第2章 原子结构 章节测试题 word版含解析

绝密★启用前
2019鲁科版高中物理选修3-5第2章《原子结构》章节测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)


1.卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出了两个α粒子运动到金核附近时的散射轨迹，其中可能正确的是(　　)
A．
B．
C．
D．
2.在α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，这是因为(　　)
A． α粒子和电子根本无相互作用
B． α粒子碰撞不到电子，是因为电子体积极小
C． α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D． α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的
3.一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中(　　)
A． 原子要吸收一系列频率的光子
B． 原子要吸收某一种频率的光子
C． 原子要发出一系列频率的光子
D． 原子要发出某一种频率的光子
4.向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如图所示的电流(从右侧看)，电子的偏转方向为(　　)




A． 向上
B． 向下
C． 向左
D． 向右
5.在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，以下说法正确的是(　　)
A． α粒子一直受到金原子核的斥力作用
B． α粒子的动能不断减小
C． α粒子的电势能不断增加
D． α粒子发生散射，是与电子碰撞的结果
6.如图所示为α粒子散射实验装置，α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可能符合事实的是(　　)

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
7.如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子(　　)

A． 从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长
B． 从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大
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
8.一群处于基态的氢原子吸收了能量为E0的光子后，会释放出多种能量的光子，其中有一种光子的能量为E1，则下列说法正确的是(　　)
A．E1一定不会大于E0
B．E1一定不会小于E0
C．E1一定小于E0
D．E1一定等于E0
9.随着原子结构认识的不断深入，人们曾提出过各种各样的原子模型，以解释相应的实验现象．发现α粒子散射实验现象后，提出原子核式结构模型的科学家是(　　)
A． 汤姆孙
B． 卢瑟福
C． 玻尔
D． 普朗克
10.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
11.大量氢原子从n＝5的激发态，向低能级跃迁时，产生的光谱线条数是(　　)
A． 4条
B． 6条
C． 8条
D． 10条
12.如图所示日光灯正常工作时，灯管内的稀薄汞蒸气由于气体放电而发射几种特定的光子．课本上的彩页上有汞的明线光谱彩图．光谱中既有可见光，又有紫外线．其中只有紫外线全被管壁上的荧光粉吸收，并使荧光粉受到激发而发射波长几乎连续分布的可见光．日光灯灯光经过分光镜后形成的光谱是(　　)．

A． 与白炽灯灯光的光谱相同的连续光谱
B． 与太阳光光谱相同的光谱
C． 连续光谱与汞的明线光谱(除紫外线外)相加的光谱
D． 是吸收光谱
13.按照玻尔理论，关于处于基态的氢原子，下列说法正确的是(　　)
A． 电子的电势能为－13.6 eV
B． 电子的电势能与动能之和为13.6 eV
C． 此能量状态下的氢原子较其它能量状态下更容易电离
D． 此能量状态下，电子绕核运动的速率最大
14.用能量为E的单色光照射处于基态的氢原子后，发现氢原子能释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1，ν2，ν3由此可知单色光的能量E为(　　)
A．hν1
B．hν2
C．hν3
D．h(ν1＋ν2＋ν3)
15.关于线状谱，下列说法中正确的是(　　)
A． 每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同
B． 每种原子处在不同的物质中的线状谱不同
C． 每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同
D． 两种不同的原子发光的线状谱可能相同
16.用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则(　　)
A．ν0<ν1
B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν3＋ν2＋ν1
D．＝＋
17.关于汤姆孙发现电子的下列说法中正确的是(　　)
A． 戈德斯坦是第一个测出阴极射线比荷的人
B． 汤姆孙直接测出了阴极射线粒子的质量
C． 汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是不同的
D． 汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍
18.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E119.氢原子的核外电子由离原子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． 氢原子的能量增加
B． 氢原子的能量保持不变
C． 氢原子要放出一定频率的光子
D． 氢原子要吸收一定频率的光子
20.下列说法正确的是(　　)
A． 所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出
B． 巴耳末公式中的n可以连续取值
C． 巴耳末系是氢原子光谱中的不可见光部分
D． 氢原子光谱是线状谱的一个例证
第II卷

二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)


21.1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、E平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、E间加上方向向下，场强为E的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题．

(1)说明图中磁场沿什么方向．
(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷．
22.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：(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)
(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？
23.利用里德伯常量(R＝1.10×107m－1)求巴耳末线系中第四条谱线的波长和每个光子的能量．
24.氢原子的基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核运动的半径r1＝5.3×10－11m，则氢原子处于n＝2的激发态时，
(1)原子系统具有的能量是多少？
(2)电子轨道上运动的动能为多少？
(3)电子具有电势能为多少？





答案解析
1.【答案】C
【解析】α粒子受到原子核的斥力作用而发生散射，离原子核越近的粒子，受到的斥力越大，散射角度越大，选项C正确，A、B、D错误．
2.【答案】C
【解析】α粒子碰到电子，像子弹碰到灰尘，损失的能量极少，不改变运动的轨迹．故C正确，A、B、D错误．
3.【答案】C
【解析】处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁，能量减小，原子要发出光子，
由于放出光子的能量满足hν＝Em－En，处于较高能级的电子可以向较低的激发态，激发态不稳定可能继续向较低能级跃迁，所以原子要发出一系列频率的光子．故A、B、D错误，C正确．
4.【答案】A
【解析】根据安培定则，环形磁铁右侧为N极、左侧为S极，在环内产生水平向左的匀强磁场，利用左手定则可知，电子向上偏转，选项A正确．
5.【答案】A
【解析】α粒子发生大角度偏转，是因为受到原子核的库仑斥力，电子对α粒子的作用力可以忽略不计．故A正确，D错误．在散射的过程中，电场力先做负功再做正功，则动能先减小再增大，而电势能先增大再减小，B、C错误．
6.【答案】A
【解析】由于绝大多数粒子运动方向基本不变，所以A位置闪烁次数最多，少数粒子发生了偏转，极少数发生了大角度偏转．符合该规律的数据只有A选项．故A正确，B、C、D错误．
7.【答案】A
【解析】氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子．Em－En＝hν，能级差值越大辐射光子的频率越高，波长越短，E4－E3＜E3－E2，所以A项正确；辐射出的电磁波速度一样大，B项错误；处在不同能级时，核外电子出现的概率不一样，能级越低，概率越大，C项错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时氢原子一定放出能量，而不是氢原子核，故D错误．
8.【答案】A
【解析】一群处于基态的氢原子吸收了能量为E0的光子后，处于激发态．
Em－En＝E0
氢原子处于激发态不稳定，会向基态发生跃迁．其中有一种光子的能量为E1，所以E1≤E0.
9.【答案】B
【解析】卢瑟福分析了α粒子散射实验现象后，提出了原子核式结构模型．
10.【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．
11.【答案】D
【解析】由题意可知，当大量氢原子从n＝5能级跃迁时，有10条光谱线产生．
12.【答案】C
【解析】日光灯灯光的光谱，是在连续光谱的背景上又有汞的明线光谱．这种光谱多数学生没见过，但根据题目叙述能够分析推理得到答案为C.
13.【答案】D
【解析】氢原子在基态时所具有的能量为－13.6 eV，将其电离是使电子跃迁到无穷远，根据玻尔理论所需的能量为13.6 eV的能量，此能量状态下的氢原子较其它能量状态下更难电离，所以A、B、C错误；根据牛顿第二定律，结合库仑力提供向心力，则有：半径越小时，动能越大，因此此能量状态下，电子绕核运动的速率最大，D正确．
14.【答案】C
【解析】由题意可知，氢原子吸收能量后跃迁到第三能级，则吸收的能量等于n＝1和n＝3能级间的能级差，即单色光的能量E＝hν3，所以C正确，A、B、D错误．
15.【答案】C
【解析】每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，选项C正确．
16.【答案】B
【解析】大量氢原子跃迁时，只有三种频率的光谱，这说明是从n＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，hν3＝hν2＋hν1，解得：ν3＝ν2＋ν1，选项B正确．
17.【答案】D
【解析】汤姆孙是第一个测出阴极射线比荷的人，选项A错误；汤姆孙直接测出了阴极射线粒子的电荷量而不是质量，选项B错误；汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是相同的，选项C错误；汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍，选项D正确．
18.【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．
19.【答案】C
【解析】氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，能级降低，则氢原子能量减小，则向外辐射光子．故A、B、D错误，C正确．
20.【答案】D
【解析】巴耳末公式为＝R(－)，n＝3,4,5，….巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，巴耳末系中的光谱线有无数条，但在可见光的区域中只有4条光谱线，其余都在紫外光区域．其中的n是不连续的．氢原子的光谱是线状光谱．所以A、B、C错误，D正确．
21.【答案】(1)垂直纸面向里　(2)
【解析】(1)磁场方向垂直纸面向里．
(2)当电子在D、E间做匀速直线运动时有：eE＝Bev
当电子在D、E间的磁场中偏转时有
eBv＝m，同时又有：L＝r·sinθ，可得：＝

22.【答案】(1)1.03×10－7m　(2)3.28×1015Hz　(3)3种
6．58×10－7m
【解析】(1)据玻尔理论E3－E1＝h
λ＝
＝m
＝1.03×10－7m
(2)要使处于基态的氢原子电离，入射光子须满足hν≥0－E1
解得ν≥
＝Hz
＝3.28×1015Hz
(3)当大量氢原子处于n＝3能级时，可释放出的光子频率种类为
N＝C＝3
由于E2＝＝＝－3.4 eV
氢原子由n＝3能级向n＝2能级跃迁时放出的光子波长最长，设为λ′，
则h＝E3－E2
所以λ′＝
＝m
＝6.58×10－7m
23.【答案】4.091×10－7m　4.86×10－19J
【解析】根据巴耳末公式
＝R(－)，n＝3,4,5，…按题意n＝6，
则＝R(－)
所以λ4＝4.091×10－7m
E4＝h＝6.63×10－34×J＝4.86×10－19J.
24.【答案】(1)－3.4 eV　(2)3.4 eV　(3)－6.8 eV
【解析】(1)由En＝可得E2＝－eV＝－3.4 eV，即为原子系统的能量．
(2)由Ekn＝|En|得，Ek2＝|E2|＝3.4 eV，即电子在轨道上的动能为3.4 eV.
(3)由Epn＝2En，得Ep2＝2E2＝－6.8 eV，即电子具有的电势能为－6.8 eV.