，D正确．
【答案】　A
2．根据玻尔模型，原子中电子绕核运转的半径(　　)
A．可以取任意值
B．可以在某一范围内取任意值
C．可以取一系列不连续的任意值
D．是一系列不连续的特定值
【解析】　由玻尔理论“轨道量子化”可知电子绕核运转的轨道半径是一系列不连续的特定值，D正确，A、B、C错误．21世纪教育网版权所有
【答案】　D
3．如图1所示为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置．则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定符合事实的是(　　)21·世纪*教育网
图1
A．1 305、25、7、1
B．202、405、625、825
C．1 202、1 010、723、203
D．1 202、1 305、723、203
【解析】　根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回．所以在相等时间内A处闪烁次数最多，其次是B、C、D三处，并且数据相差比较大，所以只有选项A符合事实．www-2-1-cnjy-com
【答案】　A
4.如图2所示是某原子的能级图，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(　　)2-1-c-n-j-y
图2
A　　　　　B　　　　C　　　　　D
【解析】　由hν＝h＝E初－E末可知，该原子跃迁前后的能级差越大，对应谱线的能量越大，波长越短．由图知a对应光子能量最大，波长最短，c次之，而b对应光子能量最小，波长最长，故C正确．21*cnjy*com
【答案】　C
5．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为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(　　) 【来源：21cnj*y.co*m】
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
【解析】　由题意可知：Em－En＝hν1，Ek－En＝hν2.因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2>ν1，即k能级的能量大于m能级的能量，氢原子从能级k跃迁到能级m时向外辐射能量，其值为Ek－Em＝hν2－hν1，故只有D项正确．
【答案】　D
6．(多选)物理学家在微观领域的研究中发现了“电子偶素”这一现象．所谓“电子偶素”就是由一个负电子和一个正电子绕它们连线的中点，做匀速圆周运动形成相对稳定的系统．类比玻尔的原子量子化模型可知：两电子做圆周运动可能的轨道半径的取值是不连续的，所以“电子偶素”系统对应的能量状态(能级)也是不连续的．若规定两电子相距无限远时该系统的引力势能为零，则该系统的最低能量值为E(E<0)，称为“电子偶素”的基态，基态对应的电子运动的轨道半径为r.已知正、负电子的质量均为m，电荷量均为e，但符号相反；静电力常量为k，普朗克常量为h.则下列说法中正确的是(　　)【出处：21教育名师】
A．“电子偶素”系统处于基态时，一个电子运动的动能为
B．“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动的动能增大
C．处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最小波长为－
D．处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最小频率为－
【解析】　由题设条件可知：＝，可得：一个电子的动能Ek＝mv2＝，选项A正确；“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子轨道半径变大，由Ek＝可知电子做圆周运动的动能减小，选项B错误；处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子最大能量为－E，对应光子的波长最小，为－，对应光子的频率最大，为－，故选项C正确，D错误．
【答案】　AC
7．(多选)如图3所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n＝4跃迁到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4跃迁到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2跃迁到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是(　　) 2·1·c·n·j·y
图3
A．λ1<λ3　　　　　　　 B．λ3<λ2
C．λ3>λ2 D.＝＋
【解析】　由题意知h＝E4－E1、h＝E4－E2、h＝E2－E1，可见h＝h＋h，＝＋，知D错误．由能级图可以看出，E4－E1最大、E4－E2最小，故λ1最小、λ2最大，A、B正确，C错误．21·cn·jy·com
【答案】　AB
8．(多选)氢原子能级如图4所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.已知可见光的波长范围在400 nm到760 nm之间，以下判断正确的是(　　)www.21-cn-jy.com
图4
A．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射光的波长比可见光长
B．用波长为328 nm的光照射，可使氢原子从n＝1的能级跃迁到n＝2的能级
C．用波长为164 nm的光照射，可使处于n＝2能级的氢原子电离
D．用可见光照射，可能使氢原子从n＝2的能级跃迁到n＝3的能级
【解析】　从能级3向能级2跃迁时，E3－E2＝h①
从能级4向能级3跃迁时，E4－E3＝h②
联立①②得λ2＝1878.5 nm，故A正确．
E＝h(λ3＝328 nm)③
联立①③得E＝3.78 eV，而E2－E1＝10.2 eV，即E≠E2－E1，故B错误．由E′＝h(λ4＝164 nm)得E′＝7.56 eV，即E′>－E2，所以可以使处于n＝2的氢原子电离，C正确．氢原子从能级3跃迁到能级2时辐射光子波长为656 nm，位于可见光区，所以可见光可能使处于能级2的氢原子跃迁到能级3，D正确．
【答案】　ACD
二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)
9．(8分)原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应．以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为En＝－，式中n＝1,2,3，…表示不同能级，A是正的已知常数．上述俄歇电子的动能等于________．【版权所有：21教育】
【解析】　俄歇电子的动能是铬原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级上释放的能量与电子从n＝4能级上电离所需的能量之差．可以认为n＝4能级上的能量就是电子从该能级上电离所需的能量．故可进行如下计算E电子＝E2－E1－|En|＝－＋A－＝A.21教育名师原创作品
【答案】　A
10．(14分)氢原子处于基态时，原子能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量取h＝6.6×10－34 J·s.21*cnjy*com
(1)处于n＝2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？
(2)今有一群处于n＝4激发态的氢原子，可以辐射几种不同频率的光？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)
【解析】　(1)E2＝＝－3.4 eV
E＝E∞－E2＝3.4 eV.
(2)N＝C＝＝6(种)
E4＝＝－0.85 eV
E3＝＝－1.51 eV
E4－E3＝hνmin
νmin＝1.6×1014 Hz.
【答案】　(1)3.4 eV　(2)6种　1.6×1014 Hz
11．(14分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)．一个具有13.60 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰：问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级如图5所示) 21cnjy.com
图5
【解析】　设运动氢原子的速度为v0，发生完全非弹性碰撞后两者的合速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收．若ΔE＝10.2 eV，则基态氢原子可由n＝1能级跃迁到n＝2能级，由动量守恒和能量守恒得21教育网
mv0＝2mv①
mv＝mv2×2＋ΔE②
mv＝13.60 eV③
由①②③得ΔE＝6.8 eV<10.2 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁．
【答案】　不能
12．(16分)已知氢原子的基态能量为－13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10 m，电子质量me＝9.1×10－31 kg，电荷量为1.6×10－19 C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？
【解析】　氢原子能级公式En＝E1，
氢原子能量
E3＝E1≈－1.51 eV.
电子在第三轨道时半径为r3＝n2r1＝32r1＝9r1，
电子绕核做圆周运动时的向心力由库仑力提供，所以＝，
由上面两式可得电子动能为
Ek3＝mev＝
＝ eV
≈1.51 eV.
由于E3＝Ek3＋Ep3，
故电子电势能为Ep3＝E3－Ek3＝－1.51 eV－1.51 eV＝－3.02 eV.
【答案】　－1.51 eV　1.51 eV　－3.02 eV