东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子结构 综合测试（含解析）

原子结构
1．白炽灯发光产生的光谱是(　　)
A．连续光谱 B．线状光谱
C．原子光谱 D．吸收光谱
2．氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于 n＝4 的激发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为 4.54eV 的钨时，下列说法中正确的是:
A．氢原子能辐射 4 种不同频率的光子
B．氢原子辐射的光子有四种不能使钨发生光电效应
C．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大
D．钨能吸收从 n＝4 向 n＝2 能级跃迁的光子而发生光电效应
3．下列说法中正确的是 （ ）
A．黑体辐射时，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向频率较小的方向移动
B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后波长变短
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的组成．
D．各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的发光频率不一样，因此每种原子都有自己的特征谱线，人们可以通过光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成．
4．利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，可以制成氢原子钟．如图所示为氢原子的能级图，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，能辐射出波长最短的电磁波的频率为（已知普朗克常数为）
A． B．
C． D．
5．He﹣Ne激光器产生的波长为6.33×10﹣7m的谱线是Ne原子从激发态能级（用E1表示）向能量较低的激发态能级（用E2表示）跃迁时发生的；波长为3.39×10﹣6m的谱线是Ne原子从能级E1向能量较低的激发态能级（用E3表示）跃迁时发生的。已知普朗克常量h与光速c的乘积hc＝1.24×10﹣6m?eV．由此可知Ne的激发态能级E3与E2的能量差为（结果保留2位有效数字）（　　）
A．1.6eV B．2.6eV C．3.6eV D．4.0eV
6．19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的（ ）
A．光电效应实验中，入射光足够强就可以发生光电效应
B．若某金属的逸出功为W0，该金属的截止频率为
C．保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内逸出的光电子数将增多
D．氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量可以稍大于两能级间能量差
7．下列能揭示原子具有核式结构的实验是　　
A．电子的发现
B．伦琴射线的发现
C．粒子散射实验
D．氢原子光谱的发现
8．如图所示为氢原子能级图，现有大量氢原子从n＝4的能级发生跃迁，产生一些不同频率的光，让这些光照射一个逸出功为2.29eV的钠光管，以下说法正确的是（　　）
A．这些氢原子可能发出3种不同频率的光
B．能够让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子
C．光电管发出的光电子与原子核发生衰变时飞出的电子都是来源于原子核内部
D．钠光电管在这些光照射下发出的光电子再次轰击处于基态的氢原子可以使氢原子跃迁到n＝3的能级
9．2018年7月10日，我国成功发射了第三十二颗北斗导航卫星，该卫星采用的是星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的光子（电磁波）去控制石英钟的，如图为氢原子能级图，则下列说法中正确的是（　　）
A．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，辐射的光子最多有10种
B．氢原子由第3能级跃迁到第1能级将放出能量为12.09eV的光子
C．当用能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态
D．13eV的光子一定可以使处于较低能级的氢原子发生跃迁
10．氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为4.54eV的钨时，下列说法中正确的是( )
A．氢原子能辐射4种不同频率的光子
B．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应
C．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大
D．钨吸收从n=4向n=1能级跃迁的光子能发生光电效应，且最大初动能为12.75eV
11．在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力应属于(　　)
A．万有引力 B．库仑力
C．安培力 D．洛伦兹力
12．如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3能级，下列说法中正确的是
A．这群氢原子跃迁时能够发出2种不同频率的光子
B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eV
C．这群氢原子能够吸收任意能量的光子而向更高能级跃迁
D．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光波长最长
13．按照玻尔理论，氢原子从能级A跃迁到能级B时，释放频率为ν1的光子；氢原子从能级B跃迁到能级C时，吸收频率为ν2的光子。已知ν1＞ν2，则氢原子从能级C跃迁到能级A时，将(　　)
A．吸收频率为ν1－ν2的光子
B．吸收频率为ν1＋ν2的光子
C．释放频率为ν1－ν2的光子
D．释放频率为ν1＋ν2的光子
14．下列说法中正确的是（　　）
A．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
B．扩散现象和布朗运动都和温度有关，所以都是分子的热运动
C．各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的
D．为了保存玉米地的水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管
15．已知金属绝的逸出功为1.88eV，氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（普朗克常量h=6.63×10-34J?s，e=1.6×10-19C，）（　　）
A．一群处于能级的氢原子，在其跃迁到基态的过程中，对于其中一个氢原子，最多可释放出3种不同频率的光子
B．氢原子从能级跃迁到能级过程中辐射出光子的频率为
C．氢原子从能级跃迁到能级过程中辐射出的光子不能使金属铯发生光电效应
D．大量处于能级的氢原子跃迁到基态过程中发出的光照射金属绝，产生的光电子最大初动能为
16．用光子能量为E的光束照射容器中的氢气，氢原子吸收光子后，能发射频率为ν1、ν2、ν3的三种光子，且ν1<ν2<ν3．入射光束中光子的能量应是 （ ）
A．hν3
B．h(ν1+ν2)
C．h(ν2+ν3)
D．h(ν1+ν2+ν3)
17．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在自发跃迁中放出一些光子，用这些光子照射逸出功为2．25ev的钾，下列说法正确的是（　　）

A．这群氢原子能发出三种不同频率的光
B．这群氢原子发出光子均能使金属钾发生光电效应
C．金属钾表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.09ev
D．金属钾表面逸出的光电子最大初动能可能等于9.84ev
18．下列说法不正确的是（ ）
A．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，从而证实了德布罗意的假设
B．一个处于第三激发态的氢原子，自发跃迁时最多能发出6种不同频率的光
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，势能增加，原子总能量减小
D．氢原子的基态能量为E1（E1<0），电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为（普朗克常量为h）
19．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则(　　)
A．ν0>ν1
B．ν0＝ν3
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3
D．ν0＝ν1＋ν2
20．如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是(　　)
A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C．改用比绿光波长长的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流
D．改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
白炽灯发光产生的光谱是炽热的灯丝发射的连续光谱，故A正确，BCD错误。
2．C
【解析】
【详解】
AB、一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为种，对应的能量为，，，，，，其中有3种大于，则有3种不同频率的光能使金属发生光电效应，故选项A、B错误；
C、氢原子辐射一个光子后，则轨道半径减小，由库仑引力提供向心力，则有，可知氢原子的核外电子的速率增大，故选项C正确；
D、用能级跃迁到能级辐射出光的能量为，而金属逸出功为，所以当光照射此金属时，不能发生光电效应现象，故选项D错误。
3．D
【解析】
【详解】
黑体辐射时，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短、频率较大的方向移动，选项A错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后能量变小，波长变长，选项B错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构理论，选项C错误；各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的发光频率不一样，因此每种原子都有自己的特征谱线，人们可以通过光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成，选项D正确；故选D．
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
辐射出的波长最短的电磁波为频率最高的电磁波，即为能量最大的电磁波，根据波尔理论可知： ，解得 故B正确，ACD错误；故选B
5．A
【解析】
【详解】
根据公式，则有：，；则有：△E＝E3﹣E2＝ 。代入数据，解得：△E＝＝1.6eV；故A正确，BCD错误.
6．B
【解析】
【详解】
发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，并不是光足够强，就能发生光电效应，故A错误；金属的逸出功W0=hγ，得该金属的截止频率为：，故B正确；一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故C错误；氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量只能等于两能级间能量差，故D错误。
7．C
【解析】
【详解】
在卢瑟福的粒子散射实验中，少数粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说，则C正确，ABD错误．
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
A、大量氢原子从n＝4的能级跃迁能产生种不同频率的光，故A错误；
B、其中能让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子，即为从n＝2到从n＝1，从n＝3到从n＝1，从n＝4到从n＝1，从n＝4到从n＝2，故B正确；
C、光电子来自于金属板中的自由电子，故C错误。
D、氢原子从n＝4的能级向n＝1发生跃迁，发射光子能量最大，当照射钠光管放出能量为E＝13.6﹣0.85﹣2.29＝10.46eV，而氢原子从n＝1的能级跃n＝3的能级，需要吸收能量为E′＝13.6﹣1.51＝12.09eV，因10.46eV<12.09eV，不能实现跃迁。故D错误；
9．B
【解析】
【详解】
一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为种，A错误；氢原子在第3能级的能量为，在第1能级的能量为，则氢原子由第3能级跃迁到第1能级将放出能量为，B正确；当用能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子可以吸收其中的10.2eV的能量，可能跃迁到激发态。C错误。当吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能发生跃迁，基态氢原子吸收13eV的光子后，原子能量为-0.6eV，可知不能被吸收发生跃迁，D错误。
10．C
【解析】
【详解】
大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时，依据数学组合公式，=6，故A错误；一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为6种，对应的能量为△E1=E4-E1=12.75eV，△E2=E4-E2=2.55eV，△E3=E4-E3=0.66eV，△E4=E3-E1=12.09eV，△E5=E3-E2=1.89eV，△E6=E2-E1=10.2eV，其中有3种大于4.54eV，则有3种不同频率的光能使金属发生光电效应，故B错误；氢原子辐射一个光子后，则轨道半径减小，由库仑引力提供向心力，可知，氢原子的核外电子的速率增大，故C正确；n=4能级跃迁到n=1能级辐射出光的能量为12.75eV，而金属逸出功为4.54eV，所以当光照射此金属时，能发生光电效应，且最大初动能为12.75eV-4.54 eV =8.21 eV，故D错误。
11．B
【解析】
【详解】
α粒子和电子之间有相互作用力,它们接近时就有库仑引力作用,但因为电子的质量只有α粒子质量的1/7300,粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样α粒子质量大,其运动方向几乎不改变,能让α发生偏转的是原子核对α产生的库仑力，故B正确；ACD错误；故选B
12．D
【解析】
【详解】
A、根据知，这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波，故A错误；
B、这群氢原子发出的光子中，从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大，为12.09eV，故B错误；
C、氢原子吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，才能被吸收发生跃迁，故C错误；
D、n=3和n=2间的能级差最小，辐射的光子频率最小，波长最大，故D正确．
13．A
【解析】
【详解】
氢原子从能级A跃迁到能级B时，释放频率为ν1的光子，则；氢原子从能级B跃迁到能级C时，吸收频率为ν2的光子，则；已知ν1＞ν2，则能级C的能量小于能级A的能量．氢原子从能级C跃迁到能级A吸收光子，且
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
14．CD
【解析】
【详解】
A、液体中的扩散现象是液体分子做永不停息的热运动的结果，故A错误；
B、扩散现象和布朗运动都和温度有关，扩散现象是分子的热运动，布朗运动是小颗粒的无规则运动，不是分子的热运动，故B错误；
C、各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的，故C正确；
D、为了保存玉米地水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管，可有效减小水分蒸发，故D正确。
15．ABD
【解析】
【详解】
根据玻尔理论可知，一个n=4能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出3种频率的光子，故A正确；从n=2能级跃迁到n=1能级过程中辐射出的光子能量为：△E=-3.4+13.6=10.2eV=1.632×10-18J，光子的频率：=2.46×1015Hz．故B正确；从n=3能级跃迁到n=2能级过程中辐射出的光子能量为△E=3.4-1.51=1.89eV，而金属铯的逸出功为1.88eV，符合光电效应发生条件，能使金属铯发生光电效应。故C错误；根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差，可知，n=2能级的氢原子跃迁到基态过程中发出的光能量为△E′=13.6-3.4=10.2eV，再根据EKm=hv-W，则有产生的光电子最大初动能为EKm=10.2-1.88=8.32eV．故D正确；
16．AB
【解析】
【分析】
【详解】
处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发向低能级跃迁并发射光子，其发射光子的种类有种，故=3，解得n=3，显然从n=3直接跃迁到n=1能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射光子的能量E=hv3．而先从n=3跃迁到n=2，再从n=2跃迁到n=1辐射的能量与从n=3直接跃迁到n=1能级时辐射光子的能量相同，故hv3=hv2+hv1，故AB正确，CD错误．故选AB．
【点睛】
本题考查了玻尔氢原子理论，是高考的重点，一定要注意掌握跃迁时，吸收或辐射的能量等于两能级间的能级差．
17．ACD
【解析】
【详解】
根据=3知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，故A正确。只有从n=3跃迁到n=1，以及从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应的光有两种，故B错误。从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6-1.51eV=12.09eV，根据光电效应方程得，Ekm=hv-W0=12.09-2.25eV=9.84eV．故CD正确。
18．BCD
【解析】
【详解】
A、根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，从而证实了德布罗意的假设，故选项A正确；
B、一个处于第三激发态的氢原子，自发跃迁时最多能发出种不同频率的光，故选项B错误；
C、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，氢原子在吸收光子，总能量增加，根据知，轨道半径增大，则电子动能减小，总能量增加，则电势能增加，故选项C错误；
D、氢原子中的电子离原子核越远，则能级越高，氢原子能量越大，根据能量守恒得，则电子速度大小为，故选项D错误；
不正确的故选选项BCD。
19．ABD
【解析】
【详解】
所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，说明原子是从 能级向下跃迁的，所以应该使基态的氢原子吸收能量跃迁到最高能级，根据跃迁规律可知： 故ABD正确；C错误；故选ABD
20．BD
【解析】
【详解】
增大绿光照射强度，会增大光电流强度，光电子最大初动能不变，A错误B正确；改用波长比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中一定没有光电流，C错误；改频率长比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流，D正确．
【点睛】
产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，增大入射光强度只会增大光电流强度，不改变最大初动能．