2020-2021学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第三册单元测试卷
第4章
原子结构
1.下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是(
)
A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光
B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线
C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线
D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关
2.一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中(
)
A.可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线
B.可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线
C.只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线
D.只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线
3.处于能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有(
)
A.6种
B.8种
C.10种
D.15种
4.根据玻尔的原子模型，一个氢原子从能级跃迁到能级时，该氢原子（
）
A.吸收光子，能量增大
B.吸收光子，核外电子动能不变
C.放出光子，核外电子动能增大
D.放出光子，能量不变
5.下列说法正确的是(
)
A.阴极射线是高速的质子流
B.阴极射线可以用人眼直接观察到
C.阴极射线是高速运动的电子流
D.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在核内
6.氢原子的能级图如图所示。根据玻尔理论，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时（
）
A.原子的能量增大
B.核外电子的动能增大
C.最多发出3种不同频率的光
D.由跃迁到释放的光子能量最小
7.卢瑟福指导他的助手进行的散射实验所用仪器的示意图如图所示。放射源发射的粒子打在金箔上，通过显微镜观察散射的粒子。实验发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来方向前进，但少数粒子发生了大角度偏转，极少数的角度甚至大于。于是，卢瑟福大胆猜想(
)
A．原子核内存在中子
B．原子核内存在质子
C．电子围绕原子核运动
D．原子内部有体积很小、质量很大的核
8.在粒子散射试验中，少数粒子发生了大角度偏转，这些粒子（
）
A.一直受到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
9.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
10.有关卢瑟福粒子散射实验的说法，以下正确的是(
)
A．粒子散射实验说明原子核具有复杂结构
B．在粒子散射实验中观察到大多数粒子发生了较大幅度的偏转
C．通过粒子散射实验，可以得出正电荷均匀分布在整个原子中
D．通过粒子散射实验，可以估算出原子核的大小
11.根据波尔原子结构理论，氢原子的电子绕氢原子核运动的半径(
)
A.可以取任意值
B.可以在一定范围内取任意值
C.是某一特定值
D.是一系列不连续的特定值
12.黄光、蓝光、紫光、紫外线、射线的频率依次增大。已知氢原子从能级直接跃迁到能级时发出蓝光，则当氢原子从能级直接跃迁到能级时，可能发出的是(
)
A.黄光
B.紫光
C.紫外线
D.射线
13.已知氢原子基态的能量为。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为，(激发态能量其中，3……)则下列说法正确的是(
)
A．这些氢原子中最高能级为5能级
B．这些氢原子中最高能级为6能级
C．这些光子可具有6种不同的频率
D．这些光子可具有4种不同的频率
答案以及解析
1.答案：B
解析：氢原子光谱是线状谱，光谱是一系列波长不连续的、分立的特征谱线，并不是只产生一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B正确，A、C错误；氢原子产生的光的波长与氢原子能级的能量差有关，与放电管的放电强弱无关，D错误.
2.答案：B
解析：当原子由高能级向低能级跃迁时，原子将发出光子，由于不只是两个特定能级之间的跃迁，所以可以发出一系列频率的光子，形成光谱中的若干条亮线.
3.答案：C
解析：大量氢原子处于能级，根据可知，辐射光的频率有10种.
4.答案：C
解析：一个氢原子从能级跃迁到能级时，该氢原子放出光子，能量减小，核外电子的轨道半径减小，根据
可知
则核外电子动能增大。
故选C
5.答案：C
解析：阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到故A、B错误，C正确.汤姆孙发现了电子，知道电子是原子的组成部分，提出了枣糕模型，故D错误.
6.答案：B
解析：
7.答案：D
解析：A、查德威克通过实验证实了原子核内中子的存在，故A错误；
B、卢瑟福用α粒子轰击氮核，证实了在原子核内存在质子，故B错误；
C、卢瑟福的α散射实验不能说明电子围绕原子核运动，故C错误。
D、从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，说明原子的中心有一个体积很小的核；从极少数发生了大角度的偏转，说明原子中心的核带有原子的全部正电，和绝大部分质量。故D正确；
故选：D。
8.答案：A
解析：少数发生大角度偏转的粒子受到了重金属原子核的斥力作用，斥力先做负功后做正功，粒子的动能先减小后增大，电势能先增大后减小．粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变．
9.答案：C
解析：每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，C正确
10.答案：D
解析：A.粒子散射实验说明原子具有核式结构模型，天然放射现象说明原子核具有复杂结构，故A错误；
B.在粒子散射实验中观察到少数粒子发生了较大幅度的偏转，大多数粒子运动方向基本不变，故B错误；
C.通过粒子散射实验，可以得出正电荷集中分布在原子核中，故C错误；
D.通过粒子散射实验，可以估算出原子核的大小，故D正确。
11.答案：D
解析：
12.答案：A
解析：
13.答案：C
解析：设这些氢原子处于能级为n的激发态，根据能级跃迁公式可得：
解得：，
即这些氢原子处于的激发态,根据组合公式可知，所以这些光子可具有6种不同的频率，故C正确，ABD错误。
故选：C。2020-2021学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第三册单元测试卷
第4章
原子结构
B卷
1.μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核的物理研究中有很重要的作用，如图为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，且能量依次增大，则E等于(
)
A.
B.
C.
D.
2.每种原子都有自己的特征谱线，所以运用光谱分析可以鉴别物质和进行深入研究.氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为：，为氢原子基态能量，h为普朗克常量，c为光在真空中的传播速度.锂离子的光谱中某个线系的波长可归纳成一个公式：为锂离子基态能量，经研究发现这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同.由此可以推算出锂离子基态能量与氢原子基态能量的比值为(
)
A.3
B.6
С.9
D.12
3.如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子a，当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子b，则下列判断正确的是(
)
A.光子a的能量大于光子b的能量
B.光子a的波长小于光子b的波长
C.光子a可能使处于能级的氢原子电离
D.若a为可见光，则b不可能为紫外线
4.许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径.利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理.已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中.1885年，巴耳末对当时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，这个公式为.式中R叫里德伯常量，这个公式称为巴耳末公式.用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为(
)
A.
B.
C.
D.
5.如图所示是某原子的能级图，为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列各选项的光谱中，谱线从左向右的波长依次增大，则为该原子光谱的是(
)
A.
B.
C.
D.
6.使某种金属X发生光电效应所需的光子最小的能量为2.60
eV.已知一群氢原子处于量子数的激发态，其能级如图所示.这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光.那么，若用这些氢原子辐射的光照射这种金属X，能够使这种金属X发生光电效应的不同频率的光有(
)
A.一种
B.两种
C.三种
D.四种
7.如图所示为氢原子能级图，分别表示电子处于三种不同能级跃迁时放出的光子，其中(
)
A.频率最高的是B
B.波长最短的是C
C.频率最高的是A
D.波长最长的是B
8.如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，为某条轨迹上的三个点，其中两点距金原子核的距离相等.下列说法正确的是(
)
A.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论
B.大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向返回
C.从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先减小后增大
D.α粒子经过两点时动能相等
9.如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于n=4能级的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中能向外发出几种频率的光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠有几种能使其产生光电效应（
）
A.6、3
B.6、4
C.4、3
D.4、4
10.如图为卢瑟福的粒子散射实验,①、②两条线表示实验中粒子运动的轨迹,则沿③所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为(???
)
A.轨迹a
B.轨迹b
C.轨迹c
D.轨迹d
11.粒子散射实验又称金箔实验、实验或卢瑟福粒子散射实验，实验装置如图所示。通过该实验，我们可以知道(
)
A.该实验证实了汤姆孙的“西瓜模型”是正确的
B.大多数粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响
C.原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中
D.占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内
12.用粒子轰击铝核，产生磷核和粒子，磷核具有放射性，它衰变后变成硅核和粒子，则粒子和粒子分别是(
)
A．质子、电子
B．质子、正电子
C．中子、正电子
D．中子、电子
13.氢原子从能级跃迁到能级时辐射红光的频率为,从能级跃迁到能级时吸收紫光的频率为,已知普朗克常量为,若氢原子从能级跃迁到能级,则(??
)
A.吸收光子的能量为
B.辐射光子的能量为
C.吸收光子的能量为
D.辐射光子的能量为
14.氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(
)
A.
B.
C.
D.
答案以及解析
1.答案：A
解析：设μ氢原子吸收能量后从能级跃迁到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能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其他较低的激发态时μ氢原子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，故总共可以产生的辐射光子的种类为，解得，即μ氢原子吸收能量后先从能级跃迁到能级，然后从能级向低能级跃迁，辐射的光子按能量从小到大的顺序排列为，，所以能量E与相等，A正确.
2.答案：C
解析：因为锂离子这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同，则可知对应的各个波长都是相同的，由数学知识可知，可得，故选C.
3.答案：C
解析：氢原子从能级跃迁到能级时的能量差小于从能级跃迁到能级时的能量差，根据知，光子a的能量小于光子b的能量，所以光子a的频率小于光子b的频率，光子a的波长大于光子b的波长，选项A、B错误；根据知，光子a的能量大于处于能级的氢原子的电离能，所以可能使处于能级的氢原子电离，选项C正确；因为光子a的频率小于光子b的频率，所以若a为可见光，则b有可能为紫外线，选项D错误.
4.答案：C
解析：巴耳末系是电子从高能级跃迁到第2能级产生的光谱，这里可以取第3能级跃迁到第2能级来计算，光子的能量为，该光子的波长的倒数为，该光子的频率为，所以由可解得，故选C.
5.答案：C
解析：由（为光的频率）、可知，从第3能级跃迁到第1能级，能级差最大，知光的频率最大，波长最短；从第3能级跃迁到第2能级，能级差最小，知光的频率最小，波长最长，所以波长依次增大的顺序为.故C正确，A、B、D错误.
6.答案：B
解析：大量氢原子处于量子数的激发态时，能够向外辐射三种频率的光，一是由到，光子的能量为；二是由到，光子的能量为；三是由到，光子的能量为；这三种光的能量能够大于2.60
eV的只有两种，故能够使这种金属X发生光电效应的不同频率的光有两种，选项B正确.
7.答案：A
解析：根据玻尔理论可知A光子的能量，B光子的能量，C光子的能量，所以B光子的能量最大，频率最大，C光子能量最小，频率最小，由可知，波长与频率成反比，则B光子波长最短，C光子波长最长，选项A正确，B、C、D均错误。
8.答案：D
解析：卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，建立了原子的核式结构模型，选项A错误；根据α粒子散射实验现象可知，大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，选项B错误；α粒子受到电场力作用时，根据电场力做功特点可知，α粒子从a经过b运动到c的过程中，电场力先做负功后做正功，所以α粒子的电势能先增大后减小，选项C错误；由于两点距金原子核的距离相等，所以两点电势相等，根据可知α粒子在a、c两点电势能相等，根据能量守恒定律可知α粒子在两点动能相等，选项D正确.
9.答案：B
解析：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发出光子，可以释放6种不同能量的光子，从n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.75eV，从n=4跃迁到n=2，辐射的光子能量为2.55eV，由n=4跃迁到n=3，辐射的光子能量为0.66eV，从n=3跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.09eV，从n=3跃迁到n=2，辐射的光子能量为1.89eV，由n=2跃迁到n=1，辐射的光子能量为10.2eV，可见有4种光子能量大于金属的逸出功，所以有4种频率的光能使金属钠发生光电效应，故B正确，ACD错误。故选B。
10.答案：A
解析：卢瑟福通过粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型,该实验的现象为:绝大多数粒子几乎不发生偏转,少数粒子发生了较大的角度偏转,极少数粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°,有的甚至几乎达到180°,被反弹回来),据此可得出沿③所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹.
卢瑟福通过粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型,正电荷全部集中在原子核内,
粒子带正电,同种电荷相互排斥,所以沿③所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为a,因离原子核越近,受到的库仑斥力越强,则偏转程度越强,故A正确,BCD错误.故选:A.
11.答案：D
解析：ACD、正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中是汤姆孙的认为，卢瑟福设计了粒子散射证明带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分集中在很小的空间范围，从而证明汤姆孙的“西瓜模型”是错误的，故AC错误，D正确；
B、当粒子穿过原子时，电子对粒子影响很小，影响粒子运动的主要是原子核，离核远则粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故B错误；
故选：D。
12.答案：C
解析：根据质量数和电荷数守恒可知：，所以的质子数为0，质量数为1，是中子；，所以的质子数为1，质量数为0，是正电子，C正确。
故选C
13.答案：D
解析：由题意可知:
,.因为紫光的频率大于红光的频率,所以,即能级的能量大于能级的能量,氢原子从能级跃迁到能级时向外辐射能量,其值为,D正确.
14.答案：C
解析：假设基态的氦离子吸收,当光子能量大于等于基态能量时,将被处于基态离子吸收并能使其电离,故A错误;
假设基态的氦离子吸收,能量为,所以能跃迁到第4能级,能被吸收.故B错误;
假设基态的氦离子吸收,能量为,所以不能被吸收发生跃迁.所以C选项是正确的;由能级示意图可以知道:第2能级和基态能级差为:,所以光子能量能被吸收,故D错误;
本题选不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的,所以C选项是正确的.
