1、單元測(cè)評(píng)(三)原子結(jié)構(gòu)(時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分：100分)第卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分)1(多選題)下列敘述中符合物理史實(shí)的有()A愛(ài)因斯坦提出光的電磁說(shuō)B盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)模型C麥克斯韋提出光子說(shuō)D湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子解析：愛(ài)因斯坦提出光子說(shuō)，麥克斯韋提出光的電磁說(shuō)答案：BD2如果陰極射線(xiàn)像X射線(xiàn)一樣，則下列說(shuō)法正確的是()A陰極射線(xiàn)管內(nèi)的高電壓能夠?qū)ζ浼铀?，從而增加能量B陰極射線(xiàn)通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C陰極射線(xiàn)通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)能夠改變方向D陰極射線(xiàn)通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)方向可能發(fā)生改變解析：X射線(xiàn)是電磁波，不帶電，通過(guò)電場(chǎng)、磁場(chǎng)時(shí)不受力的作用，不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)、加

2、速，B正確答案：B3粒子散射實(shí)驗(yàn)中粒子經(jīng)過(guò)某一原子核附近時(shí)的兩種軌跡如圖所示，虛線(xiàn)為原子核的等勢(shì)面，粒子以相同的速率經(jīng)過(guò)電場(chǎng)中的A點(diǎn)后，沿不同的徑跡1和2運(yùn)動(dòng)，由軌跡不能斷定的是()A原子核帶正電B整個(gè)原子空間都彌漫著帶正電的物質(zhì)C粒子在徑跡1中的動(dòng)能先減少后增大D經(jīng)過(guò)B、C兩點(diǎn)兩粒子的速率相等解析：兩個(gè)徑跡都顯示粒子受到的是斥力，所以原子核帶正電粒子在徑跡1、2中原子核對(duì)它們先做負(fù)功，后做正功，動(dòng)能先減小，后增加同一等勢(shì)面，勢(shì)能相同，動(dòng)能變化量也相同答案：B4(多選題)關(guān)于太陽(yáng)光譜，下列說(shuō)法正確的是()A太陽(yáng)光譜是吸收光譜B太陽(yáng)光譜中的暗線(xiàn)是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)大氣層時(shí)某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)

3、生的C根據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線(xiàn)，可以分析太陽(yáng)的物質(zhì)組成D根據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線(xiàn)，可以分析地球大氣層中含有的元素種類(lèi)解析：因?yàn)樘?yáng)是一個(gè)高溫物體，它發(fā)出的白光通過(guò)溫度較低的太陽(yáng)大氣層時(shí)，會(huì)被太陽(yáng)大氣層中的某些元素的原子吸收，從而使我們觀(guān)察到的太陽(yáng)光譜是吸收光譜，分析太陽(yáng)的吸收光譜，可知太陽(yáng)大氣層的物質(zhì)組成，而要觀(guān)察到某種物質(zhì)的吸收光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否則會(huì)直接發(fā)光由于地球大氣層的溫度很低，所以太陽(yáng)光通過(guò)地球大氣層時(shí)不會(huì)被地球大氣層中的某些物質(zhì)的原子吸收故選項(xiàng)A、B正確答案：AB5(多選題)以下論斷中正確的是()A按經(jīng)典電磁理論，核外電子受原子核庫(kù)侖引力，不能靜止只能繞核運(yùn)轉(zhuǎn)，電子

4、繞核加速運(yùn)轉(zhuǎn)，不斷地向外輻射電磁波B按經(jīng)典理論，繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子不斷向外輻射能量，電子將逐漸接近原子核，最后落入原子核內(nèi)C按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)理論，原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)，原子是不穩(wěn)定的，說(shuō)明該理論不正確D經(jīng)典電磁理論可以很好地應(yīng)用于宏觀(guān)物體，但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象解析：盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)沒(méi)有問(wèn)題，主要問(wèn)題出在經(jīng)典電磁理論不能用來(lái)解釋原子世界的現(xiàn)象答案：ABD6(多選題)氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A核外電子受力變小B原子的能量減少C氫原子要吸收一定頻率的光子D氫原子要放出一定頻率的光子解析：由玻爾理論知，當(dāng)電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核

5、較近的軌道上時(shí)，要放出能量，故要放出一定頻率的光子；電子的軌道半徑小了，由庫(kù)侖定律知，它與原子核之間的庫(kù)侖力大了，故A、C項(xiàng)錯(cuò)，B、D項(xiàng)正確答案：BD7氫原子從n4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n2的激發(fā)態(tài)時(shí)，發(fā)出藍(lán)色光，則當(dāng)氫原子從n5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n2的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能發(fā)出的是()A紅外線(xiàn)B紅光C紫光 D射線(xiàn)解析：n5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n2發(fā)出的光子的能量大于n4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n2上的，所以是紫光射線(xiàn)是由原子核受到激發(fā)發(fā)出的，所以不屬于此種情況答案：C8用紫外線(xiàn)照射一些物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生熒光效應(yīng)，即發(fā)生可見(jiàn)光這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為E1和E2.下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說(shuō)法中

6、正確的是() A先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|E1|<|E2| B先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|E1|>|E2| C兩次均向高能級(jí)躍遷，且|E1|>|E2| D兩次均向低能級(jí)躍遷，且|E1|<|E2|解析：物質(zhì)原子吸收紫外線(xiàn)，由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，處于高能級(jí)的原子再向低能級(jí)躍遷，發(fā)出可見(jiàn)光，因紫外線(xiàn)光子能量大于可見(jiàn)光的光子能量，故|E1|>|E2|，B正確答案：B9(多選題)如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖現(xiàn)用能量介于1012.9 eV范圍內(nèi)的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說(shuō)法正確的是()A照射光中只有一種頻率的光子被吸收B照射光中有三種頻率的光子

7、被吸收C氫原子發(fā)射出三種不同波長(zhǎng)的光D氫原子發(fā)射出六種不同波長(zhǎng)的光解析：氫原子只能吸收特定頻率的光子，才能從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，題中氫原子可能吸收的光子能量有：12.75 eV、12.09 eV、10.20 eV、2.55 eV、1.89 eV和0.66 eV，其中只有三種光子能量處在1012.9 eV范圍內(nèi)，所以照射光中有三種頻率的光子被吸收，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；氫原子可以吸收大量能量為12.75 eV的光子，從而從n1的基態(tài)躍遷到n4的激發(fā)態(tài)，因?yàn)榇罅刻幱趎4的激發(fā)態(tài)的氫原子極不穩(wěn)定，又會(huì)發(fā)射出光子躍遷到低能態(tài)，共可發(fā)射出C6種不同波長(zhǎng)的光，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確答案：BD10(多選題)若原子

8、的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來(lái)，此電磁輻射就是原子的特征X射線(xiàn)內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制，其中一種稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時(shí)，將躍遷時(shí)釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子).214Po的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，可將能量E01.416 MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標(biāo)記原子中最靠近核的三個(gè)電子層)使其電離，實(shí)驗(yàn)測(cè)得從214Po原子的K、L、M層電離出的電子的動(dòng)能分別為Ek1.323 MeV、EL1.399 MeV、EM1.412 MeV.則可

9、能發(fā)射的特征X射線(xiàn)的能量為()A0.013 MeV B0.017 MeVC0.076 MeV D0.093 MeV解析：原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來(lái)，就是原子的特征X射線(xiàn)由于能量守恒，電子在原能級(jí)上運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的能量是動(dòng)能與獲得能量之差，由于各能級(jí)獲得的能量是相同的，所以各能級(jí)之差就是它們電離后具有的動(dòng)能之差，EEk，由此放出光子的可能能量值E1(1.4121.323) MeV0.089 MeV，E2(1.4121.399) MeV0.013 MeV，E3(1.3991.323) MeV0.076 MeV.答案：AC11如

10、圖所示是某原子的能級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線(xiàn)從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是()ABCD解析：根據(jù)玻爾的原子躍遷公式hEmEn可知，兩個(gè)能級(jí)間的能量差值越大，輻射光的波長(zhǎng)越短，從圖中可看出，能量差值最大的是E3E1，輻射光的波長(zhǎng)a最短，能量差值最小的是E3E2，輻射光的波長(zhǎng)b最長(zhǎng)，所以譜線(xiàn)從左向右的波長(zhǎng)依次增大的是a、c、b，C項(xiàng)正確答案：C12(多選題)在金屬中存在大量的價(jià)電子(可理解為原子的最外層電子)，價(jià)電子在原子核和核外的其他電子產(chǎn)生的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電子在金屬外部時(shí)的電勢(shì)能比它在金屬內(nèi)部作為價(jià)電子時(shí)的電勢(shì)能大，前后兩者的電勢(shì)能差值稱(chēng)為勢(shì)

11、壘，用符號(hào)V表示價(jià)電子就像被關(guān)在深為V的方箱里的粒子，這個(gè)方箱叫做勢(shì)阱，價(jià)電子在勢(shì)阱內(nèi)運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能，但動(dòng)能的取值是不連續(xù)的，價(jià)電子處于最高能級(jí)時(shí)的動(dòng)能稱(chēng)為費(fèi)米能，用Ef表示用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為的光子，具有費(fèi)米能的電子如果吸收了一個(gè)頻率為的光子而跳出勢(shì)阱，則()A具有費(fèi)米能的電子跳出勢(shì)阱時(shí)的動(dòng)能EkhVEfB具有費(fèi)米能的電子跳出勢(shì)阱時(shí)的動(dòng)能EkhVEfC若增大激光器的發(fā)光強(qiáng)度，具有費(fèi)米能的電子跳出勢(shì)阱時(shí)的動(dòng)能增大 D若增大激光器的發(fā)光強(qiáng)度，具有費(fèi)米能的電子跳出勢(shì)阱時(shí)的動(dòng)能不變解析：根據(jù)能量守恒定律可得EkEfhV，B正確；由B的結(jié)論，入射光的頻率決定電子動(dòng)能，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)，D正確

12、答案：BD第卷(非選擇題，共52分)二、計(jì)算題(本題有4小題，共52分解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)13(10分)氫原子中質(zhì)子不動(dòng)，電子繞質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，電子的質(zhì)量m、速率v與半徑r的乘積mvr等于，h為普朗克常量如果把電子換成子繞質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，子帶電量與電子相同、質(zhì)量約為電子的210倍，子質(zhì)量、速率與半徑的乘積也等于，求子的軌道半徑r.解析：電荷繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由庫(kù)侖力提供，有km又mvr(4分)解之得r，(4分)r.(2分)答案：14(12分)在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)粒子與原子

13、核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)所能達(dá)到的最小距離可以估算原子核的大小，現(xiàn)有一個(gè)粒子以2.0×107 m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79.求該粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)能表達(dá)式為Ek，粒子的質(zhì)量為6.64×1027 kg.)解析：當(dāng)粒子靠近原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，達(dá)到最近距離時(shí)，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，設(shè)粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)所能達(dá)到的最小距離為d，則mv2k.(6分)d2k m2.7×1014 m(6分)答案：2.7×1014 m15(14分)氫原子光譜除了巴耳末系外，還有萊曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公

14、式為R，n4,5,6，R1.10×107 m1.若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線(xiàn)區(qū)域，試求：(1)n6時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)？(2)帕邢系形成的譜線(xiàn)在真空中的波速為多少？n6時(shí)，傳播頻率為多大？解析：(1)由帕邢系公式R，當(dāng)n6時(shí)，得1.09×106 m(6分)(2)帕邢系形成的譜線(xiàn)在紅外區(qū)域，而紅外線(xiàn)屬于電磁波，在真空中以光速傳播，故波速為光速c3×108 m/s，由v，得 Hz2.75×1014 Hz.(8分)答案：(1)1.09×106 m(2)3×108 m/s2.75×1014 Hz16(16分)氫原子的能級(jí)圖如圖所示某金屬的極限波長(zhǎng)恰等于氫原子由n4能級(jí)躍遷到n2能級(jí)所發(fā)出的光的波長(zhǎng)現(xiàn)在用氫原子由