2019-2020学年高中物理第18章原子结构章末跟踪测评含解析 人教版选修3-5

2019-2020学年高中物理第18章原子结构章末跟踪测评含解析 人教版选修3-5

第十八章　章末跟踪测评 ‎(时间：90分钟　满分：110分)‎ 题型 选择题 填空题 计算题 总分 得分 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，错选的或不选的不得分)‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．卢瑟福提出“枣糕”原子模型 B．汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构 C．一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短 D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加 D　解析　卢瑟福提出核式结构，汤姆孙提出的是“枣糕”原子模型，选项A错误；汤姆孙发现电子证明了原子具有复杂结构，而卢瑟福的α粒子散射实验证明了核式结构，选项B错误；能使金属发生光电效应的光，波长相对较短，选项C错误．‎ ‎2．已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图的是(　　)‎ A　解析　由C＝10解得n＝5.由ΔE＝h可知，波长λ最长对应的ΔE最小，选项A正确．‎ ‎3．卢瑟福通过α粒子散射实验判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构．如图所示的示意图中，①、②两条表示实验中α粒子的运动径迹，则沿③所示的方向射向原子核的α粒子可能的运动径迹为(　　)‎ A．轨迹a B．轨迹b C．轨迹c D．轨迹d A　解析　‎ 8‎ 由于α粒子偏转的原因是原子核对α粒子的库仑斥力作用，所以α粒子可能的径迹为a，选项A正确．‎ ‎4．汞原子的能级图如图所示，现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光，那么关于入射光的能量，下列说法正确的是(　　)‎ A．可能大于或等于7.7 eV B．可能大于或等于8.8 eV C．一定等于7.7 eV D．包含2.8 eV,5 eV, 7.7 eV三种 C　解析　由玻尔理论可知，轨道是量子化的，能级是不连续的，只能发射不连续的单色光，于是要只发出三种不同频率的光，只有从基态跃迁到n＝3的激发态上，其能量差ΔE＝E3－E1＝7.7 eV，选项C正确，A、B、D错误．‎ ‎5．红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到E3，然后自发跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长λ为(　　)‎ A． B． C． D． A　解析　由＝＋，解得λ＝，选项A正确．‎ ‎6．现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)(　　)‎ A． B．k ‎ C． D．2k C　解析　由题意可知，k个处于n＝3能级的氢原子向n＝2和n＝1两个能级跃迁的原子数均为，而处于n＝2能级的个氢原子向n＝1中跃迁的原子数为 8‎ ‎，故此过程发出的光子总数为2×＋＝k，选项C正确．‎ ‎7．氢原子第一能级是－13.6 eV，第二能级是－3.4 eV，第三能级是－1.51 eV.如果一个处于基态的氢原子受到一个能量为11 eV的光子的照射，则这个氢原子(　　)‎ A．吸收这个光子，跃迁到第二能级，放出多余的能量 B．吸收这个光子，跃迁到比第二能级能量稍高的状态 C．吸收这个光子，跃迁到比第二能级能量稍低的状态 D．不吸收这个光子 D　解析　该光子能量不恰好等于氢原子两能级差，也不大于氢原子的电离能(13.6 eV)，所以不能被吸收．‎ ‎8．利用氢气光谱管发光，可以产生氢的明线光谱，这些谱线的产生是由于(　　)‎ A．大量氢原子处于不同的激发状态，从而辐射不同频率的光子 B．大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁，从而辐射不同频率的光子 C．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而辐射不同频率的光子 D．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而吸收不同频率的光子 B　解析　大量氢原子从较高的能级向较低的能级跃迁时，发出不同频率的光，从而产生明线光谱．‎ ‎9．(多选)如图为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有(　　)‎ A．电子轨道半径减小，动能要增大 B．氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线 C．由n＝4跃迁到n＝1时放出光子的频率最小 D．金属钾的逸出功为2.21 eV，能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条 AD　解析　根据玻尔理论，氢原子从n＝4的激发态自发地跃迁到较低能级时，其原子轨道半径要减小，电子的动能要增大，选项A正确；原子跃迁辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能量差，氢原子跃迁时，可发出不连续的光谱线，选项B错误；由n＝4跃迁到n＝1时，能级差最大，则辐射的光子能量最大，放出光子的频率最大，选项C错误；从第四能级向低能级跃迁时可以发出6条光谱线，其放出的光子能量分别为 E1＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，‎ E2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV，‎ E3＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，‎ 8‎ E4＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，‎ E5＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，‎ E6＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.20 eV，‎ 光子能量大于2.21 eV的光谱线有4条，选项D正确．‎ ‎10．(多选)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在自发跃迁中放出一些光子，用这些光子照射逸出功为2.25 eV的钾，下列说法正确的是(　　)‎ A．这群氢原子能发出三种不同频率的光 ‎ B．这群氢原子发出光子均能使金属钾发生光电效应 ‎ C．金属钾表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.09 eV D．金属钾表面逸出的光电子最大初动能可能等于9.84 eV ACD　解析　一群氢原子处于n＝3的激发态，这群氢原子能发出三种不同频率的光，选项A正确；根据发生光电效应的条件，只有能量大于2.25 eV的光子才能使金属钾发生光电效应，从n＝3跃迁到n＝2发射的光子能量只有(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV，选项B错误；能量最大的光子为从n＝3跃迁到n＝1发射的光子，能量为(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV，金属钾表面逸出的光电子最大初动能等于12.09 eV－2.25 eV＝9.84 eV，选项C、D正确. ‎ 二、填空题(共2小题，共16分)‎ ‎11．(6分)氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV.大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为______eV(保留两位有效数字)，这些光子可具有______种不同的频率．‎ 解析　频率最小的光子是从n＝2跃迁，即频率最小的光子的能量为 ‎ Emin＝－3.4 eV－(－13.6 eV)≈10 eV，‎ 频率最大的光子能量为－0.96E1，‎ 即En－(－13.6 eV)＝－0.96×(－13.6 eV)，‎ 解得En＝－0.54 eV．‎ 即n＝5，从n＝5能级开始，共有C＝10种不同频率的光子．‎ 答案　10　10‎ ‎12．(10分)(1)研究光电效应的电路如下图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是(　　)‎ 8‎ ‎(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”“减小”或“不变”)，原因是________________________________________________；‎ ‎(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.4 eV和－1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．‎ 解析　(1)入射光的频率相同，则光电子的最大初动能相同，由－eU＝－mv知，两种情况下遏止电压相同，选项A、B错误；光电流的强度与入射光的强度成正比，所以强光的光电流比弱光的光电流大，选项C正确，D错误．‎ ‎(2)光电子动量的大小减小，因为光电子受到金属表面层中力的阻碍作用．‎ ‎(3)氢原子放出的光子能量E＝E2－E1，‎ 代入数据得E＝1.89 eV．‎ 金属钠的逸出功W0＝hνc，代入数据得W0＝2.3 eV．‎ 因为E

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