人教版高中物理(選修3-5)《原子結(jié)構(gòu)》同步測(cè)試題(含答案)

1、原子結(jié)構(gòu)測(cè)試題本試卷分為第I卷（選擇題）和第n卷（非選擇題）兩部分，滿分 100 ，考試時(shí)間 60 分鐘。第I卷（選擇題共40分）一、選擇題（ 本題共 10 小題，每小題 4 分，共 40 分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得 4 分，選對(duì)但不全的得2 分，有選錯(cuò)或不選的得 0 分。 ）1.關(guān)于a粒子散射實(shí)驗(yàn)的下列說法中正確的是（）A.在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進(jìn)， 少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)， 極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至被彈回接近180°B.使a粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來自帶負(fù)電的核外電子，當(dāng)a

2、粒子接近電子時(shí)，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C.實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分D.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷及全部質(zhì)量解析：A項(xiàng)是對(duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的正確描述，正確； B項(xiàng)，使a粒子偏轉(zhuǎn)的力是原子核對(duì)它的靜電排斥力，而不是電子對(duì)它的吸引力，故 B 錯(cuò)； C 項(xiàng)是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論之一的正確分析；原子核集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，因核外還有電子，故 D錯(cuò)。答案：A、 C2關(guān)于太陽光譜，下列說法正確的是()A.太陽光譜是吸收光譜B.太陽光譜中的暗線，是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時(shí)莫些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C.根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析太陽的物質(zhì)組成D.根據(jù)太陽光

3、譜中的暗線，可以分析地球大氣層中含有哪些元素解析：太陽光譜是吸收光譜。因?yàn)樘柺且粋€(gè)高溫物體，它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時(shí)，會(huì)被太陽大氣層中某些元素的原子吸收，因此我們觀察到的太陽光譜是吸收光譜，所以分析太陽的吸收光譜，可知太陽大氣層的物質(zhì)組成，而某種物質(zhì)要觀察到它的吸收光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否則會(huì)直接發(fā)光，由于地球大氣層的溫度很低，所以太陽光通過地球大氣層時(shí)不會(huì)被地球大氣層中的物質(zhì)原子吸收。 故選A、B。答案：A、 B1 有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是()A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜8 .氫原子光譜說明氫原子只發(fā)生特定頻率的光C.氫原子光譜說明氫原子能級(jí)是分立的D

4、.氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無關(guān)解析：氫原子的發(fā)射光譜是不連續(xù)的，只能發(fā)生特定頻率的光，說明氫原子的能級(jí)是分立的，選項(xiàng)B、C正確，根據(jù)玻爾理論可知，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：B、C9 .下列關(guān)于巴耳末公式q=R不一二的理解，正確的是入 2 n()A.此公式是巴耳末在研究氫光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的B.公式中n可取任意值，故氫光譜是連續(xù)譜C.公式中n只能取不小于3的整數(shù)值，故氫光譜是線狀譜D.公式不僅適用于氫光譜的分析，也適用于其他原子的光 譜分析解析：巴耳末公式只適用于氫原子光譜的分析，且 n只能取 大于等于3的整數(shù)，即 入不能取連續(xù)值，故氫原子光譜是線狀 譜。答案：A C10 英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用a

5、粒子轟擊金箔，為了解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他提生了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說。下面中O表示金原子核的位置，曲線ab和cd分別表示經(jīng)過金原子核附近的 O粒子的運(yùn) 動(dòng)軌跡，其中能正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是()解析:圖（十八）一1龍線上方的IV ，；曲線建研的 紈過營(yíng)同受T力一世龍線下方衲.粒子殳力向下答案：B、D11 根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提生了原子的核式結(jié)構(gòu)模 型，圖（十八）一2中虛線表示原子核所形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線，實(shí) 線表示一個(gè)a粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。在 a粒子從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過程中，下列說法中正確的是 （圖（十八）一2A.動(dòng)能先增大，后減小B.電勢(shì)能先減小，后增大C.電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零D.

6、加速度先變小，后變大解析：a粒子從a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)到達(dá)等勢(shì)點(diǎn)c的過程中電場(chǎng)力先 做負(fù)功、后做正功，a 粒子的電勢(shì)能先增加，后減小，回到同一 等勢(shì)線上時(shí)，電場(chǎng)力做的總功為零。故C項(xiàng)正確。答案：C7 .如圖（十八）一3所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)， 其中El為基態(tài),若氫原子A處于激發(fā)態(tài) 巳,氫原子B處于激發(fā)態(tài)R,則下列說法正確的是（圖（十八）一3A.原子A可能輻射由3種頻率的光子B.原子B可能輻射由3種頻率的光子C.原子A能夠吸收原子B發(fā)生的光子并躍遷到能級(jí)巳D.原子B能夠吸收原子 A發(fā)生的光子并躍遷到能級(jí)E4解析：原子A處于激發(fā)態(tài) E,它只能輻射一種頻率的光子； 原子B處于激發(fā)態(tài)E3,它可能由 曰到 巳 由

7、£到Ei,由曰到Ei, 發(fā)射三種頻率的光子；原子由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)時(shí)，只能吸收 具有能級(jí)差的能量的光子， 由以上分析可知，只有B項(xiàng)是正確的。答案：B8 .氫原子在某三個(gè)相鄰能級(jí)之間躍遷時(shí)，可發(fā)生三種不同波長(zhǎng)的輻射光。已知其中的兩個(gè)波長(zhǎng)分別為入1和入2,用入1 >入2則另一個(gè)波長(zhǎng)可能是（）A.入l+入2 B.入1 一入2D.入1入2解析：各種可能情況如圖所示,G (XrC八由 E= h 丫 = h丁知 人hc 1 1_ 入 1 入2E3- E1 E?- E?+ E2- E11 + 1入1+ 入 2hc 11_ 入 1 入2E2 E1 E? E - E3+E211 入 1 入 2

8、hc入2 入1hc 1 1E3-E2=曰EE2+E1 = J _ 工hc入2 入1綜上可知C、D正確答案：C、D9 .如圖（十八）一4所示為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射由若干不同頻率的光。關(guān)于這些光下列說法正確的是（）抖EfeV»040.R53 -1.5123.40】13.6圖（十八）一4A.最容易表現(xiàn)由衍射現(xiàn)象的光是由n=4能級(jí)躍遷到 n=1能級(jí)產(chǎn)生的B.頻率最小的光是由n= 2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的C.這些氫原子總共可輻射由3種不同頻率的光D.用n= 2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射曲的光照射逸由功為 6.34eV的金屬粕能發(fā)生光電效

9、應(yīng)解析：最容易發(fā)生衍射的應(yīng)是波長(zhǎng)最長(zhǎng)而頻率最小、能量最 低的光波，h 丫 = hc/入=&一En,對(duì)應(yīng)躍遷中能級(jí)差最小的應(yīng)為n=4到n=3,故A、B錯(cuò)。由C2可知處于n=4能級(jí)上的氫原子共 可輻射由C2= 6種不同頻率的光，故 C錯(cuò)。根據(jù)hv = E2Ei及發(fā) 生光電效應(yīng)的條件 h v nW/可知D正確。答案：D10 .以 子與氫原子核（質(zhì)子）構(gòu)成的原子稱為以氫原子（hydrogenmuonatom）,它在原子核物理的研究中有重要作用。如 圖（十八）一5為以氫原子的能級(jí)示意圖。假定用光子能量為 E的一束光照射容器中大量處于n=2能級(jí)的以氫原子，以氫原子吸收光子后，發(fā)生頻率為V 1、V

10、2、V 3、V 4、V 5和V 6的光，且頻率依次增大，則E等于（）圖（十八）一5A. h（ v 3 丫 i） B. h（ 丫 5+ 丫 6）C. hv3D. h v 4解析：以氫原子吸收光子后， 能發(fā)生六種頻率的光， 說明科 氫原子是從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，則吸收的光子的能量為 A E = E4 E2,巳一E2恰好對(duì)應(yīng)著頻率為 Y 3的光子，故光子的能量為 h V 30答案：C第n卷（非選擇題共60分）二、填空題。（共4小題，每小題5分，共20分。把答案直 接填寫在題中橫線上，不要求寫生演算過程。）11. （5分）大量的氫原子處于 n= 3的能級(jí)，可輻射由 種光子。若輻射的光子波長(zhǎng)入i入2

11、V，譜線強(qiáng)度與光子數(shù)目成正比，從第n能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)生的光子數(shù)均為該能級(jí)上原1子數(shù)的一則譜線的強(qiáng)度之比是。n 1解析：氫原子處于n= 3的能級(jí)，設(shè)原子數(shù)為 N,共有三種躍 遷方式，可輻射三種光子，如圖所示。從n= 3的能級(jí)躍遷時(shí)有兩種躍遷方式，各放生N個(gè)光子;處于n= 2能級(jí)的原子數(shù)為，向第一能級(jí)躍遷時(shí)只有一種躍 遷方式，放由 %光子，故譜線強(qiáng)度之比為1:1:1 。答案：3 1:1:112. （5分）密立根用噴霧的方法獲得了帶電液滴，然后把這 些帶有不同電荷量和質(zhì)量的液滴置于電場(chǎng)中，通過電場(chǎng)力和重力 平衡的方法最終測(cè)得了帶電液滴帶的電荷量。某次測(cè)量中，他得 到了如下數(shù)據(jù)，則可得由結(jié)論為：

12、O液滴編號(hào)電何g /C16.41 X10192199.70X10 1931.6 X10194194.82X10 19解析：由表格中的數(shù)值可得?=4，f=6, 1=1，2=3, 因此可得，電荷是量子化的，電荷的電荷量都是元電荷 e的整數(shù) 倍。答案：電荷是量子化的，電荷的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。13. （5分）如圖（十八）一6所示，圖甲是a、b、c、d四種元 素的線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以了解該 礦物中缺乏的是 o圖（十八）一6解析：將圖甲中的 a、b、c、d與圖乙對(duì)比可以看由，a、c 中的亮條紋在圖乙中已由現(xiàn)，而b、d中的亮條紋在圖乙中未由現(xiàn)，故該礦物質(zhì)中缺乏 b、d兩種元

13、素。答案：b元素和d元素14. （5分）氫原子的能級(jí)圖如圖（十八）一7所示。一群氫原子 處在n=4的能級(jí)上，向低能級(jí)躍遷時(shí)，一共輻射由 種 光子；用這些光子照射逸由功為 VW= 4.54eV的金屬鴇時(shí)，能使其 發(fā)生光電效應(yīng)的有 種光子。*跖V» fl50.M4 -0 腳3IJI1 -M1 圖（十八）一74X3 一解析：處在n= 4能級(jí)上的氫原子一共輻射由N= g一種=6種光子，能量大于 4.54eV的光子有4-1、3-1、2一1的三種光 子。答案：6 3三、計(jì)算題（共6小題，共40分。解答時(shí)應(yīng)寫由必要的文字 說明、方程式和重要演算步驟。只寫由最后答案的不能得分。有 數(shù)值計(jì)算的題，答案

14、中必須明確寫生數(shù)值和單位。）15. （6分）圖（十八）一8中給由氫原子最低的四個(gè)能級(jí)，氫 原子在這些能級(jí)之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有幾種？其 中最小的頻率等于多少赫茲？（保留兩位有效數(shù)字）«"V4 -0.853 -I-5L2 -3.401 -13.60圖（十八）一8 t ，n（ n 1） 4（4 1） t解析：不同頻率光子數(shù)為Nl= （ 2 ）= （ 2 ）=6種。A Emin= E4曰=h m min ,_E4-E3_ -0.85 ( 1.51) X1.6 XI。19v min= h =6.63 X 10 -34Hz= 1.6 X1014Hz。答案：6 種 1.6X1

15、014Hz16. (6分)2010年高考江蘇卷已知?dú)湓犹幵诘谝?、第?激發(fā)態(tài)的能級(jí)分別為3.40eV和1.51eV ,金屬鈉的截止頻率為 5.53 x 1014Hz,普朗克常量h = 6.63 X 10 34J - s。請(qǐng)通過計(jì)算判斷,氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)生的光照射金 屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。解析：氫原子放生的光子能量E= EE,代入數(shù)據(jù)得 E=1.89eV金屬鈉的逸由功 VW= hvc,代入數(shù)據(jù)得VW= 2.3eV因?yàn)镋W 所以不能發(fā)生光電效應(yīng)。答案：不能17. （7分）美國(guó)科學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)首次測(cè)得電子的 電量。油滴實(shí)驗(yàn)的原理如圖（十八）一9所示，兩塊水平放

16、置的平 行金屬板與電源相連，上、下板分別帶正、負(fù)電荷。油滴從噴霧 器噴由后，由于摩擦而帶電，經(jīng)上板中央小孔落到兩板間的勻強(qiáng) 電場(chǎng)中，通過顯微鏡可以觀察到油滴的運(yùn)動(dòng)情況，兩金屬板間的 距離為d,忽略空氣對(duì)油滴的浮力和阻力作用。I O圖（十八）一9（1）調(diào)節(jié)兩金屬板間的電勢(shì)差 U,當(dāng)U= U時(shí)，使得某個(gè)質(zhì)量 為m的油滴恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求該油滴所帶的電荷量；（2）若油滴進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度可以忽略，當(dāng)兩金屬板間的 電勢(shì)差U= U1時(shí)，觀察到某個(gè)質(zhì)量為 m的油滴進(jìn)入電場(chǎng)后做勻加 速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到下極板，求此油滴所帶的電荷量。解析：（1）質(zhì)量為m的油滴恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則其所受重力與庫侖

17、力平衡,則mg=與,得q=mgd。1 02d 質(zhì)定為m的油滴向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，d=gat ,得a=1若油滴帶正電，所受庫侖力方向向下，由牛頓第二定律得U1mg+qd=->g,到達(dá)下極板的時(shí)間很短，難以精確測(cè)量，與事實(shí) m不符，則油滴帶負(fù)電,受到庫侖力的方向豎直向上，由牛頓第二定律 mgq：= ma,左力/口md2d斛得q g 2 oUitmgd答案：（1）-U0md2d 1rg-f18. （7分）根據(jù)巴耳末公式，指由氫原子光譜在可見光的范圍內(nèi)波長(zhǎng)最長(zhǎng)的2條譜線，其波長(zhǎng)分別為484.85 x 109m,求所又力立的 n。654.55 X 10 -9m 和解析：根據(jù)巴耳末公式1二=1.10

18、X10 7X654.55 X10 91122-評(píng)所以n1 = 3,1二=1.10 X10 7X484.85 X10 911夕一謂，所以2112答案：3 419. （7分）將氫原子電離，就是從外部給電子以能量，使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子(1)若要使n= 2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子?(2)若用波長(zhǎng)200nm的紫外線照射氫原子，則電子飛到離核無窮遠(yuǎn)處的速度多大？(電子電量e=1.6 X1019C,電子質(zhì)量 m= 0.91 X。30kg)13.6斛析：(1) n=2 時(shí)，E2 = ？2 eV= - 3.4eV所謂電離，就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷 到n=00的軌道，n=°°時(shí)，E-=0。所以，要使處于n= 2激發(fā)態(tài)的原子電離， 電離能為AE= Er£=3.4eV3.鼠；6*/Hz=