山东省专用2018_2019学年高中物理第十八章原子结构阶段验收评估五原子结构含解析新人教版选修3_5.pdf

阶段验收评估（五） 原子结构阶段验收评估（五） 原子结构 (时间：50 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。第 15 小题只有一个选项符合题目 要求，第 68 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有 选错的得 0 分) 1关于原子结构，下列说法错误的是( ) A汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比 荷 B卢瑟福 粒子散射实验表明：原子中带正电部分的体积很小，但占有几乎全部质量， 电子在带正电部分的外面运动 C各种原子的发射光谱都是连续谱 D玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型 解析：选 C 汤姆孙通过研究阴极射线，明确了阴极射线带负电，并测出其比荷，A 正确； 卢瑟福根据 粒子散射实验结果提出了原子核式结构学说，B 正确；各种原子发射光谱都是 线状谱，C 错误；玻尔根据卢瑟福核式结构学说，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子 模型，D 正确。 2关于下列四幅图，说法正确的是( ) A玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行的轨道半径是任意的 B光电效应产生的条件为光强大于临界值 C电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性 D发现少数 粒子发生了较大角度偏转，说明金原子质量大而且很坚硬 解析：选 C 根据玻尔理论可知，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是 量子化的，故 A 错误。光电效应实验产生的条件为光的频率大于极限频率，故 B 错误。电子 束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故 C 正确。发现少数 粒子发生了较大角 度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故 D 错误。 3如图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n4 的 能级跃迁到n2 的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子( ) A从n3 的能级跃迁到n2 的能级时的辐射光 B从n5 的能级跃迁到n2 的能级时的辐射光 C从n4 的能级跃迁到n3 的能级时的辐射光 D从n2 的能级跃迁到n1 的能级时的辐射光 解析：选 B 从氢原子光谱上可以看出谱线a、b相邻且波长b2.49 eV，故 C 正确，D 错误。 7关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( ) A用波长为 60 nm 的 X 射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子 B用能量为 10.2 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 C用能量为 11.0 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 D用能量为 12.5 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 解析：选 AB 根据玻尔理论，只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢 原子所吸收(即hEmEn)，使氢原子发生跃迁。当氢原子由基态向n2,3,4，轨道跃迁 时应吸收的光子能量分别为： E21E2E1E1 eV(13.6)eV10.20 eV， E1 22 13.6 4 E31E3E1E1 eV(13.6)eV12.09 eV， E1 32 13.6 9 E41E4E1E1 eV(13.6)eV12.75 eV， E1 42 13.6 16 E10E1(13.6 eV)13.6 eV(电离)。 波长为60 nm 的 X 射线，其光子能量 Eh6.63×1034× J3.315×1018 J20.71 eVE1。 c 3 × 108 60 × 109 所以可使氢原子电离，A 正确 ； 比较 B、C、D 选项中的光子能量与各能级与基态的能量差， 知道只有 B 项中光子可使氢原子从基态跃迁到n2 的激发态，B 正确。 8用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为 n(n2)的激发态。此时出现的氢光谱中有N条谱线，其中波长的最大值为。现逐渐提高入 射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到N条，其中波长的最大值变为 。下列各式中可能正确的是( ) ANNn BNNn1 C Dn，则 E，故 C 项正确。 hc 二、计算题(本题共 3 小题，共 52 分) 9(16 分)氢原子的能级图如图所示。原子从能极n3 向n1 跃迁所放出的光子， 正好使某种金属材料产生光电效应。 有一群处于n 4 能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。普朗克 常量h6.63×1034 J·s，求： (1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光； (2)该金属的逸出功和截止频率。 解析：(1)处于n4 能级的氢原子向低能级跃迁时可产生的光的频率的种数为 N6(种)。 nn1 2 4 × 3 2 (2)WE3E112.09 eV，E3E1h 解得2.9×1015 Hz。 答案：(1)6 种 (2)12.09 eV 2.9×1015 Hz 10(18 分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损 失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有 13.6 eV 动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、 也处于基态的氢原子发生对心正碰。 (1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)? (2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？ 解析 ： (1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能 E 被基态氢原子吸收。 若 E10.2 eV，则基态氢原子可由n1 跃迁到n2。 由动量守恒和能量守恒有： mv02mv mv02mv2mv2E 1 2 1 2 1 2 mv02Ek 1 2 Ek13.6 eV 解得， E ×mv026.8 eV。 1 2 1 2 因为 E6.8 eV10.2 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁。 (2)若使基态氢原子电离，则 E13.6 eV 代入得Ek27.2 eV。 答案：(1)不能 (2)27.2 eV 11(18 分)将氢原子电离，就是从外部给电子能量，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n2 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 的紫外线照射该n2 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e1.6×1019 C，电子质量me0.91×1030 kg) 解析：(1)n2 时，E2 eV3.4 eV。 13.6 22 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，E0。 所以，要使处于n2 激发态的原子电离，电离能应为 EEE23.4 eV， Hz8.21×1014 Hz。 E h 3.4 × 1.6 × 1019 6.63 × 1034 (2)波长为 200 nm 的紫外线一个光子所具有的能量 E0h6.63×1034× J9.945×1019 J， 3 × 108 200 × 109 电离能 E3.4×1.6×1019 J5.44×1019 J, 由能量守恒：E0Emev2， 1 2 代入数据解得：v9.95×105 m/s。 答案：(1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s