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2023-2023学年高中创新设计物理粤教版选修3-5:第三章 原子结构之谜 章末检测.doc

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2023-2023学年高中创新设计物理粤教版选修3-5:第三章 原子结构之谜 章末检测.doc

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2023-2023学年高中创新设计物理粤教版选修3-5:第三章 原子结构之谜 章末检测.doc

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章末检测(三)
(时间:90分钟 总分值:100分)
一、选择题(此题共11小题,每题4分,~7题为单项选择题,8~11题为多项选择题)
( )




答案 A
( )
,发现了电子和质子的存在
,证实了原子是可以再分的
,总结出了氢原子光谱可见光区波长公式
,彻底否认了卢瑟福的原子核式结构学说
答案 C
解析 汤姆生通过研究阴极射线发现了电子,A错;卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析,得出了原子的核式结构模型,B错;巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳末公式,C正确;玻尔的原子模型是在核式结构模型的根底上提出的几条假设,并没有否认核式结构学说,D错误.
,发现它只有几条不连续的亮线,其原因是( )


,有时不发光
,所以对应的光的频率也是不连续的
答案 D
解析 光谱中的亮线对应不同频率的光,“别离的不连续的亮线〞对应着不同频率的光,B、C错误;氢原子在不同的能级之间跃迁时,辐射出不同能量的光子,并且满足E=,相应光子频率不同,表达在光谱上是一些不连续的亮线,A错误、D正确.
第2页
=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有( )


答案 C
解析 一群处于n=3能级上的氢原子跃迁时,辐射光的频率有N=C==3种,C项正确.
=3的能级跃迁到n=2的能级放出光子的频率为ν,那么它从基态跃迁到n=4的能级吸收的光子频率为( )

答案 D
解析 氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级,
hν=E3-E2=-=-E1
那么从基态跃迁到n=4的能级,吸收光子能量
hν′=E4-E1=-E1=-E1
由①②得ν′=ν,选项D正确.
,那么氢原子( )
图1
=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
=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
,核外电子在各处出现的概率是一样的
,氢原子核一定向外放出能量
答案 A
解析 根据ΔE=hν,ν=可知λ==,从n=4能级跃迁到n=3能级的能级差比从
第3页
n=3能级跃迁到n=2能级的能级差小,所以从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,选项A正确;电磁波的速度是光速,与电磁波的波长、频率无关,选项B错误;处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率并不相同,C错误;从高能级向低能级跃迁时,氢原子一定向外放出能量,而不是氢原子核放出能量,.
,一群氢原子处于n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,,以下说法正确的选项是( )
图2
,其中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最短
,其中从n=4跃迁到n=1所发出的光频率最高


答案 D
解析 从n=4跃迁到n=3所发出的光波的频率最小,波长最长,A错;从n=4跃迁到n=1所发出的光的频率最高,发出有C=6种频率的光子,B错;光电子的最大初动能对应入射光子的频率最高时,最大入射光能量对应的入射光子的频率最高,即ΔE=E4-E1=--(-)=,由光电效应方程知Ek=ΔE-W0=,C错、D对.
,以下说法正确的有( )



,说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
答案 BC
第4页
解析 汤姆生发现了电子后,认为原子是一个带正电的均匀球体,电子一个个镶嵌在其中,选项A错误;由卢瑟福对α粒子散射实验现象的分析所得出的结论说明选项B正确;根据原子光谱产生的机理进行探究,可知选项C正确;玻尔理论虽然不能解释较为复杂原子的光谱现象,但其理论是正确的,选项D错误.
,以下说法中正确的选项是( )

,电子的动能增加


答案 BD
解析 氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时,r减小,由库仑定律知核外电子受力变大,A错;由k=m得Ek=mv2=知电子的动能变大,由En=-eV知n减小时原子能量减少,B对;电子由高能级向低能级跃迁时放出一定频率的光子,C错、D对.
,~( )
图3
=3能级的氢原子不能吸收任意频率的紫外线,发生电离
=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应
=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光
=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的可见光
答案 BC
解析 处于n=3能级的氢原子能量E3=-,依题意知,任意频率的紫外线能量E紫>,那么E紫>E3,故可使之电离,A项不正确;大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,放出的能量E<,该能量E略小于红光的能量,故应为红外线,故B项正确;处于n=4能级向低能级跃迁时,可能发出的光有C
第6页
=6种,故C项正确、D项错误.
,=-,,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )
图4


答案 BD
解析 要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件,即吸收的光子的能量必须是任两个能级的差值,,,,选项A、C均可以,而B、D选项不满足条件,所以此题选择B、D选项.
二、填空题(此题共2小题,共16分)
12.(8分)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,那么它们的________也相等.

图5
(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离________(选填“近〞或“远〞).当大量He+处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有________条.
答案 (1)C (2)近 6
解析 (1)根据德布罗意波长公式λ=,假设电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等,那么动量p也相等,故C正确,A、B、D错误.
(2)量子数越大,轨道越远,电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离要近;处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有C=6条.
13.(8分)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律,=4的能级跃迁到n=2的能级时,,产生的光电子的最大初动能为________eV.(电子电量
第6页
e=×10-19C,普朗克常量h=×10-34J·s)
图6
答案 ×1014
解析 氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时,释放出光子的能量为E=--(-)=,由hν=E解得光子的频率ν=×1014Hz.
,由光电效应方程知,产生光电子的最大初动能为Ek=hν-W=(-)eV=.
三、计算题(此题共3小题,共40分)
14.(12分)氢原子处于基态时,原子的能级为E1=-,普朗克常量h=×10-34J·s,氢原子在n=4的激发态时,问:
(1)要使氢原子电离,入射光子的最小能量是多少?
(2)能放出的光子的最大能量是多少?
答案 (1) (2)
解析 (1)E4===-
使氢原子电离需要的最小能量是E=
(2)从n=4能级跃迁到n=1能级时,=E4-E1=
15.(14分)氢原子的能级图如图7所示,某金属的极限波长恰好等于氢原子由n=4能级跃迁到n==2能级跃迁到n=1能级时发出的光去照射,那么从该金属外表逸出的光电子的最大初动能是多少?
图7
答案
解析 根据玻尔理论可知,氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级时,辐射出的光子能量为
hν=E4-E2
据题意知,该金属的逸出功为W0=hν
氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时,所辐射出的光子能量为hν′=E2-E1③
第7页
据爱因斯坦光电效应方程知,光电子的最大初动能Ek满足Ek=hν′-W0④
①②③④联立可得:Ek=2E2-E1-E4
将E1=-,E2=-=-
代入上式,可得Ek=.
16.(14分)氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-,当处于n=3的激发态时,能量为E3=-,那么:
(1)当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时,向外辐射的光子的波长是多少?
(2)假设要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射原子?
(3)假设有大量的氢原子处于n=3的激发态,那么在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子?其中最长波长是多少?
答案 (1)×10-7m (2)×1015Hz
(3)3种 ×10-7m
解析 (1)λ=≈×10-7m.
(2)ν=≈×1015Hz.
(3)3种,其中波长最长的是从n=3到n=2所放出的光子,λ′==≈×10-7m.