新教材2023-2024學年高中物理第4章原子結(jié)構(gòu)測評選擇性

第4章測評(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.下列說法正確的是()A.原子的核式結(jié)構(gòu)模型是湯姆孫建立起來的B.在α粒子散射實驗中,絕大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)C.玻爾模型能夠解釋所有原子的光譜現(xiàn)象D.玻爾認為,電子的軌道是量子化的,原子的能量也是量子化的2.下列對于氫原子光譜實驗規(guī)律的認識正確的是()A.因為氫原子核外只有一個電子,所以氫原子只能產(chǎn)生一種波長的光B.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長不連續(xù)的譜線C.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線D.氫原子產(chǎn)生的光的波長大小與氫氣放電管放電強弱有關(guān)3.某原子的部分能級圖如圖所示,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光。在下列該原子光譜的各選項中,譜線從左向右的波長依次增大,則可能正確的譜線是()4.有兩個質(zhì)量為m、均處于基態(tài)的氫原子A、B,A靜止,B以速度v0與A發(fā)生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一條直線上,碰撞過程中部分動能有可能被某一氫原子吸收,從而使該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),然后此原子向低能級躍遷,并放出光子。若氫原子碰撞后放出一個光子,已知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0),則速度v0至少為()A.-E1m B.-2E1二、多項選擇題:本題共4小題,每小題6分,共24分。每小題有多項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有錯選的得0分。5.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學說可以解決的問題是()A.解釋α粒子散射現(xiàn)象B.用α粒子散射的實驗數(shù)據(jù)估算原子核的大小C.結(jié)合經(jīng)典電磁理論,解釋原子的穩(wěn)定性D.結(jié)合經(jīng)典電磁理論,解釋氫原子光譜6.氫原子的能級圖如圖所示,一群處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時可輻射出3種頻率的光子。下列給出的不同光子能量的入射光,可以讓處于該激發(fā)態(tài)的氫原子電離的是()A.0.66eV B.0.85eV C.3.4eV D.13.6eV7.已知類氫結(jié)構(gòu)氦離子(He+)的能級圖如圖所示,根據(jù)能級躍遷理論可知()A.氦離子(He+)處于n=1能級時,能吸收45eV的能量躍遷到n=2能級B.大量處在n=3能級的氦離子(He+)向低能級躍遷,只能發(fā)出3種不同頻率的光子C.氦離子(He+)從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出光子的波長大D.若氦離子(He+)從n=2能級躍遷到基態(tài),釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng),則從n=4能級躍遷到n=2能級釋放的光子一定也能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)8.用具有一定動能的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子,使這些氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為n(n>2)的激發(fā)態(tài),此時出現(xiàn)的氫光譜中有N條譜線,其中波長的最大值為λ?，F(xiàn)逐漸提高入射電子的動能,當動能達到某一值時,氫光譜中譜線數(shù)增加到N'條,其中波長的最大值變?yōu)棣?。下列各式可能正確的是()A.N'=N+n B.N'=N+n1C.λ'>λ D.λ'<λ三、非選擇題:共60分?？忌鶕?jù)要求作答。9.(4分)一個處于基態(tài)的氫原子吸收光子后,躍遷到另一定態(tài),電子繞原子核運動的動能將會,電子繞原子核運動的頻率將會。(均選填“增大”或“減小”)

10.(4分)氫原子的核外電子由離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時,核外電子受力變(選填“大”或“小”),原子的能量(選填“減少”或“增加”),電子的動能(選填“減少”或“增加”),氫原子要(選填“吸收”或“輻射”)一定頻率的光子。

11.(6分)一群氫原子處于n=4的能級狀態(tài),氫原子的能級圖如圖所示。(1)氫原子由量子數(shù)n=4的能級躍遷到n=2的能級時輻射光子的能量是eV;

(2)用(1)中的光子照射下表中幾種金屬,金屬能發(fā)生光電效應(yīng),發(fā)生光電效應(yīng)時,發(fā)射光電子的最大初動能是eV。

金屬銫鈣鎂鈦逸出功W0/eV1.92.73.74.112.(6分)美國物理學家密立根利用實驗最先測出了電子的電荷量,該實驗被稱為密立根油滴實驗。如圖所示,兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正、負極相連接,板間產(chǎn)生勻強電場,方向豎直向下,板間油滴P由于帶負電懸浮在兩板間保持靜止。(1)若要測出該油滴的電荷量,需要測出的物理量有。

A.兩板的長度L B.油滴質(zhì)量mC.兩板間的電壓U D.兩板間的距離d(2)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量q=(已知重力加速度為g)。

(3)若要使原本靜止的油滴落到下極板,則下列做法可以達到目的的有。

A.保持兩極板電壓不變,把下極板向下移B.斷開電源,把下極板向右移C.斷開電源,把下極板向下移D.斷開電源,把下極板向上移13.(10分)湯姆孫1897年用陰極射線管測量了電子的比荷(電子電荷量與質(zhì)量之比),其實驗原理如圖所示。電子流平行于極板射入,極板P、P'間同時存在勻強電場E和垂直紙面向里的勻強磁場B時,電子流不會發(fā)生偏轉(zhuǎn);極板間只存在垂直紙面向里的勻強磁場B時,電子流穿出平行板電容器時的偏轉(zhuǎn)角θ=115rad。已知極板長L=3.0×102m,電場強度大小為E=1.5×104V/m,磁感應(yīng)強度大小為B=5.0×10414.(12分)將氫原子電離,就是從外部給電子能量,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。(電子電荷量e=1.6×1019C,電子質(zhì)量me=0.91×1030kg)(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)若用波長為200nm的紫外線照射(1)中的氫原子,求氫原子電離后電子的速度。15.(18分)氫原子處于基態(tài)時,原子的能量為E1=13.6eV,當處于n=3的激發(fā)態(tài)時,能量為E3=1.51eV,普朗克常量h=6.63×1034J·s。(1)當氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時,向外輻射的光子的波長是多少?(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照射原子?(3)若有大量的氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),則在躍遷過程中最多能釋放出幾種頻率的光子?其中波長最長是多少?

第4章測評1.D湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子,提出了“葡萄干面包”原子模型,原子的核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福建立起來的,故A錯誤;盧瑟福做α粒子散射實驗時發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進,只有極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),故B錯誤;玻爾模型只能夠解釋氫原子的光譜現(xiàn)象,故C錯誤;玻爾提出假設(shè):電子的軌道是量子化的,原子的能量也是量子化的,故D正確。2.B氫原子核外只有一個電子,氫原子只能產(chǎn)生一些特殊頻率的譜線,即產(chǎn)生一些特殊波長的光,A選項錯誤;氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長不連續(xù)的譜線,B選項正確;氫原子光譜是氫原子發(fā)射光子時形成的發(fā)射光譜,光譜都不是連續(xù)的,與亮度無關(guān),C選項錯誤;氫原子產(chǎn)生的光的波長大小與氫氣放電管放電強弱無關(guān),D選項錯誤。3.C根據(jù)ΔE=hν,ν=cλ,可知λ=cν=hc4.C由動量守恒定律有mv0=2mv,碰撞過程損失的動能為ΔE=12mv02-12·2mv2,由能級躍遷知識有ΔE至少為由n=2的能級躍遷至基態(tài)時的能量變化,則ΔE=E2E1=35.AB原子核很小,絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后幾乎沿原方向前進,極少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),故A正確;影響α粒子運動的主要是帶正電的原子核,而絕大多數(shù)的α粒子穿過原子時離核較遠,受到的庫侖斥力很小,運動方向幾乎沒有改變,只有極少數(shù)α粒子可能與核十分接近,受到較大的庫侖斥力,才會發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn),根據(jù)α粒子散射實驗,可以估算出原子核的直徑為1015~1014m,故B正確;盧瑟福的模型在經(jīng)典電磁理論下完全是不穩(wěn)定的,電子繞核運轉(zhuǎn)會輻射電磁波損失能量,故C錯誤;經(jīng)典理論中能量是連續(xù)變化的,如此說來原子光譜就應(yīng)該是連續(xù)譜,但是事實上原子光譜是線狀譜,故D錯誤。6.CD由題意知,一群處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時可輻射出3種頻率的光子,則由氫原子躍遷時輻射光子的種數(shù)Cn2=3,可知這群氫原子處于第三能級,而要使處于該能級的氫原子發(fā)生電離,則所吸收的能量必須大于該能級能量的絕對值,即必須大于17.BC吸收的光子能量等于兩能級間的能級差,才能發(fā)生躍遷,從n=1躍遷到n=2,吸收的光子能量為40.8eV,故A錯誤;大量處在n=3能級的氦離子(He+)向低能級躍遷,能發(fā)出3種不同頻率的光子,故B正確;由題圖可知,n=4和n=3的能級差小于n=3和n=2的能級差,則從n=4躍遷到n=3能級釋放的光子能量小于從n=3躍遷到n=2能級輻射的光子能量,所以從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出光子的頻率低,波長大,故C正確;從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為[13.6(54.4)]eV=40.8eV,若能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng),從n=4能級躍遷到n=2能級釋放的光子能量[3.4(13.6)]eV=10.2eV<40.8eV,不一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng),故D錯誤。8.AC氫原子處于n能級向較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時,可能產(chǎn)生的光譜線條數(shù)的計算公式為N=Cn2=n(n-1)2,設(shè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為n'的激發(fā)態(tài)時出現(xiàn)的氫光譜中有N'條譜線,若n'=n+1,N'=n(n+1)2=N+n,故A項正確。氫原子能級越高相鄰能級差越小,由9.答案減小減小解析基態(tài)的氫原子吸收光子后,半徑變大,由ke2r2=mv2r得Ek=12mv2=ke22r,即電子的動能減小;由k10.答案大減少增加輻射解析氫原子的核外電子由離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時,r減小,由庫侖定律知核外電子受力變大;由ke2r2=mv2r得Ek=12mv2=ke211.答案(1)2.55(2)銫0.65解析(1)氫原子由n=4的能級躍遷到n=2的能級時輻射光子的能量等于兩級間的能級差,即E=E4E2=[0.85(3.4)]eV=2.55eV。(2)E只大于銫的逸出功,故光子只有照射銫金屬才能發(fā)生光電效應(yīng)。根據(jù)光電效應(yīng)方程得,Ekm=hνW0=(2.551.9)eV=0.65eV。12.答案(1)BCD(2)mgdU解析(1)平行金屬板板間存在勻強電場,油滴恰好處于靜止狀態(tài),靜電力與重力平衡,則有mg=qE=qU所以需要測出的物理量有油滴質(zhì)量m,兩板間的電壓U,兩板間的距離d。故選B、C、D。(2)根據(jù)平衡條件可得mg=qE=qU則油滴的電荷量為q=mgdU(3)若要使原本靜止的油滴落到下極板,減小靜電力即可,保持兩極板間電壓U不變,把下極板向下移,則增大極板間距,根據(jù)E=Ud可知,電場強度減小,則靜電力減小,因此油滴可落到下極板,A正確;斷開電源,金屬板所帶電荷量Q不變,根據(jù)C=εrS4πkd,C=QU,E=13.答案1.3×1011C/kg解析無偏轉(zhuǎn)時,洛倫茲力和靜電力平衡,則eE=evB只存在磁場時,有evB=mv由幾何關(guān)系r=L偏轉(zhuǎn)角很小時,r=L聯(lián)立上述各式并代入數(shù)據(jù)得電子的比荷em=EθB2L=114.答案(1)8.21×1014Hz(2)9.95×105m/s解析(1)n=2時,E2=-13.622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=∞的軌道,n=∞時,E∞=0所以,要使處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子電離,電離能為ΔE=E∞E2=3.4eVν=ΔEh=3.4×1.(2)波長為200nm的紫外線一個光子所具有的能量E0=h·ν0=6.63×1034×3×=9.945×1019J電離能ΔE=3.4×1.6×1019J=5.44×1019J由能量守恒有hν0ΔE=12mev代入數(shù)值解得v