【成才之路】2014-2015学年高中物理 第18章 原子结构限时测试题检测试题...

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题　共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．(襄州一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中2013～2014学年高二下学期期中联考)下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法不正确的是(　　)

A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一

B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的

C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型

D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性

答案：D

解析：根据物理学史可知A、B、C正确；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误。

2．来自宇宙的阴极射线，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些射线在进入地球周围的空间时，将(　　)

A．竖直向下沿直线射向地面

B．相对于预定地点向东偏转

C．相对于预定地点，向西偏转

D．相对于预定地点，向北偏转

答案：C

解析：地球表面地磁场方向由南向北，射线是电子。根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西。

3.如图所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是(　　)

A．动能先增大，后减小

B．电势能先减小，后增大

C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零

D．加速度先变小，后变大

答案：C

解析：根据卢瑟福提出的核式结构模型，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷电场类似。α粒子从a运动到b，电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b运动到c，电场力做正功，动能增大，电势能减小；a、c在同一条等势线上，则电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；a、b、c三点的场强关系Ea＝Ec4. (清远市2013～2014学年高二下学期期末)如图所示，当氢原子从n＝4跃迁到n＝2的能级和从n＝3跃迁到n＝1的能级时，分别辐射出光子a和光子b，则(　　)

A．由于放出光子，原子的能量增加

B．光子a的能量小于光子b的能量

C．光子a的波长小于光子b的波长

D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b不一定能使该金属发生光电效应

答案：B

解析：hνa＝E4－E2＝2.55eV，hνb＝E3－E1＝12.09eV，∴λa>λb，b光子的能量大，故选项B正确，A、C、D错误。

5.如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子(　　)

A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长

B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大

C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

答案：A

解析：由能级图可知，从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级所辐射出的电磁波的能量小，由E＝h知，其波长长，选项A正确；不论电磁波的能量如何，其速度都相等，选项B错误；氢原子处于越低能级越稳定，出现的概率越大，选项C错误；氢原子从高能级向低能级跃迁时，是核外电子发生的变化，氢原子核不一定放出能量，选项D错误。

6．如图(1)所示为氢原子的能级，图(2)为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子(　　)

A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光

D．从n＝1的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

答案：B

解析：由图(2)看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率，而a谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，所以b谱线对应的能级差应大于n＝4与n＝2间的能级差，故选项B正确。

7．以下说法正确的是(　　)

A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用吸收光谱

B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速

C．线状光谱和吸收光谱都可以对物质进行分析

D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素

答案：BC

解析：光谱分析既可以用线状谱也可以用吸收光谱，但不能用连续谱，A错，C对；利用光谱分析时，样品中元素达到10－10g就可以被检测到，灵敏度很高，B对；月亮本身不发光，它的光是反射的太阳光，故通过分析月亮的光谱可以分析太阳的大气中所含的元素，但分析不出月球上有哪些元素，D错。

8．若原子的某内层电子被电离形成空位，其他层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)。214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0＝1.416 MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，以K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离。实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为Ek＝1.323MeV，EL＝1.399 MeV，EM＝1.412 MeV。则可能发射的特征X射线的能量为(　　)

A．0.013 MeV　　　　　　    B．0.017 MeV

C．0.076 MeV    D．0.093 MeV

答案：AC

解析：当发生能级跃迁时，释放的X射线的能量可能值为EL－EK＝0.076 MeV，EM－EL＝0.013 MeV，EM－EK＝0.0 MeV，选项A、C正确。

9．氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11eV之间．由此可推知，氢原子(　　)

A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短

B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光

C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高

D．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光

答案：AD

解析：本题考查玻尔的原子理论，从高能级向n＝1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为10.2eV，不在1.62eV到3.11eV之间，A正确。已知可见光子能量在1.62eV到3.11eV之间，从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光的能量≤3.40eV，B错。从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于3.11eV的光的频率才比可见光高，C错。从n＝3到n＝2的过程中释放的光的能量等于1.eV，介于1.62eV到3.11eV之间，所以是可见光，D对。

10．(2014·潍坊市高三模拟)如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是(　　)

A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的

B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的

C．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光

D．用由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

答案：AC

解析：由hν＝＝Em－En知，从n＝4能级跃迁到n＝1能级时，波长最短，频率最大，衍射现象最不明显，故A、B错误；跃迁过程中，共能发出＝6种不同频率的光，C正确；由n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光子的能量E21＝E2－E1＝10.2eV>6.34eV，故D正确。

第Ⅱ卷(非选择题　共60分)

二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)

11.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流。若在如图所示的阴极射线管中部加上竖直向上的匀强电场，阴极射线将向________(外、里、上、下)偏转；若使阴极射线不偏转，可在匀强电场区域再加一大小合适、方向垂直纸面向________(外、里)的匀强磁场。

答案：下　外

解析：阴极射线带负电，在竖直向上的匀强电场中受向下的库仑力作用，将向下偏转；要使阴极射线不偏转，应使其再受一竖直向上的洛伦兹力与库仑力平衡，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外。

12．人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有：

按人们对原子结构认识的先后顺序排列是________。

答案：BCAD

解析：人们对原子结构的认识先后经历了汤姆孙模型、卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型。

13．氢原子核外电子质量为m，绕核运动的半径为r，绕行方向如图所示，则电子在该轨道上运动的加速度大小为________，假设核外电子绕核运动可等效为一环形电流，则这一等效电流的值为________，若在垂直电子轨道平面加上一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，则电子绕核运动的轨道半径将________。(填“增大”或“减小”)

答案：　　　减小

解析：根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力。可知：

k＝ma　∴a＝

设电子运动周期为T，则k＝mr

电子绕核的等效电流：I＝＝＝

若在垂直电子轨道平面加上一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，电子的向心力增大，将做向心运动，所以电子绕核运动的轨道半径将减小。

三、论述·计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

14．(10分)某金属的极限波长恰等于氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级所发出的光的波长。现在用氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏？

答案：7.65eV

解析：设氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级发出的光子波长为λ0，由n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光子波长为λ，则E4－E2＝h，E2－E1＝h

根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能为

Ek＝h－h＝hc(－)

＝hc(－)＝2E2－E1－E4

＝2×(－3.4)＋13.6＋0.85＝7.65(eV)

15．(10分)为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场飞行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来方向(如图)，求q/m的值。

答案：

解析：仅加电场时d＝()·()2，加复合场时Bqv0＝Eq。

由以上两式可得＝。

16．(11分)氢原子处于n＝2的激发态，能量E2＝－3.4eV，则

(1)若要使处于n＝2的激发态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射该原子？

(2)若用波长为200nm的紫外线照射处于n＝2的激发态的氢原子，则电子飞到无穷远处时的动能是多少？

答案：(1)8.21×1014Hz　(2)4.51×10－19J

解析：(1)由E＝hν知ν＝＝Hz＝8.21×1014Hz

(2)由能量守恒可知，电子飞到无穷远处时的动能为

Ek＝h－E2＝J－3.4×1.6×10－19J≈4.51×10－19J

17．(11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13.6eV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，问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)

答案：不能

解析：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ΔE被基态氢原于吸收。

若ΔE＝10.2eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2，由动量守恒和能量守恒有：

mv0＝2mv        ①

mv＝mv2＋mv2＋ΔE        ②

mv＝Ek＝13.6eV        ③

解①②③得，ΔE＝·mv＝6.8eV

因为ΔE＝6.8eV<10.2eV

所以不能使基态氢原子发生跃迁。