《原子结构》单元检测题
一、单选题
1.根据玻尔理论,氢原子的电子由n=1轨道跃迁到n=2轨道,下列说法正确的是( )
A. 原子要吸收某一频率的光子
B. 原子要放出一系列频率不同的光子
C. 原子的能量增加,电子的动能增加
D. 原子的能量减少,电子的动能减少
2.α粒子散射实验中,使α粒子散射的原因是( )
A. α粒子与原子核外电子碰撞
B. α粒子与原子核发生接触碰撞
C. α粒子发生明显衍射
D. α粒子与原子核的库仑斥力作用
3.关于α粒子散射实验,下列说法正确的是( )
A. 该实验可以在空气环境中进行
B. 不用显微镜也可以在不同方向上观察到散射的α粒子
C. 荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的
D. 荧光屏只有正对α粒子源发出射线的方向才有闪光
4.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用.如图为μ氢原子的能级示意图,假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子,且频率依次增大,则E等于( )
A.h(ν3-v1) B.h(ν3+ν1) C.hν3 D.hν4
5.如图所示,1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级.处在n=4能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能发出若干种频率不同的光子,在这些光中,波长最长的是( )
A.n=4跃迁到n=1时辐射的光子
B.n=4跃迁到n=3时辐射的光子
C.n=2跃迁到n=1时辐射的光子
D.n=3跃迁到n=2时辐射的光子
6.氢原子从能级M跃迁到能级N,吸收频率为ν1的光子,从能级M跃迁到能级P释放频率为ν2的光子.则当它从能级N跃迁到能级P时将( )
A. 放出频率为|ν1-ν2|的光子
B. 吸收频率为|ν2-ν1|的光子
C. 放出频率为ν1+ν2的光子
D. 吸收频率为ν1+ν2的光子
7.氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2 的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则( )
A. 可见光光子能量范围在1.62 eV到2.11 eV之间
B. 氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C.a光的频率大于b光的频率
D. 氢原子在n=2的能级可吸收任意频率的光而发生电离
8.关于光谱,下列说法正确的是( )
A. 一切光源发出的光谱都是连续谱
B. 一切光源发出的光谱都是线状谱
C. 稀薄气体发出的光谱是线状谱
D. 做光谱分析时,利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学成分
9.氢原子的能级如图所示.已知可见光的光子能量在1.62 eV~3.11 eV之间,由此可推出,氢原子( )
A. 从n=2能级向n=1能级跃迁时发出的光为可见光
B. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光
C. 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
D. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光均为可见光
10.氢原子核外电子分别在n=1、n=2的轨道上运动时,下列相关物理量的关系正确的有( )
A. 电子运动的向心力F1B. 电子的轨道半径r1>r2
C. 电子运动的角速度ω1<ω2
D. 氢原子总能量E111.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( )
A. B. C. D.
12.白炽灯发光产生的光谱是( )
A. 连续光谱 B. 明线光谱 C. 原子光谱 D. 吸收光谱
二、多选题
13. 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )
A. 原子的中心有个核,叫原子核
B. 原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C. 原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里
D. 带负电的电子在核外绕核旋转
14. 在α粒子散射实验中,如果一个α粒子跟金箔中的电子相撞,则( )
A. α粒子的动能和动量几乎没有损失
B. α粒子损失了部分的动能和动量
C. α粒子不会发生明显的偏转
D. α粒子将发生较大角度的偏转
15. 下列对玻尔原子理论的说法中,正确的是( )
A. 玻尔原子理论继承了卢瑟福原子模型,但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B. 玻尔原子理论对经典电磁理论中关于做加速运动的电荷要辐射电磁波的观点,提出了电子在可能轨道上运动时不辐射电磁波的假设
C. 玻尔原子理论用能量转化与守恒的观点建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D. 玻尔原子理论保留了较多的经典物理理论,圆满解释了原子光谱
16. 要得到钠元素的特证谱线,下列做法正确的是( )
A. 使固体钠在空气中燃烧
B. 将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气
C. 使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气
D. 使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气
17. 如图为氢原子在n=1,2,3,4各个能级的能量,一群处于n=4能级的氢原子,当它们回到n=1能级的过程中,以下说法中确定的是( )
A. 可能发出3种不同频率的光
B. 可能发出6种不同频率的光
C. 可能发出的光子的最大能量为12.75 eV
D. 可能发出的光子的最小能量为0.85 eV
三、计算题
18.试计算氢原子光谱中巴耳末系的最长波和最短波的波长各是多少?(保留三位有效数字)
19.氢原子的核外电子可以在半径为2.12×10-10m的轨道上运动,试求电子在这个轨道上运动时,电子的速度是多少?(me=9.1×10-31kg)
20.将氢原子电离,就是从外部给电子能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子.
(1)若要使n=2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子?
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度多大?(电子电荷量e=1.6×10-19C,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,电子质量me=9.1×10-31kg)
答案解析
1.【答案】A
【解析】氢原子从基态向激发态跃迁,氢原子将吸收光子,获得能量,A正确,B错误;氢原子的电子由n=1轨道跃迁到n=2轨道,氢原子将吸收光子,获得能量.同时由于电子的轨道半径变大,根据库仑力提供向心力,得:k=m,
所以粒子的动能:Ek=mv2=k,即粒子的动能随r的增大而减小,C、D错误.
2.【答案】D
【解析】α粒子与原子核外的电子的作用是很微弱的,A错误;由于原子核的质量和电荷量很大,α粒子与原子核很近时,库仑斥力很强,足以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回,使α粒子散射的原因是库仑斥力,B、C错误,D正确.
3.【答案】C
【解析】由于α粒子有很强的电离作用,其穿透能力很弱,所以该实验要在真空中进行,故A错;为观察α粒子穿过金箔后在各个方向上的散射情况,必须用带有荧光屏的显微镜来观察,直接用肉眼无法观察到,故B错;荧光屏上的闪光是α粒子打在荧光屏上引起的,并且在各个方向上都能观察到闪光,故C正确,D错.
4.【答案】C
【解析】μ氢原子吸收光子后,能发出六种频率的光,说明μ氢原子是从n=4能级向低能级跃迁,则吸收的光子的能量为ΔE=E4-E2,E4-E2恰好对应着频率为ν3的光子,故光子的能量为hν3.
5.【答案】B
【解析】由辐射光子的能量为ΔE=Em-En=-=hν=h,可知量子数n越大,能级越密,所以B正确.
6.【答案】C
【解析】氢原子从能级M跃迁到能级N吸收光子,则N能级的能量大于M能级的能量,从能级M跃迁到能级P,释放光子,则M能级的能量大于P能级的能量,可知N与P能级间的能量为hν1+hν2.则由N能级跃迁到P能级放出光子,有hν=hν1+hν2,ν=ν1+ν2,C正确,A、B、D错误.
7.【答案】C
【解析】由能级跃迁公式ΔE=Em-En得:
ΔE1=E4-E2=-0.85 eV-(-3.4 eV)=2.55 eV
ΔE2=E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV
故A错;据ΔE==hν知,C对;ΔE3=E4-E3=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV,所以氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波段,B错;氢原子在n=2的能级时能量为-3.4 eV,所以只有吸收光子能量大于等于3.4 eV时才能电离,D错.
8.【答案】C
【解析】物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱,A、B错;做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱,D错.
9.【答案】B
【解析】从n=2能级向n=1能级跃迁时发出的光子能量为(13.6-3.4) eV=10.2 eV,大于3.11 eV,不是可见光,A错误.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光子能量为(3.4-1.51) eV=1.89 eV,介于1.62 eV~3.11 eV之间,是可见光,B正确.从高能级向n=2能级跃迁时发出的最大光子能量为3.4 eV,大于3.11 eV.知不全是可见光,C错误;从高能级向n=3能级跃迁时发出的最大光子能量为1.51 eV.可知都不是可见光,D错误.
10.【答案】D
【解析】氢原子核外电子半径rn=n2r1,量子数n=1、n=2对应的电子的轨道半径r1F2,ω1>ω2,A、C错误;能级En=,由于第一能级为负值,所以量子数越大,氢原子能级越高,D正确.
11.【答案】D
【解析】实验结果是:离金原子核远的α粒子偏转角度小,离金原子核近的α粒子偏转角度大,正对金原子核的α粒子被返回,故A、B、C错误,D正确.
12.【答案】A
【解析】白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光,是连续谱.
13.【答案】ACD
【解析】
14.【答案】AC
【解析】α粒子的质量比电子的质量大得多,所以一个α粒子跟金箔中的电子相撞后,α粒子的动能和动量几乎没有损失,α粒子不会发生明显的偏转.A、C正确,B、D错误.
15.【答案】ABC
【解析】玻尔原子理论继承了卢瑟福原子模型,但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设,A正确;玻尔理论认为电子绕核旋转,不向外辐射能量,处于定态,B正确;能级间跃迁时辐射或吸收光子能量等于两能级间的能级差,C正确;玻尔原子理论保留了较多的经典物理理论,只能解释氢原子光谱现象,对于复杂的原子无法解释,D错误.
16.【答案】BC
【解析】炽热固体发出的是连续谱,燃烧固体钠不能得到特征谱线,A错误;稀薄气体发光产生线状谱,B正确;强烈的白光通过低温钠蒸气时,某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱,C正确,D错误.
17.【答案】BC
【解析】根据玻尔理论当电子从高能级跃迁到低能级时要发光,由能级图可知可发出6种不同频率的光,B正确.从能级图中可看出当电子从n=4能级跃迁到n=1能级时放出光子的能量最大,由ΔE=E4-E1,E4=-0.85 eV,E1=-13.6 eV,代入可得ΔE=12.75 eV,所以C正确.
18.【答案】6.55×10-17m 3.64×10-7m
【解析】根据巴耳末公式:=R,n=3,4,5,…可得λ=,当n=3时,波长最长,其值为λ1===m≈6.55×10-7m,当n=∞时,波长最短,其值为λ2===m≈3.64×10-7m.
19.【答案】1.09×106m/s
【解析】由k=me
得v==m/s≈1.09×106m/s
20.【答案】(1)8.21×1014Hz (2)9.95×105m/s
【解析】(1)n=2时,E2==-3.4 eV
所谓电离,就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n=∞的轨道,n=∞时,E∞=0.
所以,要使处于n=2激发态的氢原子电离,电离能为
ΔE=E∞-E2=3.4 eV
ν=≈8.21×1014Hz
(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量
E0==9.945×10-19J
电离能ΔE=3.4×1.6×10-19J=5.44×10-19J
由能量守恒得mev2=E0-ΔE
代入数值解得v≈9.95×105m/s