18章原子结构测试题（人教新课标3-5）

普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5）[人教版]

第十八章 原子结构
检 测 题
（满分100分 时间90分钟）
一、本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分
1．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是 （ ）
A．解释α 粒子散射现象
B．用α 粒子散射的实验数据估算原子核的大小
C．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性
D．结合经典电磁理论，解释氢原子光谱
2．关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有（ ）
A．它彻底否定了经典的电磁理论 B．它发展了卢瑟福的核式结构学说
C．它完全抛弃了经典的电磁理论 D．它引入了普朗克的量子观念
3．（06沪九校）、右图为卢瑟福和他的同事们做(粒子散射实验装置的示意图，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，关于观察到的现象，下述说法中正确的是（ ）
A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A
位置时少得多
C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
4．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 ，式中n=l，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是 （ ）
A． B． C． D．
5．a光经过某干涉仪形成的光的干涉图样如图甲所示，若只将a光换成b光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示.则下述正确的是：（　）
A．a光光子的能量较大
B．在水中a光传播的速度较大　　　　　　　　　　　　　　　　
C．若用a光照射某金属时不能发生光电效应，则用b 光照射该金属时也不能发生 光电效应
D．若a光是氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时产生的
6．（06广州1）氢原子能级如图所示，一群原处于n＝4 能级的
氢原子回到n ＝1的状态过程中（ ）
A．放出三种频率不同的光子
B．放出六种频率不同的光子
C．放出的光子的最大能量为其12 . 75ev ，最小能量是0.66eV
D．放出的光能够使逸出功为13 . 0eV的金属发生光电效应
7．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则 （ ）
A．电子轨道半径越小 B．核外电子运动速度越大
C．原子能量越大 D．电势能越小
8．氢原子从第2能级跃迁到第1能级过程中的能量变化，有下列说法：①电子的动能一定增大；②原子系统的电势能一定减小；③电子动能的增加量一定等于系统电势能的减少量；④电子动能的增加量一定小于系统电势能的减少量。以上说法中正确的有（ ）
A．只有①② B。只有①②③ C。只有④ D。只有①②④
二、填空题（本题有6小题．每小题4分。共24分）
9．氢原子从第3能级跃迁到第2能级时辐射出的光子的波长是_______nm，这种光子属于___ 光。（已知氢原子的基态能级为-13.6eV）
10．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2．那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要________（填“吸收”或“辐射”）波长为_________的光子．
11．一群处于量子数n = 3的激发态氢原子向低能级跃迁时，可能发出的光谱线条数是___________。
12．已知氢原子基态能量为-13.6Ev，第二能级E2 = -3.4eV ，如果氢原子吸收_________eV能量，可由基态跃迁到第二能级。如果再吸收1.89eV能量，还可由第二能级跃迁到第三能级，则氢原子的第三能级E3 =_________eV。
13．如图给出了氢原子的四个能级、大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有 种，其中能量最高的光子能量为　　　　eV
14．如图是原子的核式结构模型。下面平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。
三、本题共5小题，44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（8分）用波长为λ=50nm的紫外线能否使处于基态的氢原子电离？电离后的电子速率将是多大？（氢原子的基态能量为-13.6eV，电子质量为0.91×10-30kg）
16．（12分）氢原子处于基态时，原子能量E1= -13.6eV，已知电子电量e =1.6×10-19C，电子质量m=0.91×10-30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10m.
（1）若要使处于n=2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？
（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n=2的激发态时，
核外电子运动的等效电流多大？
（3）若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的
光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？
17．（12分）氢原子从－3.4eV的能级跃迁到－0.85eV的能级时，是发射还是吸收光子？这种光子的波长是多少（计算结果取一位有效数字）？图中光电管用金属材料铯制成，电路中定值电阻R0＝0.75Ω，电源电动势E＝1.5V，内阻r＝0.25Ω，图中电路在D点交叉，但不相连．R为变阻器，O是变阻器的中间抽头，位于变阻器的正中央，P为滑动端．从变阻器的两端点ab可测得其总阻值为14Ω．当用上述氢原子两能级间跃迁而发射出来的光照射图中的光电管，欲使电流计G中电流为零，变阻器aP间阻值应为多大？已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，金属铯的逸出功为1.9eV．
18．（12分）汤姆生用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，（O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2 （如图所示）．
（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小。
（2）推导出电子的比荷的表达式
参考答案
1．AB 2．BD 3．ABD 4．C 5．BD 6．BC 7．C 8．D
9．658，红 10．吸收， 11．3
12．10.2、-1.51 13．6，12.75 14．α粒子散射，图略
15．（8分）能， 2.0×106m/s
16．（12分）解：（1）要使处于n=2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为： （2分）
得 Hz， （2分）
（2）氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库伦力作向心力，有
① 其中 （2分）
根据电流强度的定义 ② （1分）
由①②得 ③ （1分）
将数据代入③得 A （1分）
（3）由于钠的极限频率为6.00×1014Hz，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为
eV=2.486 eV （1分）
一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差，所以在六条光谱线中有、、、四条谱线可使钠发生光电效应。（2分）
17．（12分）解：
（1）因氢原子是从低能级向高能级跃迁，故应是吸收光子．------（1分）
（2）∵ --------------（1分）
----------------------（1分）
∴--------（2分）
结果不是1位有效数字的计1分
（3）∵------------（1分）
∴入射光光子的能量大于铯的逸出功，故光电管会发射光电子．------------------（1分）
根据爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能
---------------（1分）
由动能定理可知，欲使G表中电流为零，必须在光电管上加上0.65eV的反向电压．故滑动头须滑向a端．------------（1分）
电源所在的主干路的电流------（1分）
变阻器滑动头P与中点O间的电阻-------（1分）
∴aP间电阻---（1分）
18．（12分）解：（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回复到中心O点，设电子的速度为，则 ……① …………….（2分）
得 ……② 即 ……③ …………………（1分）
（2）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度进入后，竖直方向作匀加速运动，加速度为……④ （1分）
水平作匀速运动，在电场内时间 ……⑤ （1分）
这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为 ……⑥ （1分）
离开电场时竖直向上的分速度为 ……⑦ （1分）
电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏 ……⑧ （1分）
t2时间内向上运动的距离为 ……⑨ （1分）
这样，电子向上的总偏转距离为 ……⑩ （1分）
可解得 …… （2分）