高中物理人教版选修3-5 作业 章末综合检测（三） Word版含解析

章末综合检测(三)
(时间60分钟，满分100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．其中1～6题为单项选择题，7～10题为多项选择题．)
1．下列叙述中符合物理学史的有(　　)
A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子
B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的
C．查德威克通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型
D．玻尔根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式
解析：汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，A对；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B、C错；巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳末公式，D错误．
答案：A
2．从α粒子散射实验结果出发推出的下述结论中正确的是(　　)
A．说明金原子的内部大部分是空的
B．说明α粒子的质量比金原子质量还大
C．说明金原子也是个球体
D．说明α粒子的速度很大
解析：α粒子散射实验的现象是绝大多数α粒子基本沿原方向前进，少数α粒子发生了大角度偏转，这说明原子内部大部分是空的，α粒子速度不是很大也能穿过，故A对，D错；α粒子的偏转无法说明金原子的形状及与α粒子的质量关系，故B、C错．
答案：A
3．以下说法正确的是(　　)
A．进行光谱分析可以用连续谱，也可以用吸收光谱
B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速
C．分析某种物质的化学组成时，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱进行分析
D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
解析：进行光谱分析不能用连续谱，只能用线状谱或吸收光谱；光谱分析的优点是灵敏而迅速；分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳的光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素．故选B.
答案：B
4．根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E′的轨道，辐射出波长为λ的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，那么E′等于
(　　)
A．E－h　　　　　 B．E＋h
C．E－h D．E＋h
解析：根据玻尔理论得E－E′＝h，所以E′＝E－h，C正确．
答案：C
5．下列说法不正确的是(　　)
A．一群氢原子处于n＝5的激发态，当其自发地向较低的能级跃迁时，最多可放出6种频率的光子
B．由于每种原子都有自己的特征谱线，根据原子光谱可鉴别物质和确定物质的组成
C．由玻尔理论可知原子中的电子在原子核外的轨道是不连续的
D．α粒子散射实验，揭示了原子具有核式结构
解析：一群氢原子处于n＝5的激发态，当其自发地向较低的能级跃迁时，最多可放出10种频率的光子，选项A错误．由于每种原子都有自己的特征谱线，根据原子光谱可鉴别物质和确定物质的组成，选项B正确．由玻尔理论可知，原子中的电子在原子核外有确定的轨道，选项C正确．α粒子散射实验，揭示了原子具有核式结构，选项D正确．
答案：A
6．红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级图如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，然后自发地跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为(　　)
A. B.
C. D.
解析：E3－E1＝，E3－E2＝，E2－E1＝，根据E3－E1＝(E3－E2)＋(E2－E1)，可得－＝，则λ＝.
答案：A
7．关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是(　　)
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°
B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当α粒子接近电子时，电子的吸引力使之发生明显偏转
C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
解析：A项是对该实验现象的正确描述；使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错；C项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故D错．
答案：AC
8．如图所示为氢原子能级图，下列说法正确的是(　　)
A．玻尔理论也能很好地解释复杂原子的光谱
B．玻尔理论认为原子的能量是连续的，电子的轨道半径是不连续的
C．大量处在n＝2能级的氢原子可以被2.00 eV的电子碰撞而发生跃迁
D．当氢原子从n＝2的状态跃迁到n＝3的状态时，吸收1.89 eV的光子
解析：玻尔理论只能解释氢原子的光谱，选项A错误；玻尔理论认为原子的能量是不连续的，电子的轨道半径也是不连续的，选项B错误；能量为2.00 eV的电子与氢原子发生碰撞时，氢原子吸收1.89 eV的能量即可由n＝2能级跃迁到n＝3能级，选项C正确；当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级时，需吸收能量为1.89 eV的光子，选项D正确．
答案：CD
9．根据氢原子的玻尔模型，氢原子核外电子在第一轨道和第二轨道运行时
(　　)
A．轨道半径之比为1∶4
B．速度之比为4∶1
C．周期之比为1∶8
D．动能之比为4∶1
解析：由玻尔公式rn＝n2r1，所以轨道半径之比为r1∶r2＝12∶22＝1∶4，故A对．根据库仑定律和牛顿第二定律有k＝m，vn＝，所以速度之比为＝＝2∶1，故B错．根据库仑定律和牛顿第二定律有k＝m()2rn，T＝，所以周期之比为＝＝1∶8，故C对．根据mv＝k，知动能之比为＝＝4∶1，故D对．
答案：ACD
10．图1所示为氢原子能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射的光照射图2所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则(　　)
A．若将滑片右移，电路中光电流增大
B．若将电源反接，电路中可能有光电流产生
C．若阴极K的逸出功为1.05 eV，则逸出的光电子最大初动能为2.4×10－19 J
D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K发生光电效应
解析：将滑片右移，光电管两端的电压增大，但之前光电流是否达到饱和并不清楚，因此光电管两端的电压增大，光电流不一定增大，A错误；将电源极性反接，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eU答案：BC
二、非选择题(本小题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
11．(12分)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.4 eV和
－1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应？
解析：氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中，放出的光子能量为E＝E3－E2，
代入数据得E＝1.89 eV.
金属钠的逸出功W0＝hν0，
代入数据得
W0＝ eV≈2.3 eV.
因为E答案：见解析
12．(14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．已知氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV，氢原子各能级间的关系为En＝(n＝1,2,3，…)，求：
(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n＝2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子质量me＝9.1×10－31 kg)
解析：(1)n＝2时，
E2＝ eV＝－3.4 eV.
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＝＝ 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＝＝ J
＝9.945×10－19 J，
电离能ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J，
由能量守恒得E0－ΔE＝mev2，
代入数值解得v≈9.95×105 m/s.
答案：(1)8.21×1014 Hz　(2)9.95×105 m/s
13．(14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．若原子间发生的碰撞为完全非弹性碰撞，损失能量全部被原静止氢原子吸收．
(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被原静止氢原子吸收．
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
mv＝mv2＋mv2＋ΔE②
mv＝Ek③
Ek＝13.6 eV④
解①②③④得，
ΔE＝×mv＝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