2016-2017學年高二物理下學期課時規(guī)范訓練40

章末檢測(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題共6小題，每小題5分，共30分)1．以下說法中符合湯姆生原子模型的是 ()．A．原子中的正電荷部分均勻分布在原子中B．原子中的正電荷部分集中在很小的體積內(nèi)C．電子在原子內(nèi)可以自由運動D．電子在原子內(nèi)不能做任何運動解析原子的核式結(jié)構(gòu)是盧瑟福提出的，不是湯姆生．答案A2．氫原子光譜中巴耳末系中最短波長是 ()．A.eq\f(4,R) B.eq\f(4,3)RC．R D.eq\f(R,2)解析根據(jù)巴耳末公式有eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，λ＝eq\f(1,R\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2))))，當n＝∞時，最短波長為eq\f(1,\f(1,4)R)＝eq\f(4,R)，A選項正確．答案A3．氫原子中核外電子從第2能級躍遷到基態(tài)時，輻射的光照射在某金屬上時能產(chǎn)生光電效應．那么，處于第3能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射出的各種頻率的光可能使此金屬板發(fā)生光電效應的至少有 ()．A．1種 B．2種C．3種 D．4種解析原子在躍遷時發(fā)出的光子頻率由始、末能級能量之差決定，即hν＝Em－En，且能級越高，相鄰能級間的差值越小(在氫原子能級圖上表現(xiàn)為上密下疏的特點)．發(fā)生光電效應的條件是照射光的頻率要大于該金屬的極限頻率．本題未知該金屬的極限頻率，但可以用比較的辦法來確定肯定能發(fā)生光電效應的頻率．氫原子由高能級E3向低能級躍遷的可能情形為3→1、3→2、2→1三種．其中3→1發(fā)出的光子頻率大于2→1發(fā)出光子的頻率，3→2發(fā)出的光子頻率小于2→1發(fā)出的光子頻率，已知2→1發(fā)出的光子能發(fā)生光電效應，則3→1發(fā)出的光子一定能使該金屬發(fā)生光電效應，而3→2發(fā)出的光子無法判定是否能發(fā)生光電效應．因此輻射出的三種頻率的光能使此金屬板發(fā)生光電效應的至少有2種．答案B4．下列說法不正確的是 ()．A．電子的發(fā)現(xiàn)表明原子核有復雜結(jié)構(gòu)B．電子的發(fā)現(xiàn)表明原子有復雜結(jié)構(gòu)C．α粒子散射實驗證明了原子的核式結(jié)構(gòu)D．氫原子光譜表明氫原子的能量是不連續(xù)的答案A5．(2011·大綱卷全國)已知氫原子的基態(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2，3，….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長為 ()．A．－eq\f(4hc,3E1) B．－eq\f(2hc,E1)C．－eq\f(4hc,E1) D．－eq\f(9hc,E1)解析依題意可知第一激發(fā)態(tài)能量為E2＝eq\f(E1,22)，要將其電離，需要的能量至少為ΔE＝0－E2＝hν，根據(jù)波長、頻率與波速的關(guān)系c＝νλ，聯(lián)立解得最大波長λ＝－eq\f(4hc,E1)，選項C正確．答案C6．氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級放出光子的頻率為ν，則它從基態(tài)躍遷到n＝4的能級吸收的光子頻率為 ()．A.eq\f(4,9)ν B.eq\f(3,4)νC.eq\f(25,16)ν D.eq\f(27,4)ν解析氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級，hν＝E3－E2＝eq\f(E1,9)－eq\f(E1,4)＝－eq\f(5,36)E1①則從基態(tài)躍遷到n＝4的能級，吸收光子能量hν′＝E4－E1＝eq\f(E1,16)－E1＝－eq\f(15,16)E1②由①②得ν′＝eq\f(27,4)ν，選項D正確．答案D二、雙項選擇題(本題共5小題，每小題7分，共35分)7．欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是 ()．A．用10.2eV的光子照射B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射D．用10eV的光子照射解析由氫原子能級圖算出只有10.2eV為第2能級與基態(tài)之間的能級差．大于13.6eV的光子能使氫原子電離．答案AC8．已知氫原子處于激發(fā)態(tài)的能量En＝eq\f(E1,n2)，式中E1為基態(tài)的能量E1＝－13.6eV.對于處于n＝4激發(fā)態(tài)的一群氫原子來說，可能發(fā)生的輻射是 ()．A．能夠發(fā)出五種能量不同的光子B．能夠發(fā)出六種能量不同的光子C．發(fā)出的光子的最大能量是12.75eV，最小能量是0.66eVD．發(fā)出的光子的最大能量是13.6eV，最小能量是0.85eV解析最大能量是從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，最小能量是從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到n＝3激發(fā)態(tài)．答案BC9．氫原子的能級圖如圖1所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62eV～3.11eV.下列說法中正確的是 ()．A．處于n＝3能級的氫原子不能吸收任意頻率的紫外線，發(fā)生電離B．大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應圖1C．大量處于n圖1可能發(fā)出6種不同頻率的光D．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3種不同頻率的可見光解析處于n＝3能級的氫原子能量E3＝－1.51eV，依題意知，任意頻率的紫外線能量E紫>3.11eV，則E紫>E3，故可使之電離，A項正確．大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，放出的能量E<1.51eV，該能量E略小于紅光的能量，故應為紅外線，故B項正確．處于n＝4能級向低能級躍遷時，可能發(fā)出的光有Ceq\o\al(2,4)＝6種，故C項正確、D項錯誤．答案BC圖210．氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子．已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4eV，氦離子能級的示意圖如圖2所示．在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是()．圖2A．40.8eV B．43.2eVC．51.0eV D．54.4eV解析要吸收光子發(fā)生躍遷需要滿足一定的條件，即吸收的光子的能量必須是任兩個能級的差值，40.8eV是第一能級和第二能級的差值，51.0eV是第一能級和第四能級的差值，54.0eV不是電子電離需要吸收的能量，選項A、C均可以，而B、D選項不滿足條件，所以本題選擇B、D選項．答案BD11．對α粒子散射實驗裝置的描述，下列說法正確的是 ()．A．主要實驗器材有：放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡B．金箔的厚薄對實驗無影響C．如果改用鋁箔就不能發(fā)生散射現(xiàn)象D．實驗裝置應放在真空中解析α粒子散射實驗是指用α粒子轟擊很薄的金箔物質(zhì)層，通過觀察α粒子穿過物質(zhì)層后的偏轉(zhuǎn)情況，獲得原子結(jié)構(gòu)的信息．為準確觀察α粒子的偏轉(zhuǎn)情況，熒光屏和顯微鏡能夠圍繞金箔轉(zhuǎn)動，且整個裝置放在真空環(huán)境中．金箔厚度不同，α粒子穿過時所遇金原子數(shù)目不同，對散射產(chǎn)生影響不同；若改用鋁箔，由于鋁原子核質(zhì)量、電荷量較小，使散射受影響，但仍能發(fā)生散射，故A、D正確，B、C錯誤．答案AD三、非選擇題(本題共4小題，共35分)12．(5分)(2010·海南)能量為Ei的光子照射基態(tài)氫原子，剛好可使該原子中的電子成為自由電子．這一能量Ei稱為氫的電離能．現(xiàn)用一頻率為ν的光子從基態(tài)氫原子中擊出了一電子，該電子在遠離核以后速度的大小為________(用光子頻率ν、電子質(zhì)量m、氫原子的電離能Ei和普朗克常量h表示)．解析由能量守恒定律得eq\f(1,2)mv2＝hν－Ei，解得電子速度為v＝eq\r(\f(2（hν－Ei）,m)).答案eq\r(\f(2（hν－Ei）,m))13．(8分)(2010·江蘇)已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為－3.40eV和－1.51eV，金屬鈉的截止頻率為5.33×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.請通過計算判斷，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)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應．解析氫原子發(fā)出的光子能量E＝E3－E2代入數(shù)據(jù)得E＝1.89eV金屬鈉的逸出功W0＝hνc，代入數(shù)據(jù)得W0＝2.3eV因為E<W0，所以不能發(fā)生光電效應．答案不能14．(10分)圖3為氫原子最低的四個能級．氫原子在這些能級之間躍遷，所輻射的光子頻率最多有幾種？其中最小頻率等于多少？圖3解析根據(jù)譜線種數(shù)公式，頻率種數(shù)最多為N＝eq\f(n（n－1）,2)＝eq\f(4×（4－1）,2)＝6.從能級E4躍遷到E3，輻射的光子能量最小，頻率最低，且為νmin＝eq\f(E4－E3,h)＝eq\f([－0.85－（－1.51）]×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz＝1.6×1014Hz.答案61.6×1014Hz15．(12分)處于n＝3的氫原子能夠自發(fā)地向低能級躍遷，(1)躍遷過程中電子動能和原子能量如何變化？(2)可能輻射的光子波長是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)解析(1)電子從外軌道躍遷至內(nèi)軌道，半徑變小，由于keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，則Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r)，由此可知動能增大；在此過程中，原子向外輻射光子，因此原子能量減少．(2)原子的可能躍遷及相應波長①從n＝3到n＝2而E3＝－1.51eV，E2＝－3.4eV由hν＝heq\f(c,λ)＝Em－En得λ1＝eq\f(hc,E3－E2)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,1.89×1.6×10－19)m＝6.58×10－7m②從n＝3到n＝1而E1＝－13.60eVλ2＝eq\f(hc,E3－E1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,12.09×1.6×10－19)m＝1.03×10－7m③從n＝2到n＝1，則λ3＝eq\f(hc,E2－E1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,10.2×1.6×10－19)m＝1.22×10－7m.答案(1)電子動能增大，原子能量減少(2)6.58×10－7m1.03×10－7m1.22×