山东省济南中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子结构 单元测试题（含解析）

原子结构
1．在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时释放的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为，式中n=1，2，3…表示不同的能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是（ ）
A． B． C． D．
2．牛顿、霍金等许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿做了著名的斜面实验，得出轻、重物体自由下落一样快的结论
B．开普勒对第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了万有引力定律
C．密立根最早通过油滴实验，比较准确地测出电子的电荷量
D．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在电子
3．如图所示为氢原子的能级图， 已知某金属的逸出功为 6.44eV，则下列说法正确的是（ ）
A．处于基态的氢原子可以吸收能量为 12.10eV 的光子而被激发
B．用能量为 12.50eV 的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁
C．一群处于 n=4 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3种谱线
D．用 n=4能级跃迁到 n=1能级辐射的光子照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为 6.31eV
4．下列说法中，符合物理学史实的是（ ）
A．伽利略总结出了万有引力定律
B．亚里士多德认为，力是物体运动状态改变的原因，而不是维持物体运动的原因
C．法拉第提出“分子电流假说”揭示了磁现象的电本质
D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
5．根据波尔的原子理论，氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子
A．放出光子，电子动能减少
B．放出光子，电子动能增加
C．吸收光子，电子动能增加
D．吸收光子，电子动能减少
6．根据氢原子的能级图，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．0.85 eV B．12.75 eV C．13.06 eV D．13.6 eV
7．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列说法中正确的是（?? ）
A．牛顿发现了万有引力定律后，用实验的方法测出了引力常量G的数值
B．汤姆生发现了电子;卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型
C．伽利略用斜面实验证明了力是使物体运动的原因
D．安培提出了判断感应电流方向的方法
8．对光产生机理的研究，推动了光的广泛应用，从氢气放电管可以获得氢原子光谱，1885年巴尔末对已知的，在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n=3，4，5，…．式中R叫做里德伯常量，其值为，关于氢原子光谱的说法正确的是
A．公式中的n取不同的整数，可以获得很多氢原子的谱线，说明氢原子光谱是连续光谱
B．波尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱的实验规律
C．根据玻尔理论，电子在原子核周围的运动与人造地球卫星一样，轨道半径都是连续的
D．根据玻尔理论，电子在氢原子轨道上旋转时，不断向外辐射光子
9．关于玻尔的氢原子理论，下列说法正确的是
A．氢原子的能量状态是连续的
B．氢原子吸收光子跃迁，核外电子动能增大
C．氢原子从能量为E2的较高能级跃迁到能量为E1的较低能级，辐射光子的频率
D．一个处于n=4的能级的氢原子跃迁时最多可以辐射出6种频率的光子
10．已知可见光的光子能量范围约为1.62eV~3.11ev.如图所示是氢原子的能级图，已知某金属逸出功为12.0eV.若大量氢原子从激发态n=4跃迁到低能级，以下判断不正确的是( )
A．最多可能产生6条光谱线
B．可以产生二条在可见光区的光谱线
C．若氢原子从激发态n=4跃迁到基态，辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应
D．若大量氢原子从激发态n=4跃迁到低能级，则会有3种光子使该金属产生光电效应
11．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有（ ）
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
C．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释光谱的分立特征和原子的稳定性
D．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
12．关于卢瑟福的粒子散射实验，下列说法中正确的是
A．全部粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进
B．根据粒子散射实验可以估测原子的大小
C．粒子散射实验揭示了原子核由质子和中子构成
D．粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型
13．根据玻尔理论，氢原子核外电子能级图如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．按照玻尔理论，E1=﹣13.6eV是电子处于基态的势能
B．按照玻尔理论，E1=﹣13.6eV是电子处于基态的势能和动能之和
C．按照玻尔理论，从n=4的一群电子跃迁到n=1时，能发出6种不同频率的光子
D．按照玻尔理论，从n=4的一群电子跃迁到n=1时，能发出3种不同频率的光子
14．下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型
B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转
C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因
15．如图所示是氢原子的能级图，对于一群处于n=4的氢原子，下列说法正确的是（ ）
A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁
B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV
C．如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一 定是由n=3能级跃迁到n=1能级发出的
D．从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最长
16．氢原子辐射出一个光子后，下列说法正确的是
A．电子绕核旋转半径减小
B．电子的动能减小
C．氢原子的电势能减小
D．氢原子的能级值减小
17．图示为氢原子的能级图，现有一群处于n＝3激发态的氢原子，则这些原子
A．能发出3种不同频率的光子
B．发出的光子最小能量是0.66 eV
C．发出的光子最大能量是12.75 eV
D．由n＝3跃迁到n＝1时发出的光子频率最高
18．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．下图为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=3能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为、、、、和的光，且频率依次增大，则E等于
A． B． C． D．
19．图中给出氢原子最低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有几种？其中最小的频率等于多少？（保留两位有效数字）
20．氢原子第n能级的能量为，其中6是基态能量，而n=1，2?...．若一氢原子发射能量为 的光子后处于比基态能理高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？
参考答案
1．C
【解析】由题意可知n=1能级能量为：E1=-A，n=2能级能量为：E2＝?A/4，从n=2能级跃迁到n=1能级释放的能量为：△E＝E2?E1＝3A/4；从n=4能级能量为：E4＝?A/16，电离需要能量为：E＝0?E4＝A/16；所以从n=4能级电离后的动能为：Ek＝△E?E＝3A/4?A/16＝11A/16，故ABD错误，C正确。故选C。
2．C
【解析】
A．伽利略利用实验，得出轻、重物体自由下落一样快的结论，选项A错误；
B．开普勒对第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了行星运动规律，选项B错误；
C．密立根最早通过油滴实验，比较准确地测出电子的电荷量，选项C正确；
D．卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核，选项D错误。
故选C。
3．D
【解析】
A．（-13.6eV）+（12.1eV）=1.50eV不等于任何能级差，所以处于基态的氢原子吸收能量为 12.1eV 的光子不能被激发，故A错误；
B．12.5eV大于1、2和1、3之间的能级差，则用能量为 12.5eV 的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级跃迁，故B错误；
C．一群处于 n=4 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生种谱线，故C错误；
D．从 n=4能级跃迁到 n=1能级辐射的光子能量为（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV，则用它照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为 12.75eV-6.44eV=6.31eV，故D正确．
故选D．
4．D
【解析】
A．牛顿总结出了万有引力定律，故A错误；
B．伽利略认为，力是物体运动状态改变的原因，而不是维持物体运动的原因，故B错误；
C．安培提出“分子电流假说”揭示了磁现象的电本质，故C错误；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故D正确．
故选D
5．B
【解析】
氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,即从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少，从高能级向低能级跃迁，电场力做正功，所以动能增加，电势能减小，故B正确；
故选B
点睛：从高能级向低能级跃迁,释放光子,能量减少,而动能增大,电势能减小;从低能级向高能级跃迁,吸收光子,能量增加,动能减小,电势能增大,从而即可求解.
6．B
【解析】
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，B正确．
7．B
【解析】
A、牛顿发现了万有引力定律后，卡文迪许用实验的方法测出了引力常量G的数值，故A错误；
B、汤姆生发现了电子，卢瑟福根据粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型，故B正确；
C、伽利略用实验证明了物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因，故C错误；
D、楞次研究得出了判断感应电流方向的方法--楞次定律，故选项D错误．
点睛：本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
公式中的n取不同的整数，可以获得很多氢原子的谱线，说明氢原子光谱是不连续的线光谱，故A错误；波尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱的实验规律，故B正确；根据玻尔理论，电子在原子核周围的运动与人造地球卫星不一样，电子的轨道半径是不连续的，卫星的轨道半径是连续的， C错误；根据玻尔理论，电子在氢原子轨道上旋转时，并不向外辐射光子，故D错误。
故选B.
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．氢原子的能量状态是不连续的，故A错误；
B．氢原子吸收光子，氢原子的核外电子由较低能级跃迁到较高能级时，轨道半径增大，能量增大，根据知，核外电子速度减小，动能减小，故B错误；
C．根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差，可知
辐射光子的频率
故C正确；
D．根据，可知，大量处于n=4能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出6种频率的光子，但如今只有一个氢原子，则n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以释放3种频率的光子，故D错误；
故选C．
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应的条件以及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，注意电离时，吸引能量可以大于能级之差，而跃迁必须是两能级之差，否则不会发生，注意大量氢原子与一个氢原子跃迁种类的区别．
10．D
【解析】
AB、从n=4能级向下跃迁最多可辐射出中光谱线，得到的光子能量分别为12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV,所以有两条在可见光区内，故AB正确；
C、若氢原子从激发态n=4跃迁到基态辐射出的能量为12.75eV大于金属的逸出功12.0eV，所以能发生光电效应，故C正确；
D、若大量氢原子从激发态n=4跃迁到低能级，释放的能量分别是12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV，而金属的逸出功为12.0eV，所以会有2种光子使该金属产生光电效应，故D错误；
本题选错误的，故选D
点睛：根据能级的跃迁满足 ,结合可见光光子的能量范围进行分析求解.
11．D
【解析】
汤姆孙发现电子后猜想出原子核内的正电荷是均匀分布的，故A错误；玻尔原子理论虽然无法解释较复杂原子的光谱现象，但玻尔提出的原子定态概念是正确的，故B错误．卢瑟福提出的原子核式结构模型，无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故C错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，故D正确；故选D．
12．D
【解析】
卢瑟福的粒子散射实验中，大多数的α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进，选项A错误； 根据α粒子散射实验可以估测原子核的大小，选项B错误；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，但不能揭示原子核由质子和中子构成，选项D正确，C错误；故选D.
13．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．按照玻尔理论，E1=-13.6eV是电子处于基态的势能和动能之和，故A错误，B正确；
CD．根据，知最多激发出6中不同频率的光子，故C正确，D错误。
【点晴】
解决本题的关键知道能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足hγ=E m﹣E n，并掌握跃迁时光子的种类求解方法，理解核外电子的能级含义．
14．BCD
【解析】
汤姆孙首先发现了电子，提出了“枣糕”式原子模型，密立根测定了电子电荷量，故A错误；卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转，故B正确；α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，故C正确；卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因，故D正确；故选BCD．
15．CD
【解析】
A、氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故A错误；
B、一群处于的氢原子，由跃迁到，辐射的光子能量最大，，故B错误；
C、如果发出的光子有两种能使某金属产生光电效应，知两种光子为能量最大的两种，分别为由n=4跃迁到n=1，和n=3跃迁到n=1能级发出的，故C正确；
D、从n=4跃迁到n=3辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故D正确．
点睛：解决本题的关键知道能级间跃迁满足的规律，即，掌握数学组合公式，注意跃迁必须是能级之差，但除电离外．
16．ACD
【解析】
氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小，电子绕核运动的周期减小．故A、C、D正确，B错误．故选ACD．
【点睛】解决本题的关键知道从高能级向低能级跃迁，辐射光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，以及知道原子的能量等于电子动能和电势能的总和，通过动能的变化可以得出电势能的变化．
17．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．一群处于n=3激发态的氢原子，可能由n=3向n=2能级跃迁，可能由n=3向n=1能级跃迁，可能由n=2向n=1能级跃迁，可能发出3种不同频率的光子，故A正确；
B．由n=3向n=2能级跃迁发出的光子能量最小，则光子频率也最小，最小能量为3.4-1.51eV=1.89eV，故B错误；
CD．由n=3向n=1能级跃迁发出的光子能量最大，则光子频率也最大，波长最小．最大能量为3.4-13.6eV=12.09eV，故C错误，D正确．
故选AD．
18．AD
【解析】
μ子吸收能量后从n=3能级跃迁到较高m能级，然后从m能级向较低能级跃迁，若从m能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时μ子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、3…m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光，故总共可以产生的辐射光子的种类，解得：m=4，即μ子吸收能量后先从n=3能级跃迁到n=4能级，然后从n=4能级向低能级跃迁；辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级，能级3到能级2，能级4到能级2，能级2到能级1，能级3到能级1，能级4到能级1，所以能量E与相等，也等于，，故B、C错误，AD正确；
故选AD．
【点睛】μ子吸收能量后向高能级跃迁，而较高能级不稳定会自发的向所有的较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类，能级差越大，辐射的光子的频率越高．
19．6种 1.6×1014HZ
【解析】
【详解】
（1）从n=4跃迁最多有=6种???????
（2）最小频率时应△E最小，根据 hv=△E
即?
代入数据得：v=1.6×1014HZ
20．4和3
【解析】
【分析】
【详解】
设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级，发射后的能量Em=，故
＝E1?E1
解得
m=3
发射前的能量
El=
根据题意知
El=Em?E1
即
将m=3代入上式解得：l=4??；?故氢原子发射光子前后分别处于第4与第3能级．