高中物理教科版选修3-5 能力提升训练 第2章 原子结构 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理教科版选修3-5 能力提升训练 第2章 原子结构 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 161.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-09-11 08:16:57 | ||
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文档简介
本章测评(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一个选项正确,第9~10题有多个选项正确,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.第一次提出原子核式结构的科学家是( )
A.汤姆孙 B.卢瑟福
C.普朗克 D.玻尔
答案:B
2.下图为氢原子能级图,下列说法正确的是( )
A.当氢原子从n=3能级跃迁到n=4能级时,辐射出0.66 eV的光子
B.玻尔理论认为原子的能量是不连续的,电子的轨道半径是连续的
C.玻尔理论也能很好地解释复杂原子的光谱
D.大量处在n=1能级的氢原子可以被13 eV的电子碰撞而发生跃迁
答案:D
3.在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中,下列说法正确的是( )
A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受原子核的引力作用
B.α粒子一直受到原子核的斥力作用
C.α粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用
D.α粒子一直受到斥力,速度一直减小
答案:B
4.在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是( )
解析:α粒子与原子核相互排斥,A、D错;运动轨迹与原子核越近,力越大,运动方向变化越明显,B错,C对.
答案:C
5.氢原子中巴尔末系中最短波长是( )
A.4RH B.43RH C.RH D.RH2
解析:根据巴尔末公式1λ=RH122-1n2
有λ=1RH122-1n2,最短波长为λmin=114RH=4RH,故A项正确.
答案:A
6.下列关于光谱的说法正确的是( )
A.月光是连续光谱
B.日光灯产生的光谱是连续光谱
C.酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱是线状谱
D.白光通过温度较低的钠蒸气,所产生的光谱是线状谱
解析:月光是反射的太阳光,是吸收光谱,故选项A错.日光灯是低压蒸气发光,所以产生的是线状谱,故选项B错.酒精灯中燃烧的钠蒸气属于低压气体发光产生线状谱,故选项C正确,选项D错.
答案:C
7.下图为氢原子能级示意图的一部分,一群原来处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中( )
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.氢原子放出光子后,核外电子运动的动能将减小
D.从n=4的能级跃迁到n=3的能级时,辐射出的光子的波长最短
解析:根据C42=6知,氢原子可能辐射6种频率的光子,故A错误,B正确;核外电子从高轨道跃迁到低轨道运转动能增大,C错误;根据ΔE=hcλ可知选项D错误.
答案:B
8.右图是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是( )
答案:C
9.下图为α粒子散射实验中α粒子穿过某一金属核附近时的示意图,a、b、c三点分别位于两个等势面上,则以下说法正确的是( )
A.α粒子在a处的速率比在b处的小
B.α粒子在b处的速度最大
C.α粒子在a、c处的速度相同
D.α粒子在b处的速度比在c处的速度小
答案:CD
10.有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A.氢原子的发射光谱是连续谱
B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D.氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
解析:氢原子的发射光谱是不连续的,它只能发出特定频率的光,说明氢原子的能级是分立的,选项B、C正确,A错误.根据玻尔原子结构理论可知,选项D错误.
答案:BC
二、填空题(共2小题,每小题6分,共12分)
11.氢原子基态的能量E1=-13.6 eV,电子绕核运动的半径r1=0.53×10-10 m.求氢原子处于n=2的激发态时:(1)原子系统具有的能量为 ;(2)电子在轨道上运动的动能为 ;(3)电子具有的电势能为 .?
解析:抓住原子在不同能量状态下,核外电子的动能Ekn、电势能Ep及E的关系是本题解题关键.
(1)由En=E1n2可得,E2=-13.622 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.
答案:(1)-3.4 eV (2)3.4 eV (3)-6.8 eV
12.下图给出了氢原子最低的五个能级,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,其中最小的频率等于 Hz.(保留两位有效数字)?
答案:6 7.5×1013
三、计算题(共3小题,13、14题每题12分,15题14分,共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.α粒子散射实验是让α粒子射向金箔去碰撞金原子,结果发现:大部分α粒子穿过金箔后不发生偏转,少数α粒子发生偏转,有的偏转很大,问:
(1)为什么有的α粒子会发生大角度偏转?
(2)已知金的原子序数为79,当α粒子距金原子中心为1.0×10-13 m时受到的库仑力多大?
解析:(1)按照卢瑟福的原子核式结构模型,原子中全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的体积内,即原子核内,核外分布着带负电的电子,当α粒子穿过金原子时,如果离核较远,受到原子核的库仑力就很小,运动方向的改变就很小,但是,有少数α粒子穿过金原子时,离核很近,这些α粒子受到的库仑力就较大,所以它们的偏转角也就较大.
(2)由库仑定律可得,F=kq1q2r2=9.0×109×2×1.6×10-19×79×1.6×10-19(1.0×10-13)2 N=3.6 N.
答案:(1)见解析 (2)3.6 N
14.氢原子第n能级的能量为En=E1n2,其中E1是基态能量,而n=1,2,…若一氢原子发射能量为-316E1的光子后处于比基态能量高出-34E1的激发态,则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?
解析:设氢原子发射光子前后分别处于第l和第m能级,则依题意有
E1l2?E1m2=-316E1
E1m2-E1=-34E1,解得m=2
所以l=4
氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级.
答案:氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级
15.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,问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)
解析: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
12mv02=12mv2+12mv2+ΔE②
12mv02=Ek=13.6 eV③
由①②③得,ΔE=12·12mv02=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.
答案:不能
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一个选项正确,第9~10题有多个选项正确,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.第一次提出原子核式结构的科学家是( )
A.汤姆孙 B.卢瑟福
C.普朗克 D.玻尔
答案:B
2.下图为氢原子能级图,下列说法正确的是( )
A.当氢原子从n=3能级跃迁到n=4能级时,辐射出0.66 eV的光子
B.玻尔理论认为原子的能量是不连续的,电子的轨道半径是连续的
C.玻尔理论也能很好地解释复杂原子的光谱
D.大量处在n=1能级的氢原子可以被13 eV的电子碰撞而发生跃迁
答案:D
3.在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中,下列说法正确的是( )
A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受原子核的引力作用
B.α粒子一直受到原子核的斥力作用
C.α粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用
D.α粒子一直受到斥力,速度一直减小
答案:B
4.在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是( )
解析:α粒子与原子核相互排斥,A、D错;运动轨迹与原子核越近,力越大,运动方向变化越明显,B错,C对.
答案:C
5.氢原子中巴尔末系中最短波长是( )
A.4RH B.43RH C.RH D.RH2
解析:根据巴尔末公式1λ=RH122-1n2
有λ=1RH122-1n2,最短波长为λmin=114RH=4RH,故A项正确.
答案:A
6.下列关于光谱的说法正确的是( )
A.月光是连续光谱
B.日光灯产生的光谱是连续光谱
C.酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱是线状谱
D.白光通过温度较低的钠蒸气,所产生的光谱是线状谱
解析:月光是反射的太阳光,是吸收光谱,故选项A错.日光灯是低压蒸气发光,所以产生的是线状谱,故选项B错.酒精灯中燃烧的钠蒸气属于低压气体发光产生线状谱,故选项C正确,选项D错.
答案:C
7.下图为氢原子能级示意图的一部分,一群原来处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中( )
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.氢原子放出光子后,核外电子运动的动能将减小
D.从n=4的能级跃迁到n=3的能级时,辐射出的光子的波长最短
解析:根据C42=6知,氢原子可能辐射6种频率的光子,故A错误,B正确;核外电子从高轨道跃迁到低轨道运转动能增大,C错误;根据ΔE=hcλ可知选项D错误.
答案:B
8.右图是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是( )
答案:C
9.下图为α粒子散射实验中α粒子穿过某一金属核附近时的示意图,a、b、c三点分别位于两个等势面上,则以下说法正确的是( )
A.α粒子在a处的速率比在b处的小
B.α粒子在b处的速度最大
C.α粒子在a、c处的速度相同
D.α粒子在b处的速度比在c处的速度小
答案:CD
10.有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A.氢原子的发射光谱是连续谱
B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D.氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
解析:氢原子的发射光谱是不连续的,它只能发出特定频率的光,说明氢原子的能级是分立的,选项B、C正确,A错误.根据玻尔原子结构理论可知,选项D错误.
答案:BC
二、填空题(共2小题,每小题6分,共12分)
11.氢原子基态的能量E1=-13.6 eV,电子绕核运动的半径r1=0.53×10-10 m.求氢原子处于n=2的激发态时:(1)原子系统具有的能量为 ;(2)电子在轨道上运动的动能为 ;(3)电子具有的电势能为 .?
解析:抓住原子在不同能量状态下,核外电子的动能Ekn、电势能Ep及E的关系是本题解题关键.
(1)由En=E1n2可得,E2=-13.622 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.
答案:(1)-3.4 eV (2)3.4 eV (3)-6.8 eV
12.下图给出了氢原子最低的五个能级,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,其中最小的频率等于 Hz.(保留两位有效数字)?
答案:6 7.5×1013
三、计算题(共3小题,13、14题每题12分,15题14分,共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.α粒子散射实验是让α粒子射向金箔去碰撞金原子,结果发现:大部分α粒子穿过金箔后不发生偏转,少数α粒子发生偏转,有的偏转很大,问:
(1)为什么有的α粒子会发生大角度偏转?
(2)已知金的原子序数为79,当α粒子距金原子中心为1.0×10-13 m时受到的库仑力多大?
解析:(1)按照卢瑟福的原子核式结构模型,原子中全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的体积内,即原子核内,核外分布着带负电的电子,当α粒子穿过金原子时,如果离核较远,受到原子核的库仑力就很小,运动方向的改变就很小,但是,有少数α粒子穿过金原子时,离核很近,这些α粒子受到的库仑力就较大,所以它们的偏转角也就较大.
(2)由库仑定律可得,F=kq1q2r2=9.0×109×2×1.6×10-19×79×1.6×10-19(1.0×10-13)2 N=3.6 N.
答案:(1)见解析 (2)3.6 N
14.氢原子第n能级的能量为En=E1n2,其中E1是基态能量,而n=1,2,…若一氢原子发射能量为-316E1的光子后处于比基态能量高出-34E1的激发态,则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?
解析:设氢原子发射光子前后分别处于第l和第m能级,则依题意有
E1l2?E1m2=-316E1
E1m2-E1=-34E1,解得m=2
所以l=4
氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级.
答案:氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级
15.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,问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)
解析: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
12mv02=12mv2+12mv2+ΔE②
12mv02=Ek=13.6 eV③
由①②③得,ΔE=12·12mv02=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.
答案:不能