人教版选修3—5第十八章：原子结构 单元过关检测试题

人教版选修3—5第十八章：原子结构
单元过关检测试题
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．其中1～8题为单项选择题，9～12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，发现了电子和质子的存在
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．巴耳末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
D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说

2．α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子(　　)
A．受到了重金属原子核的斥力作用
B．动能不断减小
C．电势能不断增大
D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果

3．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．每种原子在任何外界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

4．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则(　　)
A．吸收光子的能量为hν1＋hν2
B．辐射光子的能量为hν1＋hν2
C．吸收光子的能量为hν2－hν1
D．辐射光子的能量为hν2－hν1

5．氦原子被电离失去一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4eV，氦离子的能级示意图如图所示．以下关于该基态氦离子的说法中正确的是(　　)

A．该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为E4＝－3.4eV时，氦离子最稳定
B．能量为48.4eV的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁
C．一个该基态氦离子吸收能量为51.0eV的光子后，向低能级跃迁能辐射出6种不同频率的光子
D．该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大

6．氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则(　　)

A．a光的光子能量大于b光的光子能量
B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C．处于能级n＝4的电子的动能大于能级n＝2的动能
D．在真空中传播时，b光的波长较短

7.如图所示为玻尔提出的氢原子能级图，现有一个装有大量处于n＝3能级氢原子的发光管，利用该发光管发出的光线照射金属钙表面．已知金属钙的逸出功为3.2eV，可见光光子的能量范围介于1.61～3.10eV之间，则下列结论正确的是(　　)

A．氢原子向外辐射的不同频率的光子有6种
B．能够看到发光管发出的两种光
C．发光管发出的所有光子均能使金属钙发生光电效应
D．氢原子辐射光子后电子绕核运动的动能增大，电势能减小

8．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示：

色光 红 橙 黄 绿 蓝—靛 紫
光子能量范围(eV) 1.61～2.00 2.00～2.07 2.07～2.14 2.14～2.53 2.53～2.76 2.76～3.10

处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为(　　)
A．红、蓝—靛 B．黄、绿
C．红、紫 D．蓝—靛、紫

9．根据光谱的特征谱线，可以确定物质的化学组成和鉴别物质，以下说法正确的是(　　)
A．线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线
B．线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线
C．线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线都是特征谱线
D．同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的

10.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子．它在原子核物理的研究中有重要作用．图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则(　　)

A．μ氢原子吸收光子后处于n＝5能级
B．μ氢原子吸收光子后处于n＝4能级
C．E等于h(ν6－ν4)
D．E等于h(ν5－ν2)

11.已知氢原子的能级图如图所示，现用光子能量介于10～12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是(　　)

A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种
B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种
D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种

12．如图所示是氢原子光谱的两条谱线，图中给出了谱线对应的波长及氢原子的能级图，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则(　　)
　
A．Hα谱线对应光子的能量小于Hβ谱线对应光子的能量
B．若两种谱线对应光子都能使某种金属发生光电效应，则Hα谱线对应光子照射到该金属表面时，形成的光电流较小
C．Hα谱线对应光子的能量为1.89eV
D．Hα谱线对应的光子是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的

二、填空题(本题共2小题，共12分)
13.(6分)氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处在n＝4的能级上，向低能级跃迁时，最多能辐射出______种光子；用这些光子照射逸出功为W0＝4.54eV的金属钨时，能使其发生光电效应的有______种光子．







14.(6分)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离____(选填“近”或“远”)．当He＋处在n＝4的激发态向基态跃迁时辐射光子的能量为______eV.

三、计算题(本题共4小题，共40分)
15．(8分)氢原子的基态能量E1＝－13.6eV，电子绕核运动的半径r1＝0.53×10－10m，已知电子电荷量e＝1.6×10－19C，静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2.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)电子具有的电势能为多少？









16.(10分)一群氢原子处于n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：

(1)这群氢原子最多能发射几种频率的光子？
(2)氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是多少？(单位：eV)
(3)用(2)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多大？(单位：eV)
金属 铯 钙 镁 钛
逸出功W0/eV 1.9 2.7 3.7 4.1






17．(11分)将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．(电子电荷量e＝1.6×10－19C，电子质量m＝0.91×10－30kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)
(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200nm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？









18．(11分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51eV，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，则在跃迁过程中最多能释放出几种频率的光子？其中波长最长是多少？
















































参考答案
1C 2A 3C 4D 5D 6A 7D 8A 9CD 10BC 11BC 12AC
13. 答案　6(3分)　3(3分)
解析　处在n＝4能级上的氢原子最多能辐射出N＝＝6种光子，能量大于4.54eV的有4→1、3→1、2→1跃迁时发出的3种光子．

14. 答案　近(3分)　51(3分)
解析　量子数越大，轨道越远，电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离要近；由ΔE＝E4－E1知：ΔE＝－3.40eV－(－54.4) eV＝51eV.

15. 答案　(1)－3.4eV　(2)3.4eV　(3)－6.8eV
解析　(1)由En＝可得E2＝－eV＝－3.4eV，即为原子系统的能量．(2分)
(2)由F＝＝得，Ek2＝mv2＝＝，(3分)
代入数据，解得Ek2≈3.4eV，(1分)
即电子在轨道上的动能为3.4eV.
(3)由Epn＝En－Ekn，得Ep2＝E2－Ek2＝－6.8eV，即电子具有的电势能为－6.8eV.(2分)

16. 答案　(1)6种　(2)2.55eV　(3)铯　0.65eV
解析　(1)因为C＝6，知这群氢原子最多能发射6种频率的光子．(2分)
(2)氢原子由n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量等于两级间的能级差，(2分)
即E＝E4－E2＝－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV.(2分)
(3)E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属才能发生光电效应．(1分)
根据光电效应方程得，Ekm＝hν－W0＝2.55eV－1.9eV＝0.65eV.(3分)

17. 答案　(1)8.21×1014Hz　(2)106m/s
解析　(1)n＝2时，E2＝eV＝－3.4eV.(1分)
n＝∞时，E∞＝0.(1分)
所以，要使处于n＝2激发态的氢原子电离，电离能为ΔE＝E∞－E2＝3.4eV，(1分)
ν＝＝Hz
＝8.21×1014Hz.(2分)
(2)波长为200nm的紫外线一个光子所具有的能量
E0＝hν＝h＝6.63×10－34×J
＝9.945×10－19J，(2分)
电离能ΔE＝3.4×1.6×10－19J
＝5.44×10－19J，(1分)
由能量守恒E0－ΔE＝mv2，(2分)
代入数值解得v≈106m/s.(1分)

18. 答案　(1)1.03×10－7m　(2)3.28×1015Hz　(3)3种　6.58×10－7m
解析　(1)根据玻尔理论
E3－E1＝h(1分)
λ＝＝m
≈1.03×10－7m(2分)
(2)要使处于基态的氢原子电离，入射光子须满足
hν≥0－E1(1分)
解得ν≥－＝Hz
≈3.28×1015Hz.(2分)
(3)当大量氢原子处于n＝3能级时，最多能释放出的光子频率种类为N＝＝3种(1分)
由于E2＝＝－＝－3.4eV(1分)
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
(1分)
所以λ′＝＝m
≈6.58×10－7m(2分)