2024-2025學年高中物理第三章原子結構之謎章末質(zhì)量評估含解析粵教版選修3-5

PAGE8-章末質(zhì)量評估(三)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求，選對的得3分，選錯或不答的得0分)1．下列說法不正確的是()A．密立根通過對陰極射線探討發(fā)覺了電子B．盧瑟福通過α粒子散射試驗的探討發(fā)覺了原子的核式結構C．普朗克在探討黑體輻射問題提出了能量子假說D．玻爾的理論假設之一是原子能量的量子化解析：湯姆生通過對陰極射線的探討發(fā)覺了電子，而密立根測出了電子電量，故A錯誤；盧瑟福通過α粒子散射試驗的探討發(fā)覺了原子的核式結構，故B正確；普朗克在探討黑體輻射問題時提出了能量子假說，認為能量是一份份的，故C正確；玻爾的理論假設包括：軌道半徑的量子化和原子能量的量子化，故D正確．答案：A2．下列能揭示原子具有核式結構的試驗是()A．光電效應試驗 B．倫琴射線的發(fā)覺C．α粒子散射試驗 D．氫原子光譜的發(fā)覺解析：光電效應試驗說明白光的粒子性，倫琴射線的發(fā)覺說明X射線是一種比光波波長更短的電磁波，氫原子光譜的發(fā)覺促進了氫原子模型的提出．C正確．答案：C3．細致視察氫原子的光譜，發(fā)覺它只有幾條分別的不連續(xù)的亮線，其緣由是()A．氫原子只有幾個能級B．氫原子只能發(fā)出平行光C．氫原子有時發(fā)光，有時不發(fā)光D．氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的，所以對應的光的頻率也是不連續(xù)的解析：氫原子在不同的能級之間躍遷時，輻射出不同能量的光子，并且滿意E＝hν.能量不同，相應光子頻率不同，體現(xiàn)在光譜上是一些不連續(xù)的亮線．答案：D4．在盧瑟福提出原子核式結構的試驗基礎α粒子散射試驗中，大多數(shù)α粒子穿越金箔后仍舊沿著原來的方向運動，其較為合理的說明是()A．α粒子穿越金箔時距離原子核較近B．α粒子穿越金箔時距離原子核較遠C．α粒子穿越金箔時沒有受到原子核的作用力D．α粒子穿越金箔時受到原子與電子的作用力構成平衡力解析：依據(jù)α粒子散射試驗現(xiàn)象，盧瑟福提出了原子的核式結構，認為原子的中心有一個很小的核，聚集了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，當大多數(shù)α粒子穿越金箔時距離金原子核較遠，所以受到原子核的作用力較小，大多數(shù)α粒子仍舊沿著原來的方向運動，選項B正確．答案：B5．依據(jù)玻爾理論，在氫原子中，量子數(shù)n越大，則()A．電子軌道半徑越小 B．核外電子運動速度越大C．原子能量越大 D．電勢能越小解析：由rn＝n2r1可知A錯誤；氫原子在n能級的能量En與基態(tài)能量E1關系為En＝eq\f(E1,n2).因為能量E1為負值，所以n越大，則En越大，所以C正確；核外電子繞核運動所需的向心力由庫侖力供應keq\f(e2,req\o\al(2,n))＝eq\f(mveq\o\al(2,n),rn).可知rn越大，速度越小，則B錯誤；由E＝Ek＋Ep可知D錯誤．答案：C6．人們在探討原子結構時提出過很多模型，其中比較出名的是棗糕模型和核式結構模型，它們的模型示意圖如圖所示．下列說法中正確的是()A．α粒子散射試驗與棗糕模型和核式結構模型的建立無關B．科學家通過α粒子散射試驗否定了棗糕模型，建立了核式結構模型C．科學家通過α粒子散射試驗否定了核式結構模型，建立了棗糕模型D．科學家通過α粒子散射試驗否定了棗糕模型和核式結構模型，建立了玻爾的原子模型解析：α粒子散射試驗與核式結構模型的建立有關，通過該試驗，否定了棗糕模型，建立了核式結構模型，故B正確．答案：B7．關于α粒子散射試驗，下列說法中正確的是()A．絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過金箔后，發(fā)生了角度不太大的偏轉(zhuǎn)B．α粒子在接近原子核的過程中，動能削減，電勢能削減C．α粒子離開原子核的過程中，動能增大，電勢能也增大D．對α粒子散射試驗的數(shù)據(jù)進行分析，可以估算出原子核的大小解析：由于原子核很小，α粒子非常接近它的機會很少，所以絕大多數(shù)α粒子基本上仍按直線方向前進，只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)．從α粒子散射試驗數(shù)據(jù)可以估計出原子核的大小約為10－15m．由此可知A錯誤，D正確．用極端法，設α粒子向金核射去，如圖所示．可知α粒子接近原子核時，克服電場力做功，所以其動能削減，電勢能增加；當α粒子遠離原子核時，電場力做功，其動能增加，電勢能削減，所以選項B、C都錯．答案：D8．用紫外線照耀一些物質(zhì)時，會發(fā)生熒光效應，即物質(zhì)發(fā)出可見光．這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量改變分別為ΔE1和ΔE2.下列關于原子這兩次躍遷的說法中正確的是()A．先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|ΔE1|<|ΔE2|B．先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|ΔE1|>|ΔE2|C．兩次均向高能級躍遷，且|ΔE1|>|ΔE2|D．兩次均向低能級躍遷，且|ΔE1|<|ΔE2|解析：物質(zhì)原子汲取紫外線，由低能級向高能級躍遷，處于高能級的原子再向低能級躍遷，發(fā)出可見光，因紫外線光子能量大于可見光的光子能量，故|ΔE1|>|ΔE2|，B正確．答案：B9．氫原子從能量為E1的較高激發(fā)態(tài)躍遷到能量為E2的較低激發(fā)態(tài)，設真空中的光速為c，則()A．汲取光子的波長為eq\f(c（E1－E2）,h)B．輻射光子的波長為eq\f(c（E1－E2）,h)C．汲取光子的波長為eq\f(ch,E1－E2)D．輻射光子的波長為eq\f(ch,E1－E2)解析：由玻爾理論的躍遷假設，當氫原子由較高的能級向較低的能級躍遷時輻射光子，故A、C錯；由關系式ν＝eq\f(E1－E2,h)和λ＝eq\f(c,ν)，得輻射光子的波長λ＝eq\f(ch,E1－E2)，故B錯，D對．答案：D10．處于n＝3的激發(fā)態(tài)的大量氫原子向基態(tài)躍遷的過程中，只有一種光子不能使某金屬W產(chǎn)生光電效應，則下列說法正確的是()A．不能使金屬W產(chǎn)生光電效應的是從n＝3激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子B．不能使金屬W產(chǎn)生光電效應的是從n＝2激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子C．若光子從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到n＝3激發(fā)態(tài)，肯定不能使金屬W產(chǎn)生光電效應D．若光子從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到n＝2激發(fā)態(tài)，肯定不能使金屬W產(chǎn)生光電效應解析：只有光子能量大于金屬逸出功時才能發(fā)生光電效應，從n＝3能級向n＝2能級躍遷時間子能量最小，A、B錯誤；因E42>E32，故可能發(fā)生光電效應，D錯誤；E43<E32，不能發(fā)生光電效應，C正確．答案：C二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)11．下列說法中，正確的是()A．湯姆生精確地測出了電子電荷量e＝1.60217733×10－19CB．電子電荷量的精確值是密立根通過“油滴試驗”測出的C．湯姆生油滴試驗更重要的發(fā)覺是：電荷量是量子化的，即任何電荷量只能是e的整數(shù)倍D．通過試驗測得電子的荷質(zhì)比及電子電荷量e的值，就可以確定電子的質(zhì)量解析：密立根油滴試驗測出了電子的電量，故A錯誤，B正確；元電荷一個電量的單位，全部帶電物體的電荷量均為元電荷電量的整數(shù)倍，是密立根發(fā)覺的，故C錯誤，D正確．答案：BD12．19世紀初，愛因斯坦提出光子理論，使得光電效應現(xiàn)象得以完備說明，玻爾的氫原子模型也是在光子概念的啟發(fā)下提出的．關于光電效應和氫原子模型，下列說法正確的是()A．光電效應試驗中，入射光足夠強就可以有光電流B．若某金屬的逸出功為W0，該金屬的截止頻率為eq\f(W0,h)C．保持入射光強度不變，增大入射光頻率，金屬在單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將減小D．一群處于第四能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，將向外輻射六種不同頻率的光子解析：發(fā)生光電效應的條件是入射光頻率大于極限頻率，并不是光足夠強，就能發(fā)生光電效應，故A錯誤；金屬的逸出功W0＝hν，得ν＝eq\f(W0,h)，故B正確；肯定強度的入射光照耀某金屬發(fā)生光電效應時，入射光的頻率越高，單個光子的能量值越大，光子的個數(shù)越少，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，故C正確；一群處于第四能級的氫原子向基態(tài)躍遷的過程中，依據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6，可知最多將向外輻射六種不同頻率的光子，故D正確．答案：BCD13．如圖所示為氫原子能級示意圖的一部分，依據(jù)玻爾理論，下列說法中正確的是()A．從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出電磁波的波長長B．處于n＝4的定態(tài)時電子的軌道半徑r4比處于n＝3的定態(tài)時電子的軌道半徑r3小C．從n＝4能級躍遷到n＝3能級，氫原子的能量減小，電子的動能增大D．從n＝3能級躍遷到n＝2能級時輻射的光子可以使逸出功為2.5eV的金屬發(fā)生光電效應解析：由題圖可知，從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射出的光子能量E1＝0.66eV，從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出光子能量E2＝1.89eV，依據(jù)E＝hν可知光子能量越小，光子頻率小，光子的波長越大，其中E2＝1.89eV<2.5eV，所以從n＝3能級躍遷到n＝2能級時輻射的光子不能使得逸出功為2.5eV的金屬發(fā)生光電效應，故A正確、D錯誤；依據(jù)玻爾理論，能級越高，半徑越大，所以處于n＝4的定態(tài)時電子的軌道半徑r4比處于n＝3的定態(tài)時電子的軌道半徑r3大，故B錯誤；從n＝4能級躍遷到n＝3能級，氫原子向外放射電子，能量減小，依據(jù)eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)可知，氫原子越大的半徑減小，則電子的動能增大，故C正確．答案：AC14.氫原子能級圖的一部分如圖所示，a、b、c分別表示氫原子在不同能級間的三種躍遷途徑，設在a、b、c三種躍遷過程中，放出光子的能量和波長分別是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，則()A．λb＝λa＋λc B.eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)C．λb＝λaλc D．Eb＝Ea＋Ec解析：Ea＝E3－E2，Eb＝E3－E1，Ec＝E2－E1，所以Eb＝Ea＋Ec，D正確；由ν＝eq\f(c,λ)得λa＝eq\f(hc,E3－E2)，λb＝eq\f(hc,E3－E1)，λc＝eq\f(hc,E2－E1)，取倒數(shù)后得到eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)，B正確．答案：BD三、非選擇題(本題共4小題，共54分．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最終答案的不能得分．答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)15．(12分)已知氫原子的能級公式En＝－eq\f(13.6,n2)eV(n＝1，2，3…)，某金屬的極限波長恰等于氫原子由n＝4能級躍遷到n＝2能級所發(fā)出的光的波長，現(xiàn)在用氫原子由n＝2能級躍遷到n＝1能級時發(fā)出的光去照耀，則從該金屬表面逸出的光電子最大初動能是多少電子伏？解析：由題意可知：E1＝－13.6eV，E2＝－3.4eV，E4＝－0.85eV，金屬的逸出功W0＝E4－E2＝－0.85eV－(－3.4)eV＝2.55eV，氫原子由n＝2能級躍遷到n＝1的能級發(fā)出的光子能量ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV，故用光子照耀金屬時間電子的最大初動能Ekm＝ΔE－W0＝10.2eV－2.55eV＝7.65eV.答案：7.65eV16．(14分)有大量的氫原子汲取某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)，已知氫原子處于基態(tài)時的能量為E1，則汲取光子的頻率ν是多少？當這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷發(fā)光時，可發(fā)出幾條譜線？輻射光子的能量分別為多少(答案用字母表示，已知普朗克常量h)?解析：據(jù)躍遷理論hν＝E3－E1，而E3＝eq\f(1,9)E1，所以ν＝eq\f(E3－E1,h)＝－eq\f(8E1,9h).由于是大量原子，可從n＝3躍遷到n＝1，從n＝3躍遷到n＝2，再從n＝2躍遷到n＝1，故應有三條譜線．光子能量分別為E3－E1，E3－E2，E2－E1，即－eq\f(8,9)E1，－eq\f(5,36)E1，－eq\f(3,4)E1.答案：見解析17.(14分)氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結構的氦離子．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所示，用一群處于第4能級的氦離子發(fā)出的光照耀處于基態(tài)的氫原子．則(1)氦離子發(fā)出的光子中，有幾種能使氫原子發(fā)生光電效應？(2)發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能最大是多少？解析：一群處于n＝4能級的氦離子躍遷時，一共發(fā)出N＝eq\f(n（n－1）,2)＝6種光子．由頻率條件hν＝Em－En知6種光子的能量分別是由n＝4到n＝3，hν1＝E4－E3＝2.6eV，由n＝4到n＝2，hν2＝E4－E2＝10.2eV，由n＝4到n＝1，hν3＝E4－E1＝51.0eV，由n＝3到n＝2，hν4＝E3－E2＝7.6eV，由n＝3到n＝1，hν5＝E3－E1＝48.4eV，由n＝2到n＝1，hν6＝E2－E1＝40.8eV，由發(fā)生光電效應的條件知，hν3、hν5、hν63種光子可使處于基態(tài)的氫原子發(fā)生光電效應．(2)由光電效應方程Ek＝hν－W0知，能量為51.0eV的光子使氫原子逸出的光電子最大初動能最大，將W0＝13.6eV代入Ek＝hν－W0，得Ek＝37.4