第十八章 阶段验收评估（五）Word版含答案
文档属性
| 名称 | 第十八章 阶段验收评估（五）Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 184.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-11 15:14:22 | ||
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文档简介
阶段验收评估（五） 原子结构
(时间：50分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。第1～5小题只有一个选项符合题目要求，第6～8小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．关于原子结构，下列说法错误的是( )
A．汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷
B．卢瑟福α粒子散射实验表明：原子中带正电部分的体积很小，但占有几乎全部质量，电子在带正电部分的外面运动
C．各种原子的发射光谱都是连续谱
D．玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型
解析：选C 汤姆孙通过研究阴极射线，明确了阴极射线带负电，并测出其比荷，A正确；卢瑟福根据α粒子散射实验结果提出了原子核式结构学说，B正确；各种原子发射光谱都是线状谱，C错误；玻尔根据卢瑟福核式结构学说，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型，D正确。
2．关于下列四幅图，说法正确的是( )
A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行的轨道半径是任意的
B．光电效应产生的条件为光强大于临界值
C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
D．发现少数α粒子发生了较大角度偏转，说明金原子质量大而且很坚硬
解析：选C 根据玻尔理论可知，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误。光电效应实验产生的条件为光的频率大于极限频率，故B错误。电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故C正确。发现少数α粒子发生了较大角度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误。
3．如图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子( )
A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光
D．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时的辐射光
解析：选B 从氢原子光谱上可以看出谱线a、b相邻且波长λb<λa，则谱线b光子的频率大于谱线a光子的频率，产生谱线b的能级差仅大于产生谱线a的能级差，所以选项B正确。
4．利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En＝，其中n＝2,3,4，…。1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做＝R，n＝3,4,5，…。式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为( )
A．－ B.
C．－ D.
解析：选C 根据玻尔理论，原子从能级n跃迁到能级2，有：En－E2＝，将En＝代入可得－＝，变换为＝－，对比巴尔末公式＝R，可知里德伯常量R可以表示为－，选项C正确。
5．已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则( )
A．氢原子可能辐射4种频率的光子
B．氢原子可能辐射5种频率的光子
C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
解析：选C 由N＝知，氢原子可能放出6种频率的光子，选项A、B均错；原子由n＝4向低能级跃迁放出的6种频率的光子中，由hν＝Em－En，知有3种频率的光子的能量大于金属钙的逸出功2.7 eV，所以选项C正确，D错。
6．如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于n＝3的激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠。下列说法正确的是( )
A．这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长最长
B．这群氢原子能发出2种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝1能级所发出的光频率最小
C．从n＝3能级跃迁到n＝1能级所发出的光照射金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60 eV
D．这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠产生光电效应
解析：选AC 一群处于n＝3的激发态的氢原子，可能放出C32＝3种不同频率的光子，从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子频率最大，波长最短，故A正确，B错误；n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量最大，为12.09 eV，则光电子的最大初动能Ek＝hν－W0＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV，n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为 10.20 eV>2.49 eV，故C正确，D错误。
7．关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( )
A．用波长为60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子
B．用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C．用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
D．用能量为12.5 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
解析：选AB 根据玻尔理论，只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子所吸收(即hν＝Em－En)，使氢原子发生跃迁。当氢原子由基态向n＝2,3,4，…轨道跃迁时应吸收的光子能量分别为：
ΔE21＝E2－E1＝－E1＝－ eV－(－13.6)eV＝10.20 eV，
ΔE31＝E3－E1＝－E1＝－ eV－(－13.6)eV＝12.09 eV，
ΔE41＝E4－E1＝－E1＝－ eV－(－13.6)eV＝12.75 eV，
ΔE∞1＝0－E1＝－(－13.6 eV)＝13.6 eV(电离)。
波长为λ＝60 nm的X射线，其光子能量
E＝h＝6.63×10－34× J＝3.315×10－18 J＝20.71 eV>ΔE∞1。
所以可使氢原子电离，A正确；比较B、C、D选项中的光子能量与各能级与基态的能量差，知道只有B项中光子可使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确。
8．用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态。此时出现的氢光谱中有N条谱线，其中波长的最大值为λ。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到N′条，其中波长的最大值变为λ′。下列各式中可能正确的是( )
A．N′＝N＋n B．N′＝N＋n－1
C．λ′>λ D．λ′<λ
解析：选AC 氢原子处于n能级向较低激发态或基态跃迁时，可能产生的光谱线条数的计算公式为N＝Cn2＝。设氢原子被激发到量子数为n′的激发态时出现的氢光谱中有N′条谱线，若n′＝n＋1，N′＝＝N＋n，故A项正确。氢原子能级越高相邻能级差越小，由ΔE＝，n′>n，则ΔE′<ΔE，所以λ′>λ，故C项正确。
二、计算题(本题共3小题，共52分)
9．(16分)氢原子的能级图如图所示。原子从能极n＝3向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。有一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求：
(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光；
(2)该金属的逸出功和截止频率。
解析：(1)处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可产生的光的频率的种数为
N＝＝＝6(种)。
(2)W＝E3－E1＝12.09 eV，E3－E1＝hν
解得ν＝2.9×1015 Hz。
答案：(1)6种 (2)12.09 eV 2.9×1015 Hz
10．(18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13.6 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。
(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？
解析：(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为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跃迁到n＝2。
由动量守恒和能量守恒有：
mv0＝2mv①
mv02＝mv2＋mv2＋ΔE②
mv02＝Ek③
Ek＝13.6 eV④
解①②③④得，
ΔE＝×mv02＝6.8 eV。
因为ΔE＝6.8 eV<10.2 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁。
(2)若使基态氢原子电离，则
ΔE＝13.6 eV
代入①②③得Ek＝27.2 eV。
答案：(1)不能 (2)27.2 eV
11．(18分)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的紫外线照射该n＝2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＝1.6×10－19 C，电子质量me＝0.91×10－30 kg)
解析：(1)n＝2时，E2＝ eV＝－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激发态的原子电离，电离能应为ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV，
ν＝＝ Hz＝8.21×1014 Hz。
(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量
E0＝hν＝6.63×10－34× J＝9.945×10－19 J，
电离能ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J,
由能量守恒：E0－ΔE＝mev2，
代入数据解得：v＝9.95×105 m/s。
答案：(1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s
(时间：50分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。第1～5小题只有一个选项符合题目要求，第6～8小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．关于原子结构，下列说法错误的是( )
A．汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷
B．卢瑟福α粒子散射实验表明：原子中带正电部分的体积很小，但占有几乎全部质量，电子在带正电部分的外面运动
C．各种原子的发射光谱都是连续谱
D．玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型
解析：选C 汤姆孙通过研究阴极射线，明确了阴极射线带负电，并测出其比荷，A正确；卢瑟福根据α粒子散射实验结果提出了原子核式结构学说，B正确；各种原子发射光谱都是线状谱，C错误；玻尔根据卢瑟福核式结构学说，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型，D正确。
2．关于下列四幅图，说法正确的是( )
A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行的轨道半径是任意的
B．光电效应产生的条件为光强大于临界值
C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
D．发现少数α粒子发生了较大角度偏转，说明金原子质量大而且很坚硬
解析：选C 根据玻尔理论可知，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误。光电效应实验产生的条件为光的频率大于极限频率，故B错误。电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故C正确。发现少数α粒子发生了较大角度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误。
3．如图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子( )
A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光
D．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时的辐射光
解析：选B 从氢原子光谱上可以看出谱线a、b相邻且波长λb<λa，则谱线b光子的频率大于谱线a光子的频率，产生谱线b的能级差仅大于产生谱线a的能级差，所以选项B正确。
4．利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En＝，其中n＝2,3,4，…。1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做＝R，n＝3,4,5，…。式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为( )
A．－ B.
C．－ D.
解析：选C 根据玻尔理论，原子从能级n跃迁到能级2，有：En－E2＝，将En＝代入可得－＝，变换为＝－，对比巴尔末公式＝R，可知里德伯常量R可以表示为－，选项C正确。
5．已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则( )
A．氢原子可能辐射4种频率的光子
B．氢原子可能辐射5种频率的光子
C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
解析：选C 由N＝知，氢原子可能放出6种频率的光子，选项A、B均错；原子由n＝4向低能级跃迁放出的6种频率的光子中，由hν＝Em－En，知有3种频率的光子的能量大于金属钙的逸出功2.7 eV，所以选项C正确，D错。
6．如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于n＝3的激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠。下列说法正确的是( )
A．这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长最长
B．这群氢原子能发出2种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝1能级所发出的光频率最小
C．从n＝3能级跃迁到n＝1能级所发出的光照射金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60 eV
D．这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠产生光电效应
解析：选AC 一群处于n＝3的激发态的氢原子，可能放出C32＝3种不同频率的光子，从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子频率最大，波长最短，故A正确，B错误；n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量最大，为12.09 eV，则光电子的最大初动能Ek＝hν－W0＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV，n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为 10.20 eV>2.49 eV，故C正确，D错误。
7．关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( )
A．用波长为60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子
B．用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C．用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
D．用能量为12.5 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
解析：选AB 根据玻尔理论，只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子所吸收(即hν＝Em－En)，使氢原子发生跃迁。当氢原子由基态向n＝2,3,4，…轨道跃迁时应吸收的光子能量分别为：
ΔE21＝E2－E1＝－E1＝－ eV－(－13.6)eV＝10.20 eV，
ΔE31＝E3－E1＝－E1＝－ eV－(－13.6)eV＝12.09 eV，
ΔE41＝E4－E1＝－E1＝－ eV－(－13.6)eV＝12.75 eV，
ΔE∞1＝0－E1＝－(－13.6 eV)＝13.6 eV(电离)。
波长为λ＝60 nm的X射线，其光子能量
E＝h＝6.63×10－34× J＝3.315×10－18 J＝20.71 eV>ΔE∞1。
所以可使氢原子电离，A正确；比较B、C、D选项中的光子能量与各能级与基态的能量差，知道只有B项中光子可使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确。
8．用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态。此时出现的氢光谱中有N条谱线，其中波长的最大值为λ。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到N′条，其中波长的最大值变为λ′。下列各式中可能正确的是( )
A．N′＝N＋n B．N′＝N＋n－1
C．λ′>λ D．λ′<λ
解析：选AC 氢原子处于n能级向较低激发态或基态跃迁时，可能产生的光谱线条数的计算公式为N＝Cn2＝。设氢原子被激发到量子数为n′的激发态时出现的氢光谱中有N′条谱线，若n′＝n＋1，N′＝＝N＋n，故A项正确。氢原子能级越高相邻能级差越小，由ΔE＝，n′>n，则ΔE′<ΔE，所以λ′>λ，故C项正确。
二、计算题(本题共3小题，共52分)
9．(16分)氢原子的能级图如图所示。原子从能极n＝3向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。有一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求：
(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光；
(2)该金属的逸出功和截止频率。
解析：(1)处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可产生的光的频率的种数为
N＝＝＝6(种)。
(2)W＝E3－E1＝12.09 eV，E3－E1＝hν
解得ν＝2.9×1015 Hz。
答案：(1)6种 (2)12.09 eV 2.9×1015 Hz
10．(18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13.6 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。
(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？
解析：(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为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跃迁到n＝2。
由动量守恒和能量守恒有：
mv0＝2mv①
mv02＝mv2＋mv2＋ΔE②
mv02＝Ek③
Ek＝13.6 eV④
解①②③④得，
ΔE＝×mv02＝6.8 eV。
因为ΔE＝6.8 eV<10.2 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁。
(2)若使基态氢原子电离，则
ΔE＝13.6 eV
代入①②③得Ek＝27.2 eV。
答案：(1)不能 (2)27.2 eV
11．(18分)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的紫外线照射该n＝2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＝1.6×10－19 C，电子质量me＝0.91×10－30 kg)
解析：(1)n＝2时，E2＝ eV＝－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激发态的原子电离，电离能应为ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV，
ν＝＝ Hz＝8.21×1014 Hz。
(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量
E0＝hν＝6.63×10－34× J＝9.945×10－19 J，
电离能ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J,
由能量守恒：E0－ΔE＝mev2，
代入数据解得：v＝9.95×105 m/s。
答案：(1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s