2018-2019学年度教科版选修3-5 第二章 原子结构 单元测试
文档属性
| 名称 | 2018-2019学年度教科版选修3-5 第二章 原子结构 单元测试 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 49.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-26 09:37:37 | ||
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文档简介
原子结构 单元测试
一、本题共15小题，每小题4分，共60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，有选错或不选的得0分.
1.若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）。214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离。实验测得从214Po原子的K，L、M层电离出的电子的动能分别为Ek=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV。则可能发射的特征X射线的能量为
?A. 0.013MeV??? ???????? B. 0.017MeV??? ????? C. 0.076MeV??? ???????? D. 0.093MeV
2.关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有
? ?? ?A．汤姆逊发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
?? ?? B．粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
?? ?? C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路
?? ?? D．波尔原子模型无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
3.大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出六种不同频率的光子，下列有关跃迁过程的说法正确的是?
A．六种光子中有两种属巴耳末系
B．六种光子中频率最高的是直接跃迁到基态产生的
C．若原子从n＝2跃迁到基态能使锌板发生光电效应，则原子从n＝4跃迁到n＝2一定能使锌板发生光电效应
D．使n＝4的氢原子电离至少要0.85ev的能量
4.下列说法中正确的是：
A．X射线是处于激发态的原子核辐射出的
B．一群处于n=3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光
C．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1
D．的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短
5..有一种衰变叫EC衰变，EC衰变发生于核内中子数相对过少的放射性原子核.核内的一个质子()可以俘获一个核外电子()并放射出一个中微子而转变为一个中子().经过一次EC衰变后原子核的（ ）
A.质量数不变，原子序数减少1 B.质量数增加1，原子序数不变
C.质量数不变，原子序数不变 D.质量数减少1，原子序数减少1
6.地球上接收到的太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，下列说法正确的是
A．太阳光谱是连续光谱
B．太阳表面大气层中存在着相应的元素
C．这些暗线是由于太阳大气层中相应元素的原子从低能级向高能级跃迁形成的
D．这些暗线是由于太阳大气层中相应元素的原子从高能级向低能级跃迁形成的
7.卢瑟福粒子散射实验的结果是
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
D．说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动
8.处于量子数n=3的激发态的氢原子，向低能态跃迁时有三种可能，所产生的光谱线波长分别是λ31、λ32、λ21，这三个波长之间的关系是：
A．λ31=λ32+λ21 B．
C．λ32=λ31+λ21 D．
9.一群处于激发态的氢原子向基态跃迁，发出的光从真空中以不等于0°的相同入射角照射到透明的平板玻璃上，如图所示，透过玻璃后，又射出到真空中，则下列说法正确的是
A．入射光经玻璃砖A后会分成相互平行的三束光线
B．从直接跃迁到基态发出的光经玻璃A后的出射光线与入射光线间的距离最大
C．有些光在玻璃的下表面可能产生全反射
D．经玻璃砖A后有些光子的能量将减小
10.1897年，汤姆生发现了电子。30年后，汤姆生的儿子小汤姆生利用电子束照射到金属晶格（大小约10－10m）上，从而得到电子的衍射图样，验证了电子的波动性。下列关于这对父子的研究过程与研究结论的说法中正确的是?
????A．电子的发现说明原子中一定还有带正电的部分
????B．汤姆生发现了电子，并提出电子绕核运动
????C．在验证电子波动性的实验中，电子的动能越大，电子的衍射现象越明显
????D．验证电子波动性的实验中，若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显
11.如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图中所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小．使得在MN上只有两个点受到射线照射．下面的哪种判断是正确的( )
A．射到b点的可能是α射线
B．射到b点的一定是β射线
C．射到b点的一定是α射线或β射线
D．射到b点的一定是γ射线
12.阴极射线实质是
A．电磁波 B．紫外线 C．电子流 D．可见光
13.能揭示原子具有核式结构的实验是（ ）
A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现C．粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现
14.氢原子的核外电子由内层轨道转移到外层轨道的过程中
A．电势能减少而电子动能增加，原子的能量增加
B．电势能减少而电子动能增加，原子的能量减少
C．电势能增加而电子动能减少，原子的能量增加
D．电势能增加而电子动能减少，原子的能量减少
15.光子能量为E的一束单色光，照射容器中的氢气（氢原子处于基态），氢原子吸收光子后，能发出频率分别为(1、(2、(3的三种光，已知(1 < (2 < (3 ，则入射光束的光子能量为
A．h(1 B．h(2 C．h(3 D．h( (1+ (2+ (3)
16.下列关于光谱的说法正确的是
A．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成
B．大量的原子发生的光谱是连续谱，少量的原子发生的光谱是线状谱
C．巴耳末公式λ中的只能取大于等于3的整数
D．气体发出的光可能产生明线光谱，也可能产生暗线谱
17.日光灯中有一个装置——启动器，其中充有氖气．日光灯启动时启动器会发出红光，这是由于氖原子的(?????? )
A．自由电子周期性的运动而发光的????? B．外层电子受到激发而发光的
?????? C．内层电子受到激发而发光的???????????? D．原子核受到激发而发光的
第II卷（非选择题）
二、计算题
18.（12分）氢原子的能级的示意图如图所示，现有每个电子的动能都为Ee=12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子与一个氢原子的总动量为零。碰撞后，氢原子受到激发，跃迁到n=4的能级．求碰撞后1个电子与1个受激氢原子的总动能。已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为。
19.已知铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol，铜的密度 =8.9×103kg／m3，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。试估算：(计算结果保留2位有效数字)。
（1）一个铜原子的质量。
（2）若每个铜原子可提供两个自由电子，则3.0×10-5m3的铜导体中有多少个自由电子?
20.（14分）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱．氢光谱线的波长? 可以用下面的巴耳末—里德伯公式来表示
n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数。，对于每一个k，有，R称为里德伯常量，是一个已知量。对于的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。
用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2。已知电子电量的大小为，真空中的光速为，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功。
21.（20分）一个处于基态的氢原子与另一个静止基态的氢原子碰撞。问可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少？如果速度较大而产生光发射，且在原速度方向可以观察到光。问这种光的频率与简正频率相差多少？氢原子质量是1.67×10-27kg，电离能E＝13.6 eV＝2.18×10-18 J。
试卷答案
1. AC
2.?BC
3.ABD
4.BC
5.A
6.BC
7.C
8.B
9.AB
10.A
11.AC
12.C
13.C
14.C
15.C
16.CD
17.?答案：B
18.解析：
由可知，p大小一定时，则
碰撞前氢原子的动能为
碰前，一个电子和一个氢原子的总动能
氢原子受激跃迁吸收的能量为－0.85－（－13.59）=12.74eV
根据能量守恒定律，得
碰后一个电子和一个受激氢原子的总动能
19.
20.解析：
由巴耳末—里德伯公式
可知赖曼系波长最长的光是氢原子由n = 2→ k = 1跃迁时发出的，其波长的倒数
(1)
对应的光子能量为 (2)
式中h为普朗克常量。巴耳末系波长最短的光是氢原子由n = ∞→ k = 2跃迁时发出的，其波长的倒数 (3)
对应的光子能量 (4)
用A表示该金属的逸出功，则和分别为光电子的最大初动能．由爱因斯坦光电效应方程得 (5)
(6)
解得 (7)
（8）
评分标准：本题14分。 (1)式2分，(2)式2分， (3)式2分，(4)式2分， (5)、 (6)式各2分。 (7)、(8)式各1分。
21.解析：处于基态的氢原子能量为，第一激发态能量为。被氢原子吸收的最小能量为 J
我们必须求出在碰撞中能量损失为以上数据代最小速度。如果碰撞是完全非弹性的，则碰撞中能量损失最大，碰撞后的速度将是v/2，初动能与末动能之差为：
这个值应等于最小的能量子
因此m/s
非弹性碰撞后，两个原子的速度为m/s
本题第二问的解答与多普勒效应有联系。对于比光速小很多的速度，相对速度之比给出频率相对变化的极好近似：6.26×104∶3×108＝2.09×10-4＝2.09×10-2 %
两束光的频率按此比率稍小于或稍大于简正频率。
一、本题共15小题，每小题4分，共60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，有选错或不选的得0分.
1.若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）。214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离。实验测得从214Po原子的K，L、M层电离出的电子的动能分别为Ek=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV。则可能发射的特征X射线的能量为
?A. 0.013MeV??? ???????? B. 0.017MeV??? ????? C. 0.076MeV??? ???????? D. 0.093MeV
2.关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有
? ?? ?A．汤姆逊发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
?? ?? B．粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
?? ?? C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路
?? ?? D．波尔原子模型无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
3.大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出六种不同频率的光子，下列有关跃迁过程的说法正确的是?
A．六种光子中有两种属巴耳末系
B．六种光子中频率最高的是直接跃迁到基态产生的
C．若原子从n＝2跃迁到基态能使锌板发生光电效应，则原子从n＝4跃迁到n＝2一定能使锌板发生光电效应
D．使n＝4的氢原子电离至少要0.85ev的能量
4.下列说法中正确的是：
A．X射线是处于激发态的原子核辐射出的
B．一群处于n=3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光
C．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1
D．的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短
5..有一种衰变叫EC衰变，EC衰变发生于核内中子数相对过少的放射性原子核.核内的一个质子()可以俘获一个核外电子()并放射出一个中微子而转变为一个中子().经过一次EC衰变后原子核的（ ）
A.质量数不变，原子序数减少1 B.质量数增加1，原子序数不变
C.质量数不变，原子序数不变 D.质量数减少1，原子序数减少1
6.地球上接收到的太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，下列说法正确的是
A．太阳光谱是连续光谱
B．太阳表面大气层中存在着相应的元素
C．这些暗线是由于太阳大气层中相应元素的原子从低能级向高能级跃迁形成的
D．这些暗线是由于太阳大气层中相应元素的原子从高能级向低能级跃迁形成的
7.卢瑟福粒子散射实验的结果是
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
D．说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动
8.处于量子数n=3的激发态的氢原子，向低能态跃迁时有三种可能，所产生的光谱线波长分别是λ31、λ32、λ21，这三个波长之间的关系是：
A．λ31=λ32+λ21 B．
C．λ32=λ31+λ21 D．
9.一群处于激发态的氢原子向基态跃迁，发出的光从真空中以不等于0°的相同入射角照射到透明的平板玻璃上，如图所示，透过玻璃后，又射出到真空中，则下列说法正确的是
A．入射光经玻璃砖A后会分成相互平行的三束光线
B．从直接跃迁到基态发出的光经玻璃A后的出射光线与入射光线间的距离最大
C．有些光在玻璃的下表面可能产生全反射
D．经玻璃砖A后有些光子的能量将减小
10.1897年，汤姆生发现了电子。30年后，汤姆生的儿子小汤姆生利用电子束照射到金属晶格（大小约10－10m）上，从而得到电子的衍射图样，验证了电子的波动性。下列关于这对父子的研究过程与研究结论的说法中正确的是?
????A．电子的发现说明原子中一定还有带正电的部分
????B．汤姆生发现了电子，并提出电子绕核运动
????C．在验证电子波动性的实验中，电子的动能越大，电子的衍射现象越明显
????D．验证电子波动性的实验中，若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显
11.如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图中所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小．使得在MN上只有两个点受到射线照射．下面的哪种判断是正确的( )
A．射到b点的可能是α射线
B．射到b点的一定是β射线
C．射到b点的一定是α射线或β射线
D．射到b点的一定是γ射线
12.阴极射线实质是
A．电磁波 B．紫外线 C．电子流 D．可见光
13.能揭示原子具有核式结构的实验是（ ）
A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现C．粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现
14.氢原子的核外电子由内层轨道转移到外层轨道的过程中
A．电势能减少而电子动能增加，原子的能量增加
B．电势能减少而电子动能增加，原子的能量减少
C．电势能增加而电子动能减少，原子的能量增加
D．电势能增加而电子动能减少，原子的能量减少
15.光子能量为E的一束单色光，照射容器中的氢气（氢原子处于基态），氢原子吸收光子后，能发出频率分别为(1、(2、(3的三种光，已知(1 < (2 < (3 ，则入射光束的光子能量为
A．h(1 B．h(2 C．h(3 D．h( (1+ (2+ (3)
16.下列关于光谱的说法正确的是
A．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成
B．大量的原子发生的光谱是连续谱，少量的原子发生的光谱是线状谱
C．巴耳末公式λ中的只能取大于等于3的整数
D．气体发出的光可能产生明线光谱，也可能产生暗线谱
17.日光灯中有一个装置——启动器，其中充有氖气．日光灯启动时启动器会发出红光，这是由于氖原子的(?????? )
A．自由电子周期性的运动而发光的????? B．外层电子受到激发而发光的
?????? C．内层电子受到激发而发光的???????????? D．原子核受到激发而发光的
第II卷（非选择题）
二、计算题
18.（12分）氢原子的能级的示意图如图所示，现有每个电子的动能都为Ee=12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子与一个氢原子的总动量为零。碰撞后，氢原子受到激发，跃迁到n=4的能级．求碰撞后1个电子与1个受激氢原子的总动能。已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为。
19.已知铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol，铜的密度 =8.9×103kg／m3，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。试估算：(计算结果保留2位有效数字)。
（1）一个铜原子的质量。
（2）若每个铜原子可提供两个自由电子，则3.0×10-5m3的铜导体中有多少个自由电子?
20.（14分）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱．氢光谱线的波长? 可以用下面的巴耳末—里德伯公式来表示
n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数。，对于每一个k，有，R称为里德伯常量，是一个已知量。对于的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。
用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2。已知电子电量的大小为，真空中的光速为，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功。
21.（20分）一个处于基态的氢原子与另一个静止基态的氢原子碰撞。问可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少？如果速度较大而产生光发射，且在原速度方向可以观察到光。问这种光的频率与简正频率相差多少？氢原子质量是1.67×10-27kg，电离能E＝13.6 eV＝2.18×10-18 J。
试卷答案
1. AC
2.?BC
3.ABD
4.BC
5.A
6.BC
7.C
8.B
9.AB
10.A
11.AC
12.C
13.C
14.C
15.C
16.CD
17.?答案：B
18.解析：
由可知，p大小一定时，则
碰撞前氢原子的动能为
碰前，一个电子和一个氢原子的总动能
氢原子受激跃迁吸收的能量为－0.85－（－13.59）=12.74eV
根据能量守恒定律，得
碰后一个电子和一个受激氢原子的总动能
19.
20.解析：
由巴耳末—里德伯公式
可知赖曼系波长最长的光是氢原子由n = 2→ k = 1跃迁时发出的，其波长的倒数
(1)
对应的光子能量为 (2)
式中h为普朗克常量。巴耳末系波长最短的光是氢原子由n = ∞→ k = 2跃迁时发出的，其波长的倒数 (3)
对应的光子能量 (4)
用A表示该金属的逸出功，则和分别为光电子的最大初动能．由爱因斯坦光电效应方程得 (5)
(6)
解得 (7)
（8）
评分标准：本题14分。 (1)式2分，(2)式2分， (3)式2分，(4)式2分， (5)、 (6)式各2分。 (7)、(8)式各1分。
21.解析：处于基态的氢原子能量为，第一激发态能量为。被氢原子吸收的最小能量为 J
我们必须求出在碰撞中能量损失为以上数据代最小速度。如果碰撞是完全非弹性的，则碰撞中能量损失最大，碰撞后的速度将是v/2，初动能与末动能之差为：
这个值应等于最小的能量子
因此m/s
非弹性碰撞后，两个原子的速度为m/s
本题第二问的解答与多普勒效应有联系。对于比光速小很多的速度，相对速度之比给出频率相对变化的极好近似：6.26×104∶3×108＝2.09×10-4＝2.09×10-2 %
两束光的频率按此比率稍小于或稍大于简正频率。