烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子结构 综合测评（含解析）

原子结构
1．某原子的能级图如图所示,、、为原子跃迁所发出的三种波长的光，图中谱线从左向右的波长依次增大的是( )
A． B． C．D．
2．如图所示，为氢原子能级示意图的一部分，关于氢原子，下列说法正确的是
A．一个氢原子从n=3能级跃迁到n=l能级，可能辐射出3种不同频率的电磁波
B．从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子会吸收光子，能级升高
C．从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子会向外辐射光子，能级降低
D．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
3．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（ ）
A．法拉第通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
C．查德威克用α粒子轰击获得反冲核，发现了质子
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
4．LED，英文?light?emitting diode的简称，又称发光二极管．LED的心脏是一个半导体的晶片，它由两部分组成，一部分是P型半导体，里面拥有多余的带正电荷的空穴，另一端是N型半导体，里面拥有多余的电子．电流通过导线作用于这个晶片，自由电子在通过二极管时会陷入P型层中的空穴，这一过程中电子会从传导带向低轨道跃迁，因而电子会以光子的形式释放出能量．晶片材料的传导带与低轨道之间的能级差，决定光子的频率，当二极管由某些特定材料制成时，就能发出可见光光子．LED因其独特的构造，多数光子不会被半导体材料自身吸收，因而能向外释放大量的光子．根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A．白炽灯是通过加热灯丝发光的，LED灯也需要通过加热才能发光，它们工作时都会散发大量的热
B．传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的波长越长
C．普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小
D．LED灯与普通灯泡一样，没有正负极
5．氢原子第n能级的能量为（n＝1，2，3，……），其中E1是基态能量．若氢原子从第k能级跃迁到第p能级，辐射的能量为，第p能级比基态能量高，则
A．k =3，p=2 B．k =4，p=3
C．k =5，p=3 D．k =6，p=2
6．如图所示为氢原子的能级示意图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子受激发后只辐射出三种不同频率的光a、b、c，频率νa＞νb＞νc，让这三种光照射到逸出功为10.2eV的某金属表面．下列说法正确的是
A．从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的是b光
B．照射氢原子的光子能量为12.09 eV
C．光a、b、c均能使该金属发生光电效应
D．从金属表面逸出的光电子最大初动能为1.51eV
7．下列说法正确的是
A．氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级和从n=2能级跃迁到n=1能级相比较。前者辐射出的光的波长比后者的长
B．α射线与β射线和γ射线相比，α射线具有较强的穿透能力
C．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子具有波动性
8．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据波尔理论，下列说法中正确的是
A．从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长
B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
C．从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小
D．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
9．下列说法正确的是
A．一群处于n=5的激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出10 种不同频率的光
B．卢瑟福在粒子散射实验中发现了电子，并提出了原子的核式结构学说
C．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的
最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越大
D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内中子减少了4个
10．如图所示是查德威克发现中子的装置示意图，由天然放射性元素钋（Po）放射出的粒子流A轰击铍（Be）时会产生粒子流B，用粒子流B轰击石蜡时，会打出质子流C，图中粒子流A是（ ）
A．中子流
B．α射线
C．β射线
D．γ射线
11．电子的发现，证实了（ ）
A．原子是可分的 B．原子核是可分的
C．质子的存在 D．中子的存在
12．氢原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氮离子。已知基态的氢离子能量为，氢离子能级的示意图如图2所示，在具有下列能量的光子中，不能被基态氢离子吸收而发生跃迁的是( )
A． B． C． D．
13．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，关于物理学发展历史，下列说法中正确的是
A．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将永远运动下去，速度大小不变，方向可能改变，也可能不变
B．人类从首次观察到阴极射线到了解认识阴极射线，经历了近40年．阴极射线微粒的比荷，最早是由密立根测出的
C．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物质能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光
D．1895年末，德国物理学家居里夫人发现了一种新的射线——X射线
14．汤姆孙通过对阴极射线研究，发现了（ ）
A．电子 B．质子 C．中子 D．原子核式结构
15．如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为12.75ev的光照射一群处于基态的氢原子，照射后某些氢原子吸收光子后，
A．核外电子动能增加，势能减小
B．核外电子动能减小，势能增加
C．可以辐射出连续的各种波长的光
D．可以辐射出6种不同波长的光
16．玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（ ）
A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
17．氢原子的部分能级如图所示，大量处于n=2激发态的氢原子从一束单一频率的光中吸收了能量后，跃迁到某较高激发态，再向低能级跃迁时，可以发出6种不同频率的光子(频率从高到低依次为：γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、γ6)，则下列说法正确的是
A．入射光的频率为(γ5＋γ6)
B．发出的6种光子，在真空中衍射本领最大的是γ1
C．γ3光子照射逸出功为3.34ev的锌板产生的光电子的最大初动能为6.86ev
D．发出的6种光子在水中传播时，速度最大的是γ1
18．用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子，停止照射后，发现该容器内的氢能释放出三种不同波长的光子，它们的能量最大值是????；最小值是??????．
A． B． C． D．
19．如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是(　 　)
A．这群氢原子能辐射出六种不同频率的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光波长最长
B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大
C．能发生光电效应的光有四种
D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是10.26eV
20．若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线．内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)．214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M 层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其离．实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为Ek=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV．则可能发射的特征X射线的能量为:
A．0.004MeV B．0.017MeV C．0.076MeV D．0.089MeV
参考答案
1．D
【解析】
试题分析：在跃迁时辐射的光子能量最小的是3-2，波长最长，所以，b的波长最长，a的较短，c的最短，选D．
考点：能级和能级跃迁．
2．C
【解析】
A项：一个氢原子从n=3能级跃迁到n=l能级，最多可能辐射2种不同频率的电磁波，故Ａ错误；
B、C项：从n=4能级跃迁到n=3能级，是从高能级向低级跃迁，氢原子会放出光子，能级降低，故B错误，C正确；
D项：处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故D错误．
点晴：解决本题的关键知道吸收或辐射能量与能级差的关系，知道能级差越大，辐射或吸收的光子能量越大，波长越小．
3．B
【解析】根据物理学史可知，赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，A错误；贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，B正确；查德威克用粒子轰击铍核，产生中子和碳12原子核，即发现了中子，C错误；卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，D错误．
4．C
【解析】
A、荧光灯的发光效率比白炽灯高，用起来比白炽灯省电．其原因在于荧光灯和白炽灯的发光方式不同，荧光灯的发光原理就有所不同，故A错误；
B、传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的频率越高，电子跃迁时辐射出光子的波长越短，故B错误；
C、普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小，电子跃迁时辐射出光子的频率太低，故C正确；
D、单个LED灯是分正负极的，反向不能发光，LED节能灯就不分正负，直接用在交流电上，故D错误；
故选C．
5．A
【解析】
根据玻尔理论，氢原子发射光子能量， ，联立解得，k =3，p=2，故A正确，BCD错误．
故选A
6．B
【解析】
A．频率大小关系为va＞vb＞vc，从n=3跃迁到n=2辐射出的能量最小，即其对应的光频率为c光，故A错误；
B．根据氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光的能量：△E31=E3-E1=-1.51-（-13.6）=12.09eV，故B正确．
C．氢原子由n=3跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为△E32=-1.51-3.4eV=1.89eV，所以不能使逸出功为10.2eV的金属能发生光电效应，故C错误．
D．氢原子由n=2向n=1能级跃迁时辐射的光子能量为△E21=13.6-3.4eV=10.2eV，而由n=3跃迁到n=1产生的光的能量12.09eV，依据光电效应方程，逸出的光电子的最大初动能为可能为零，也可能为1.89eV，故D错误．
故选B．
点睛：解决本题的关键知道光电效应的条件即光的频率大于金属的极限频率；知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差．
7．D
【解析】A、氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级比从n=2能级跃迁到n=1能级释放的能量多，能量越大，则波长越小 ，故A错；
B、α射线具有较强的电离能力，贯穿能力不强，故B错误；
C、动能和动量的关系 ，由于电子和质子的质量不相等，所以动量也不相等，由 得波长也不相等，故C错误；
D、康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子具有波动性，故D正确；
综上所述本题答案是：D
8．A
【解析】
从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子能量小，则辐射的光子频率小，所以辐射的电磁波的波长长．故A正确．由高能级向低能级跃迁，氢原子向外辐射能量，不是氢原子核向外放出能量，选项B错误；从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的半径减小，动能变大，选项C错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不同，故D错误．故选A．
点睛：此题要知道能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，则波长越小．
9．A
【解析】根据 ，可知一群处于n=5能级激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出10种不同频率的光，故A正确；卢瑟福在粒子散射实验只是提出了原子的核式结构学说，故B错误；在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小，故C错误；每发生一次α衰变，质子数减少2个，每发生一次β衰变，质子数增加一个，所以经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个，故D错误。所以A正确，BCD错误。
10．B
【解析】
用放射源钋的射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”，即中子流，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流。所以A为射线，B为中子，C为质子，ACD错误，B正确。
故选B。
11．A
【解析】
电子的发现，证实了原子具有复杂的结构，即原子是可分的，选项A正确，故选A.
12．B
【解析】光子如要被基态氦离子吸收而发生跃迁，光子能量必须等于两能级间的能量差，B不符合条件；故ACD错误，B正确；
故选B。
13．C
【解析】
A．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将永远运动下去，速度大小和方向均不变，故A错误；
B．人类从首次观察到阴极射线到了解认识阴极射线，经历了近40年．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，故B错误；
C．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物质能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光，故C正确；
D．X射线是由伦琴发现的，故D错误．
故选C．
14．A
【解析】
汤姆孙通过对阴极射线研究，发现了电子；
A．电子，与结论相符，选项A正确；
B．质子，与结论不相符，选项B错误；
C．中子，与结论不相符，选项C错误；
D．原子核式结构，与结论不相符，选项D错误；
故选A.
15．BD
【解析】
A、B、吸收了光能的电子从基态跃迁到激发态后，圆周运动的半径变大，则库仑引力做负功，原子的电势能增大，据知半径增大后线速度变小，动能变小；故A错误，B正确．C、D、用光子能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原子，跃迁到第4能级，根据知，可以辐射出6种波长的光，这6种光是确定的能级差产生的，则不是连续的光；故C错误，D正确．
【点睛】根据数学组合公式求出氢原子可以辐射不同波长光的种数；氢原子吸收能量跃迁到高能级时能量变大，动能变小，势能变大．
16．ABC
【解析】
玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有：即原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的；电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子，故ABC正确，D错误。
17．AC
【解析】
A项：可以发出6种不同频率的光子，说明氢原子吸收光子后处在n=4能级，从n=2到n=4吸收光的频率应为，故A正确；
B项：在真空中衍射本领最大即波长最长，对应的频率最小，所以应为，故B错误；
C项：为氢原子从n=2跃迁到n=1放出的光子，放出的光子能量为10.2eV，根据爱因斯坦光电效应方程，即，故C正确；
D项：光的传播速度相同，故D错误．
点晴：根据向低能级跃迁时，可以发出6种不同频率的光子，求出原子吸收光子后跃迁的最高能级，能级差最小的放出的光子能量最小．
18．AB
【解析】
由题意可知，氢原子吸收能量后跃迁到第三能级，则吸收的能量等于n=1和n=3能级间的能级差，即单色光的能量也就是辐射光子的最大能量为：Emax=hv1=．又hv1=hv2+hv3=．最小能量为：Emin=hv3=，故答案为A、B.
19．ACD
【解析】
根据知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，从n=4向n=3跃迁的光子频率最小，波长最长，A正确；氢原子辐射光子的过程中，能量减小，轨道半径减小，根据知，电子动能增大，则电势能减小，B错误；只有从n=4跃迁到n=2，从n=4跃迁到n=1，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4种，C正确；从n=4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，根据光电效应方程得，D正确．
20．CD
【解析】
电离过程是：该能级上的电子获得能量后转化为其动能，当获得的动能足能使其脱离原子核的吸引后，则能电离，因此电离时获得的动能等于无穷远处能级和该能级之间能量差．所以内层三个能级的能量分别为：E1=-1.412MeV，E2=-1.399MeV，E3=-1.323MeV，因此放出的特征x射线的能量分别为：△E1=E3-E1=0.089MeV，△E2=E2-E1=0.013MeV，△E3=E3-E2=0.076MeV，故AB错误，CD正确．故选CD.
点睛：本题为信息给予题，解决这类问题要根据题目所给信息结合所学物理知识求解，关键是把握题目中的有用信息，如在本题中前半部分的叙述只是扩宽知识，真正对解题有用是后半部分所述．