怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子结构 单元测试（含解析）

原子结构
1．如图所示为氢原子的能级图．能量为12.75eV的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同频率的光波，其中最多包含有几种不同频率的光波（ ）
A．6种 B．5种 C．4种 D．3种
2．氢原子的能级是氢原子处于各个状态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能。氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时
A．氢原子的能量减小，电子的动能增加 B．氢原子的能量增加，电子的动能增加
C．氢原子的能量减小，电子的动能减小 D．氢原子的能量增加，电子的动能减小
3．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，下列说法正确的是
A．放出光子，原子的能量变大
B．放出光子，原子的能量变小
C．吸收光子，原子的能量变大
D．吸收光子，原子的能量变小
4．图为氢原子的能级示意图．关于氢原子跃迁，下列说法中不正确的是（ ）
A．一群处于量子数n=5激发态的氢原子,它向低能级跃迁时,最多可产生10种不同频率的光子
B．处于n=3激发态的氢原子吸收具有1.87 eV能量的光子后被电离
C．用12 eV的光子照射处于基态的氢原子,氢原子仍处于基态
D．氢原子从高能级向低能级跃迁时,动能增大,电势能增大
5．一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法中正确的是
A．电子绕原子核运动的动能将会变大
B．氢原子能量将会变小
C．吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光
D．向低能级跃迁时，发出光子的频率一定等于吸收光子的频率
6．已知氢原子的基态能量为- E1，激发态能量 ，其中n＝2，3，4…，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。有一氢原子处于n＝3的激发态，在它向低能态跃迁时，可能辐射的光子的最大波长为（　　）
A． B． C． D．
7．如图是氢原子的能级示意图．已知锌的逸出功为3.3eV，一群处于n=4能级的氢原子跃迁时辐射出不同频率的光，其中能使锌发生光电效应的有
A．2种
B．3种
C．5种
D．6种
8．图示为氢原子的能级图,现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上,受激的氢原子能自发地发出10种不同频率的光,则照射氢原子的单色光的光子能量为(　)
A．0.54eV
B．0.85eV
C．12.75eV
D．13.06eV.
9．关于物理学史，下列说法不正确的是（ ）
A．普朗克为了解释黑体辐射问题，提出了能量子假说
B．某种原子的吸收光谱中的暗线是该原子的特征谱线
C．汤姆孙发现了电子，并提出了原子的核式结构
D．赫兹发现了光电效应现象
10．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法中正确的是(　　)
A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成
11．图示为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为
A．0.54eV B．0.85eV C．10.2eV D．12.75eV
12．处于激发状态的原子，如果在入射光的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射，原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理，那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量、电子的电势能、电子动能的变化关系是( )
A．增大、减小、减小 B．减小、增大、减小
C．增大、增大、增大 D．减小、增大、不变
13．氢原子光谱如甲图所示，图中给出了谱线对应的波长，已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，玻尔的氢原子能级图如乙图所示，则下列说法正确的是
A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量
B．甲图所示的四种光均属于可见光范畴
C．Hβ对应光子的能量约为10.2 eV
D．Hα谱线对应的跃迁是从n=3能级到n=2能级
14．关于物理学史，下列说法正确的是(　　)
A．J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并最终发现了电子
B．爱因斯坦提出了能量量子化的概念
C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象，提出了原子的核式结构模型
D．玻尔原子模型一重要假设是原子能量的量子化
15．氢原子能级如图所示，一群原处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中（　　）
A．能释放六种频率不同的光子
B．由n=2能级跃迁到n=1能级释放的光子频率最小
C．释放的光子的最大能量为12.75eV，最小能量为0.66eV
D．由n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子波长最长
16．下列说法正确的有(　　)
A．如果用紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转,这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C．由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能减小,电势能增大
D．在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,因此,光子散射后波长变长
17．关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的有（　　）
A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说
B．它发展了卢瑟福的核式结构学说
C．它完全抛弃了经典的电磁理论
D．它引入了普朗克的量子理论
18．19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，下列说法正确的是( )
A．光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流
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减小
D．一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁时，将向外辐射六种不同频率的光子
E. 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
19．根据玻尔理论，单个处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时，可能辐射出几种频率的光子（　　）
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
20．以下说法符合物理学史的是_______
A．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
B．康普顿效应表明光子具有能量
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
D．汤姆逊通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
E. 卢瑟福利用α粒子轰击氮核发现了质子，并预言了中子的存在
参考答案
1．A
【解析】
用能量为12.75eV的光子照射一群处于基态的氢原子，原子能量为E=-13.6 eV +12.75eV=-0.85eV，知原子跃迁到第4能级，根据=6知，最多发射6种不同波长的光子，故选A．
2．A
【解析】
氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，电子的轨道半径减小，根据可知，电子的动能增加；根据波尔理论，氢原子的能级降低，总能量减小，故选A.
3．B
【解析】
根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，放出光子，动能增大，势能减小，原子的能量降低，故B选项正确，ACD错误。
4．D
【解析】
一群处于n=5激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可发出种不同频率的光．故A正确；处于n=3激发态的氢原子的能级为-1.51eV，它吸收具有1.87eV＞1.51eV能量的光子后被电离．故B正确；处于基态的氢原子若吸收一个12eV的光子后的能量为：-13.6eV+12eV=-1.6eV．由于不存在该能级，所以用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，氢原子仍处于基态．故C正确；氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时轨道半径减小，该过程中电场力做正功，电势能减小；根据可知动能增大，故D错误．此题选择不正确的选项，故选D．
5．C
【解析】
一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，则氢原子的能级将增大，电子绕核运转的半径将增大，根据可知电子绕原子核运动的动能将会变小，选项AB错误；向低能级跃迁时，发出光子的频率小于或等于吸收光子的频率，可知吸收光子属于紫外线，则发出的光子可能含有可见光，选项C正确，D错误；故选C.
6．A
【解析】
一群氢原子处于n＝3激发态，据玻尔理论在这3种频率光子中，可释放出的光子频率种类中，当氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射的光子频率最小，波长最长，
E2＝-，E3＝-，＝E3﹣E2，λ＝＝，故A正确，BCD错误
故选：A。
7．B
【解析】
一群处于n=4能级的氢原子跃迁时辐射出种不同频率的光，其中4到1时放出光的能量为12.75eV，2到1时放出光的能量为10.2eV；3到1时放出光的能量为12.09eV；这三种光子的能都大于锌的逸出功为3.3eV，所以能使锌发生光电效应．
故选B．
8．D
【解析】
【详解】
由题意应该有，得n=5，即能发出10种频率光的一定是n=5能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为：，故D正确，A、B、C错误；
故选D。
9．C
【解析】
【详解】
A．普朗克为了解释黑体辐射问题，提出了能量子假说，选项A正确；
B．某种原子的吸收光谱中的暗线是该原子的特征谱线，选项B正确；
C．汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了原子的核式结构理论，选项C错误；
D．赫兹最早发现了光电效应现象，选项D正确；
10．B
【解析】
【详解】
AB．每种元素都有自己的特征谱线，光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线．明线光谱和吸收光谱都是元素的特征光谱，光谱分析时，既可用明线光谱也可用吸收光谱，但不能用连续光谱．故A错误，B正确；
C．高温物体发出的光通过低温物质后的光谱上的暗线是吸收谱，吸收谱反映了低温物体的组成成分．故C错误．
D．月亮是反射太阳光，月球没有大气层，故观察月亮光谱，不可以确定月亮的化学组成，只能反映太阳的化学组成，故D错误．
11．D
【解析】
【分析】
根据氢原子只发出6种不同频率的色光，根据公式确定单色光照射大量处于基态的氢原子使它跃迁到哪一个激发态，从而根据能极差求出照射光子的能量．
【详解】
由题意应该有，得n=4．即能发出6种频率光的一定是n=4能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为：-0.85ev-（-13.6ev）=12.75ev，故选D。
【点睛】
明确原子吸收光子是量子化的，会求能级差是求这类问题的基础．
12．B
【解析】
发生受激辐射时，向外辐射能量，知原子总能量E减小，轨道半径减小，根据知，电子的动能增大，由于能量减小，则电势能减小，B正确．
13．ABD
【解析】
【详解】
Hα波长大于Hβ波长，故Hα频率较小，Hα谱线对应光子的能量小于Hβ谱线对应光子的能量，故A正确；可见光的波长范围在780~380nm左右，则选项B正确；Hβ谱线对应光子的能量，故C错误；Hα谱线对应光子的能量为：E==3.03×10-19J=1.89eV，从n =3能级到n =2能级释放的光子能量为(-1.51)-(-3.4)=1.89eV，则Hα谱线对应的跃迁是从n =3能级到n =2能级，故D正确；故选ABD.
【点睛】
考查学生对量子论、波尔原子模型的理解．解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，以及知道光子频率、波长的大小与能量变化的关系．
14．ACD
【解析】
【详解】
汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，最终发现了电子，故A正确；普朗克提出了能量量子化的概念，选项B错误；卢瑟福依据α粒子散射实验的现象，提出了原子的核式结构模型，选项C正确；玻尔原子模型一重要假设是原子能量的量子化，选项D正确。
15．AC
【解析】
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，根据=6种知，辐射的光子频率为6种．故A正确；根据Em-En=hv得能极差越大，辐射光子的频率越大，由n=4能级跃迁到n=3级释放的光子频率最小，故B错误；由n=4向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，为13.6-0.85eV=12.75eV，由n=4向n=3能级跃迁辐射的光子能量最小，为-0.85+1.51eV=0.66eV．故C正确．根据Em-En=hv得能极差越大，辐射光子的频率越大，知从n=4跃迁到n=1间能极差最大，辐射光子频率最大，光子波长最小．故D错误；故选AC．
16．ABD
【解析】
【详解】
A、紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光，因绿光的频率小于紫光，则照射这种金属不一定发生光电效应，故A正确；
B、卢瑟福用α粒子散射实验现象，提出原子核式结构模型，故B正确；
C、玻尔理论可知，核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故C错误；
D、康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小，由可知，光子散射后的波长变长，故D正确；
故选ABD。
17．BD
【解析】
【详解】
AB、玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量，来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难，故A错误，B正确；
CD、玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱实验规律．但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象．这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子运动的规律．
它的不足之处在于保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动．故C错误，D正确．
故选BD.
18．BCD
【解析】
【详解】
A、当入射光的频率大于极限频率时，才会发生光电效应，与入射光强弱无关，故A错误；
B、某金属的逸出功为W0，根据W0=hv0，则有该金属的截止频率为，故B正确；
C、保持入射光强度不变，增大入射光频率，那么光子的数目减小，则在单位时间内逸出的光电子数将减小，故C正确；
D、一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁时，根据数学组合，故D正确；
E、由低能级向高能级跃迁时，需满足吸收光子的能量正好等于两能级间能量差，故E错误；
故选BCD.
19．AB
【解析】
【分析】
根据一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1即可分析；
【详解】
单个处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多能发出种频率的光的光子，故A、B正确，C、D错误；
故选AB．
20．ACE
【解析】
【详解】
A项：普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故A正确；
B项：康普顿效不仅表明了光子具有能量，还表明了光子具有动量，故B错误；
C项：德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，故C正确；
D、E项：卢瑟福利用α粒子轰击氮核发现了质子，并预言了中子的存在，提出了原子具有核式结构，故D错误，E正确。
故选：ACE。