第十八章本卷滿分100分，考試用90分鐘一、單項(xiàng)選擇題(本題共7個(gè)小題，每小題5分，共35分)1下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)是a光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)b倫琴射線的發(fā)現(xiàn)c粒子散射實(shí)驗(yàn)d氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)解析光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說明光具有粒子性，故a錯(cuò)誤；倫琴射線為電磁波，故b錯(cuò)誤；盧瑟福由粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故c正確；氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)說明原子光譜是不連續(xù)的，故d錯(cuò)誤。答案c2太陽光譜是吸收光譜，這是因?yàn)樘杻?nèi)部發(fā)出的白光a經(jīng)過太陽大氣層時(shí)某些特定頻率的光子被吸收后的結(jié)果b穿過宇宙空間時(shí)部分頻率的光子被吸收的結(jié)果c進(jìn)入地球的大氣層后，部分頻率的光子被吸收的結(jié)果d本身發(fā)出時(shí)就缺少某些頻率的光子解析太陽光譜是一種吸收光譜，是因?yàn)樘柊l(fā)出的光穿過溫度比太陽本身低得多的太陽大氣層，而在這大氣層里存在著從太陽里蒸發(fā)出來的許多元素的氣體，太陽光穿過它們的時(shí)候跟這些元素的特征譜線相同的光都被這些氣體吸收掉了。答案a3關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，下列說法正確的是a陰極射線是電子打在玻璃管壁上產(chǎn)生的b陰極射線本質(zhì)是電子c陰極射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)表明陰極射線帶正電d陰極射線的比荷比氫原子核小解析陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子流，故a、c錯(cuò)，b對；電子帶電量與氫原子相同，但質(zhì)量是氫原子的，故陰極射線的比荷比氫原子大，d錯(cuò)。答案b4若要使處于基態(tài)的氫原子電離，可以采用兩種方法：一是用能量為13.6 ev的電子撞擊氫原子，二是用能量為13.6 ev的光子照射氫原子，則a兩種方法都可能使氫原子電離b兩種方法都不可能使氫原子電離c前者可使氫原子電離d后者可使氫原子電離解析電子是有質(zhì)量的，撞擊氫原子時(shí)發(fā)生彈性碰撞。由于電子和氫原子質(zhì)量不同，故電子不能把13.6 ev的能量全部傳遞給氫原子，因此不能使氫原子完全電離，而光子的能量可以完全被氫原子吸收，故選項(xiàng)d正確。答案d5根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，圖1中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實(shí)線表示一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。在粒子從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過程中，下列說法中正確的是圖1a動(dòng)能先增大，后減小b電勢能先減小，后增大c電場力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零d加速度先變小，后變大解析粒子從a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)到達(dá)等勢點(diǎn)c的過程中，電場力先做負(fù)功、后做正功，粒子的電勢能先增加，后減小，回到同一等勢線上時(shí)，電場力做的總功為零，粒子受力先變大，后變小，故加速度先變大，后變小。故c項(xiàng)正確。答案c6如圖2甲所示為氫原子的能級圖，圖乙為氫原子的光譜。已知譜線a是氫原子從n4的能級躍遷到n2的能級時(shí)的輻射光，則譜線b是氫原子圖2a從n3的能級躍遷到n2的能級時(shí)的輻射光b從n5的能級躍遷到n2的能級時(shí)的輻射光c從n4的能級躍遷到n3的能級時(shí)的輻射光d從n5的能級躍遷到n3的能級時(shí)的輻射光解析由圖乙看出b譜線對應(yīng)的光的頻率大于a譜線對應(yīng)的光的頻率，而a譜線是氫原子從n4的能級躍遷到n2的能級時(shí)的輻射光，所以b譜線對應(yīng)的能級差應(yīng)大于n4與n2間的能級差，故選項(xiàng)b正確，其他選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案b7已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為e1，激發(fā)態(tài)能量ene1/n2，其中n2，3，。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長為abcd解析處于第一激發(fā)態(tài)時(shí)n2，故其能量e2，電離時(shí)釋放的能量e0e2，而光子能量e，則解得，故c正確，a、b、d均錯(cuò)。答案c二、多項(xiàng)選擇題(本題共5個(gè)小題，每小題5分，共25分)8如圖3所示為粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，粒子打到熒光屏上都會(huì)引起閃爍，若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中a、b、c、d四處位置。則這四處位置在相等時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)一定不符合事實(shí)的是圖3a1 305、25、7、1b202、405、625、825c1 202、1 010、723、203d1 202、1 305、723、203解析根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大多數(shù)粒子能按原來方向前進(jìn)，少數(shù)粒子方向發(fā)生了偏移，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)超過90，甚至有的被反向彈回。所以在相等時(shí)間內(nèi)a處閃爍次數(shù)最多，其次是b、c、d三處，并且數(shù)據(jù)相差比較大，所以只有選項(xiàng)a符合事實(shí)。答案bcd9關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)的下述說法中正確的是a在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90，有的甚至被彈回接近180b使粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來自帶負(fù)電的核外電子；當(dāng)粒子接近電子時(shí)，電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)c實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分d實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷及全部質(zhì)量解析a項(xiàng)是對該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的正確描述；使粒子偏轉(zhuǎn)的力是原子核對它的靜電排斥力，而不是電子對它的吸引力，故b錯(cuò)；c項(xiàng)是對實(shí)驗(yàn)結(jié)論之一的正確分析；原子核集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，因核外還有電子，故d錯(cuò)。答案ac10(多選)有關(guān)氫原子光譜的說法，正確的是a氫原子的發(fā)射光譜是線狀譜b氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光c氫原子光譜說明氫原子能級是分立的d氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān)解析原子的發(fā)射光譜是原子躍遷時(shí)形成的，由于原子的能級是分立的，所以氫原子的發(fā)射光譜是線狀譜，原子發(fā)出的光子的能量正好等于原子躍遷時(shí)的能級差，故氫原子只能發(fā)出特定頻率的光，綜上所述，選項(xiàng)d錯(cuò)，a、b、c對。答案abc11氫原子的能級如圖4所示，下列說法正確的是圖4a處于n3能級的氫原子可以吸收任意頻率的光子b氫原子從n3能級向n2能級躍遷時(shí)，發(fā)出的光子能量為1.89 evc大量處于n4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，可能發(fā)出6種不同頻率的光d處于n1能級的氫原子可以吸收能量為13 ev的電子的能量解析當(dāng)原子躍遷時(shí)，只能吸收特定頻率的光子，a項(xiàng)錯(cuò)誤；氫原子從n3能級向n2能級躍遷時(shí)，發(fā)出的光子能量為e3e21.51 ev(3.40) ev1.89 ev，b項(xiàng)正確；大量處于n4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，發(fā)出光子頻率的數(shù)量可以由公式c來計(jì)算，cc6，c項(xiàng)正確；用電子去碰撞氫原子時(shí)，入射電子的動(dòng)能可全部或部分被氫原子吸收，所以只要入射電子的動(dòng)能大于或等于基態(tài)和某個(gè)激發(fā)態(tài)的能量差，也可使氫原子激發(fā)，故處于n1能級的氫原子能吸收能量為13 ev的電子的能量，d項(xiàng)正確。答案bcd12氫原子能級圖的一部分如圖5所示，a、b、c分別表示氫原子在不同能級間的三種躍遷途徑，設(shè)在a、b、c三種躍遷過程中，放出光子的能量和波長分別是ea、eb、ec和a、b、c，則圖5abacb.cbacdebeaec解析eae3e2，ebe3e1，ece2e1，所以ebeaec，d正確；由得a，b，c，取倒數(shù)后得到，b正確。答案bd三、計(jì)算題(本題共4個(gè)小題，共40分)13(10分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子能量e113.6 ev，普朗克常量取h6.61034 js。(1)處于n2激發(fā)態(tài)的氫原子，至少要吸收多大能量的光子才能電離？(2)今有一群處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子，可以輻射幾種不同頻率的光？其中最小的頻率是多少？(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析(1)e23.4 eveee23.4 ev(2)nc6(種)e40.85 eve31.51 eve4e3hminmin1.61014 hz。答案(1)3.4 ev(2)6種1.61014 hz14(10分)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)電子軌道半徑為r10.5281010 m，量子數(shù)為n的能級值為en ev。(1)求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫一張能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾種光譜線。(靜電力常量k9109 nm2/c2，電子電荷量e1.61019 c)解析(1)核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，靜電引力提供向心力，則：又知ekmv2故電子在基態(tài)軌道的動(dòng)能為：ek j13.6 ev(2)當(dāng)n1時(shí)，能級值為e1 ev13.6 ev；當(dāng)n2時(shí)，能級值為e2 ev3.4 ev；當(dāng)n3時(shí)，能級值為e3 ev1.51 ev；能發(fā)出光譜線分別為32.21，31共三種，能級圖如圖所示。答案(1)13.6 ev(2)見解析15(10分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為e113.6 ev。當(dāng)處于n3的激發(fā)態(tài)時(shí)，能量為e31.51 ev。則：(1)當(dāng)氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到n1的基態(tài)時(shí)，向外輻射的光子的波長是多少？(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子？(3)若有大量的氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，則在躍遷過程中可能釋放出幾種頻率的光子？其中波長最長的是多少？解析(1)根據(jù)玻爾理論e3e1h m1.03107 m(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，入射光子需滿足h0e1解得 hz3.281015 hz(3)當(dāng)大量氫原子處于n3能級時(shí)，可釋放出的光子頻率種類為n3由于e23.4 ev氫原子由n3向n2躍遷時(shí)放出的光子波長最長，設(shè)為，則he3e2所以 m6.58107 m。答案(1)1.03107 m(2)3.281015 hz(3)3種6.58107 m16(10分)將氫原子電離，就是從外部給電子以能量，使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子。(1)若要使處于n2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？(2)若用波長為200 nm的紫外線照射氫原子，則電子飛到離核無窮遠(yuǎn)處時(shí)的速度為多大？(電子電荷量e1.61019 c，電子質(zhì)量me0.9110