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人教版物理选修3-5作业:第18章 单元检测 .docx

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人教版物理选修3-5作业:第18章 单元检测 .docx
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第十八章 原子结构
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分)
1.在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中,下列说法正确的是(  )
A.α粒子一直受到金原子核的斥力作用
B.α粒子的动能不断减小
C.α粒子的电势能不断增大
D.α粒子发生散射,是与电子碰撞的结果
2.玻尔的原子模型解释原子的下列问题时,和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是
(  )
A.电子绕核运动的向心力,就是电子与核间的静电引力
B.电子只能在一些不连续的轨道上运动
C.电子在不同轨道上运动的能量不同
D.电子在不同轨道上运动时,静电引力不同
3.关于密立根“油滴实验”的科学意义,下列说法正确的是(  )
A.证明电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物质单元
B.提出了电荷分布的量子化观念
C.证明了电子在原子核外绕核转动
D.为电子质量的最终获得做出了突出贡献
4.有关氢原子光谱的说法正确的是(  )
A.氢原子的发射光谱是连续谱
B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
5.对α粒子散射实验的解释有下列几种说法,其中错误的是(  )
A.从α粒子散射实验的数据,可以估算出原子核的大小
B.极少数α粒子发生大角度的散射的事实,表明原子中有个质量很大而体积很小的带
正电的核存在
C.原子核带的正电荷数等于它的原子序数
D.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,表明原子中正电荷是均匀分布的
6.根据玻尔理论,下列关于氢原子的论述正确的是(  )
A.若氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时,氢原子要辐射的光子能量为hν=En
B.电子沿某一轨道绕核运动,若圆周运动的频率为ν,则其发光的频率也是ν
C.一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道,
已知ra>rb,则此过程原子要辐射某一频率的光子
D.氢原子吸收光子后,将从高能级向低能级跃迁
图1
7.一个放电管发光,在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22×10-7 m,已知氢原子的能
级示意图如图1所示,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子电荷量e=1.60×10-19 C,
则该谱线所对应的氢原子的能级跃迁是(  )
A.从n=5的能级跃迁到n=3的能级
B.从n=4的能级跃迁到n=2的能级
C.从n=3的能级跃迁到n=1的能级
D.从n=2的能级跃迁到n=1的能级
8.设氢原子由n=3的激发态向n=2的激发态跃迁时放出能量为E、频率为ν的光子,
则氢原子(  )
A.跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子
B.由n=2的激发态向n=1的激发态跃迁时放出光子的能量大于E
C.由n=3的激发态向n=1的激发态跃迁时放出光子的能量等于6.4E
D.由n=4的激发态向n=3的激发态跃迁时放出光子的频率大于ν
图2
9.氢原子能级图的一部分如图2所示,a、b、c分别表示氢原子在不同能级之间的三种
跃迁途径,设在a、b、c三种跃迁过程中,放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和
λa、λb、λc,则
①λb=λa+λc ②=+ ③λb=λa·λc ④Eb=Ea+Ec
以上关系正确的是(  )
A.①③ B.②④ C.①④ D.③④
图3
10.氢原子能级示意图如图3所示,一群处于n=4能级的氢原子回到n=1的过程中(  )
A.放出4种频率不同的光子
B.放出6种频率不同的光子
C.放出的光子的最大能量为12.75 eV,最小能量是0.66 eV
D.放出的光能够使逸出功为13.0 eV的金属发生光电效应
11.根据玻尔的氢原子模型,核外电子在第一和第三轨道运动时(  )
A.半径之比1∶3 B.速率之比为3∶1
C.周期之比为1∶9 D.动能之比为9∶1
12.氢原子部分能级的示意图如图4所示.不同色光的光子能量如下表所示.
色光红橙黄绿蓝靛紫
光子能量范围(eV)1.61~2.002.00~2.072.07~2.142.14~2.532.53~2.762.76~3.10
图4
处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为(  )
A.红、蓝靛 B.黄、绿
C.红、紫 D.蓝靛、紫
题 号123456789101112
答 案
二、非选择题(本题共4小题,共52分)
13.(8分)已知氢原子基态能量为-13.6 eV,第二能级E2=-3.4 eV,如果氢原子吸收
________eV能量,可由基态跃迁到第二能级.如果再吸收1.89 eV能量,还可由第二能
级跃迁到第三能级,则氢原子的第三能级E3=________eV.
14.(12分)将氢原子电离,就是从外部给电子以能量,使其从基态或激发态脱离原子核
的束缚而成为自由电子.
(1)若要使n=2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子?
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射n=2的氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度
多大?(电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量me=9.1×10-31 kg)
15.(15分)有一群氢原子处于n=4的能级上,已知氢原子的基态能量E1=-13.6 eV,
普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,求:
(1)这群氢原子的光谱共有几条谱线?
(2)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少?
(3)这群氢原子发出的光子的最长波长是多少?
图5
16.(17分)电子所带电荷量最早是由科学家密立根通过油滴实验测出的.油滴实验的原
理如图5所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷.油
滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过
显微镜可以观察到油滴的运动情况.两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和
阻力.
(1)调节两金属板间的电势差U,当U=U0时,使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运
动.该油滴所带电荷量q为多少?
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差U=U1时,观察到某个质
量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷
量Q.
第十八章 原子结构
1.A
2.B [选项A、C、D的内容卢瑟福的核式结构学说也有提及,而玻尔在他的基础上引入了量子学说,提出了电子位于不连续的轨道上的假说.]
3.BD [该实验第一次测定了电子的电荷量.由电子的比荷就可确定电子的质量,D正确.因带电体的电荷量均为某一个电量值(电子电荷量)的整数倍,提出了电荷分布的量子化概念,B正确.]
4.BC [原子的发射光谱是原子跃迁时形成的,由于氢原子的能级是分立的,所以氢原子的发射光谱不是连续谱;原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差,故氢原子只能发出特定频率的光.综上所述,选项A、D错,B、C对.]
5.D [从α粒子散射实验的数据,可以估算出原子核的大小,A正确;极少数α粒子发生大角度的散射的事实,表明原子中有一个质量很大而体积很小的带正电的核存在,B正确;由实验数据可知原子核带的正电荷数等于它的原子序数,C正确;绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,表明原子中是比较空旷的,D错误.]
6.C [氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时,辐射的光子能量等于能级差,故A错;电子沿某一轨道绕核运动,处于某一定态,不向外辐射能量,故B错;电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道,能级降低,因而要辐射某一频率的光子,故C正确;原子吸收光子后能量增加,能级升高,故D错.]
7.D [波长为1.22×10-7 m的光子能量E=h= J≈1.63×10-18 J≈10.2 eV,从图中给出的氢原子能级图可以看出,这条谱线是在氢原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级的过程中形成的,故D项正确.]
8.BC [氢原子向低能级跃迁的辐射条件是hν=E初-E末,且En=,E1=-13.6 eV,由已知条件知E=hν=E3-E2=-≈1.89 eV,A项显然不正确;因E2-E1=10.2 eV,所以B项正确;E3-E1=-=6.4E,C项正确;E4-E3=-≈0.66 eV,可见释放的光子频率小于ν,D项不正确.]
9.B [根据玻尔的氢原子模型,Eb=Ea+Ec,④正确.E=hν=h,则h=h+h,即=+,②正确,选B.]
10.BC [氢原子由高能级跃迁到低能级时会辐射光子,由n=4能级回到n=1的过程中会放出6种频率的光子,选项A错,B正确.而光子的能量等于跃迁的两能级间的能量的差值,最小能量为n=4跃迁到n=3时,则E4-E3=0.66 eV;最高能量为n=4跃迁到n=1时,则E4-E1=12.75 eV,选项C正确.发生光电效应的条件是入射光子的能量大于金属的逸出功,所以选项D错误.]
11.BD [因核外电子的轨道半径满足rn=n2r1,r3=9r1,所以=,故选项A错;k=m(库仑力充当向心力),v1=,v3=,所以==,故选项B正确;k=m2r1,T1=,T3=,所以==,故选项C错误;Ek1=mv,Ek3=mv,所以=,故选项D正确.]
12.A [由题表可知处于可见光范围的光子的能量范围为1.61 eV~3.10 eV,处于某激发态的氢原子在能级跃迁的过程中有:E3-E2=(3.40-1.51)eV=1.89 eV,此范围为红光.E4-E2=(3.40-0.85) eV=2.55 eV,此范围为蓝靛光,故本题正确选项为A.]
13.10.2 -1.51
解析 ΔE21=E2-E1=[-3.4-(-13.6)] eV=10.2 eV
ΔE32=E3-E2
E3=ΔE32+E2=[1.89+(-3.4)] eV=-1.51 eV
14.(1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s
解析 (1)n=2时,E2=- eV=-3.4 eV
所谓电离,就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n=∞的轨道,n=∞时,E∞=0.
所以,要使处于n=2激发态的原子电离,电离能为
ΔE=E∞-E2=3.4 eV,则所用电磁波的频率为
ν== Hz=8.21×1014 Hz
(2)波长为200 nm的紫外线所具有的能量
E0=hν=6.63×10-34× J=9.945×10-19 J
电离能ΔE=3.4×1.6×10-19 J=5.44×10-19 J
由能量守恒得hν-ΔE=mv2
代入数值解得v=9.95×105 m/s
15.(1)6条 (2)3.1×1015 Hz (3)1.884×10-6 m
解析 (1)这群氢原子的能级如图所示,由图可以判断,这群氢原子可能发生的跃迁共有6种,所以它们的谱线共有6条.
(2)频率最大的光子能量最大,对应的跃迁能级差也最大,即从n=4跃迁到n=1发出的光子能量最大,根据玻尔第二假设,发出光子的能量:hν=E4-E1
代入数据解得ν=3.1×1015 Hz.
(3)波长最长的光子能量最小,对应的跃迁的能级差也最小.即从n=4跃迁到n=3
所以h=E4-E3
λ=
= m
=1.884×10-6 m
16.(1) (2)(g-)或(-g)
解析 (1)油滴匀速运动过程中受到的电场力和重力平衡,可见所带电荷为负电荷,即q=m1g
解得q=.
(2)油滴加速下落,若油滴带负电荷,电荷量为Q1,油滴受电场力方向向上,设此时的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律,得m2g-Q1=m2a1
而d=a1t2
解得Q1=(g-).
若油滴带正电荷,电荷量为Q2,油滴受电场力方向向下,设此时的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律,得
m2g+Q2=m2a2
解得该电荷量为Q2=(-g).