1、 高考幫幫你實現(xiàn)大學夢想！ 12/12階段水平測試(三)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分)1關于陰極射線的性質，下列說法正確的是()A陰極射線是電子打在玻璃管壁上產生的B陰極射線本質是電子C陰極射線在電磁場中的偏轉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，B對；電子帶電量與氫原子相同，但質量是氫原子的eq f(1,1836)，故陰極射線的比荷比氫原子大，D錯。答案：B2下列描述，屬于經典電磁理論的是()A核外電子的運行軌道是連續(xù)的B電子輻射的電磁波的頻率等于電子繞核運動的頻率C電子是不穩(wěn)定的，最終要栽到原子核上D原子光譜是線狀

2、譜解析：原子光譜屬于玻爾理論，D錯。答案：ABC3在燃燒的酒精燈芯上放上少許食鹽，用攝譜儀得到的光譜應為()A鈉的發(fā)射光譜B鈉的吸收光譜C鈉的連續(xù)光譜 D鈉的線狀光譜解析：該光譜為鈉蒸汽的發(fā)射光譜，也是鈉原子的特征光譜，必然為線狀光譜，A、D正確。答案：AD4下圖中甲、乙、丙、丁四圖涉及不同的物理知識，其中說法錯誤的是()A圖甲：普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一B圖乙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的C圖丙：盧瑟福通過分析粒子散射實驗的結果，發(fā)現(xiàn)了質子和中子D圖?。焊鶕?jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，可以說明電子具有波動性解析：圖甲

3、說明普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一，A正確；圖乙是根據(jù)玻爾理論畫出的氫原子能級圖，指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，B正確；圖丙是盧瑟福的粒子散射實驗，通過分析提出了原子的核式結構模型，C錯誤；圖丁是電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，衍射是波的特性，從而說明電子具有波動性，D正確。答案：C5氦原子被電離出一個核外電子，形成類氫結構的氦離子，已知基態(tài)的氦離子能量為E154.4 eV，氦離子的能級示意圖如下圖所示，在具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是()A42.8 eV(光子) B43.2 eV(電子)C41.0

4、eV(電子) D54.4 eV(光子)解析：由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于兩能級差的光子才能被氦離子吸收，故A項中光子不能被吸收，D項中光子能被吸收；而實物粒子(如電子)只要能量不小于兩能級差，均能被吸收，故B、C兩項中電子均能被吸收。答案：A6子與氫原子核(質子)構成的原子稱為氫原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如右圖所示為氫原子的能級圖。假定用動能為E的電子束照射容器中大量處于n1能級的氫原子，氫原子吸收能量后，至多發(fā)出6種不同頻率的光，則關于E的取值正確的是()AE158.1 eVBE158.1 eVC2371.5 eVE2428.4 eVD只能等于2371.5 eV解析

5、：因為氫原子吸收能量后至多發(fā)出6種不同頻率的光，所以氫原子被激發(fā)到n4的激發(fā)態(tài)，因此有2371.5 eVE2428.4 eV，即C選項正確。答案：C7現(xiàn)有1200個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級上，若這些受激發(fā)的氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是(假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的eq f(1,n1)()A2200 B2000C1200 D2400解析：量子數(shù)n4的激發(fā)態(tài)的1200個氫原子分別躍遷到n3、2、1的軌道上的數(shù)目均為400個，此時發(fā)出1200個光子；量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)的400個氫原子分別躍遷到n2、1的軌道上

6、的數(shù)目均為200個，發(fā)出光子數(shù)為400個；量子數(shù)n2的激發(fā)態(tài)的600個氫原子躍遷到n1的軌道上的數(shù)目為600個，發(fā)出光子數(shù)為600個，則發(fā)出的光子總數(shù)為12004006002200，A正確。答案：A8在金屬中存在大量的價電子(可理解為原子的最外層電子)，價電子在原子核和核外的其他電子產生的電場中運動。電子在金屬外部時的電勢能比它在金屬內部作為價電子時的電勢能大，前后兩者的電勢能差值稱為勢壘，用符號V表示。價電子就像被關在深為V的方箱里的粒子，這個方箱叫作勢阱，價電子在勢阱內運動具有動能，但動能的取值是不連續(xù)的，價電子處于最高能級時的動能稱為費米能，用Ef表示。用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為的光

7、子，具有費米能的電子如果吸收了一個頻率為的光子而跳出勢阱，則()A具有費米能的電子跳出勢阱時的動能EkhVEfB具有費米能的電子跳出勢阱時的動能EkhVEfC若增大激光器的發(fā)光強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能增大D若增大激光器的發(fā)光強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能不變解析：根據(jù)能量守恒定律可得EfhEkV，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能EkhVEf，B正確；據(jù)EkhVEf，可知電子的動能由入射光的頻率決定，與入射光的強度無關，D正確。答案：BD9氫原子能級的示意圖如下圖所示，大量氫原子從n4的能級向n2能級躍遷時輻射出可見光a，從n3的能級向n2的能級躍遷時輻射出可見光b，則()

8、A可見光光子能量范圍在1.62 eV到2.11 eV之間B氫原子從n4的能級向n3的能級躍遷時會輻射出紫外線Ca光的頻率大于b光的頻率D氫原子在n2的能級可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離解析：由能級躍遷公式EEmEn得：E1E4E20.85 eV(3.4 eV)2.55 eVE2E3E21.51 eV(3.4 eV)1.89 eV據(jù)Eeq f(hc,)h知A錯，C對；E3E4E30.85 eV(1.51 eV)0.66 eV，所以氫原子從n4的能級向n3的能級躍遷時能量差對應的光子處于紅外線波段，B錯；氫原子在n2的能級時能量為3.4 eV，所以只有吸收光子能量大于等于3.4 eV時才能電離，D錯

9、。答案：C10若原子的某內層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時，會將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，此電磁輻射就是原子的特征X射線。內層空位的產生有多種機制，其中的一種稱為內轉換，即原子處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時，將躍遷時釋放的能量交給某一內層電子，使此內層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內轉換電子)。214Po的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，可將能量E01.416 MeV交給內層電子(如K、L、M層電子，以K、L、M標記原子中最靠近核的三個電子層)使其電離。實驗測得從214Po原子的K、L、M層電離出的電子的動能分別為EK1.323 MeV，EL1.399 MeV，EM

10、1.412 MeV，則可能發(fā)射的特征X射線的能量為()A0.013 MeV B0.017 MeVC0.076 MeV D0.093 MeV解析：由于能量守恒，電子在原能級上運動時所具有的能量是動能與獲得的能量之差，即與K、L、M層電子對應的能級能量值分別為1.323 MeV1.416 MeV0.093 MeV、1.399 MeV1.416 MeV0.017 MeV、1.412 MeV1.416 MeV0.004 MeV。由題意知，原子的某內層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時，會將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，就是原子的特征X射線，所以原子的特征X射線的光子的能量可能值為E

11、10.093 MeV(0.004 MeV)0.089 MeV，E20.017 MeV(0.004 MeV)0.013 MeV，E30.093 MeV(0.017 MeV)0.076 MeV，A、C正確。答案：AC二、填空題(共2小題，共15分)11(7分)氫原子第n能級的能量為Eneq f(E1,n2)，其中E1為基態(tài)能量。當氫原子由第4能級躍遷到第2能級時，發(fā)出光子的頻率為1；若氫原子由第2能級躍遷到基態(tài)，發(fā)出光子的頻率為2，則eq f(1,2)_。解析：根據(jù)氫原子的能級公式，h1E4E2eq f(E1,42)eq f(E1,22)eq f(3,16)E1，h2E2E1eq f(E1,22)

12、eq f(E1,12)eq f(3,4)E1，所以eq f(1,2)eq f(f(3,16),f(3,4)eq f(1,4)。答案：eq f(1,4)12(8分)有大量的氫原子吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到n3的激發(fā)態(tài)，已知氫原子處于基態(tài)時的能量為E1，則吸收光子的頻率_，當這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能態(tài)躍遷發(fā)光時，可發(fā)出_條譜線，輻射光子的能量為_。解析：據(jù)躍遷理論hE3E1，而E3eq f(1,9)E1，所以eq f(E3E1,h)eq f(8E1,9h)。由于是大量原子，可從n3躍遷到n1，從n3躍遷到n2，再從n2躍遷到n1，故應有三條譜線，光子能量分別為E3E1，E3E2，E2E1

13、，即eq f(8,9)E1，eq f(5,36)E1，eq f(3,4)E1。答案：eq f(8E1,9h)3eq f(8,9)E1，eq f(5,36)E1，eq f(3,4)E1三、計算題(共4小題，共45分)13(9分)氫原子處于n2的激發(fā)態(tài)能量是E23.4 eV，則(1)要使處于n2的激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子？(2)若用波長為200 nm的紫外線照射處于n2激發(fā)態(tài)的氫原子，則電子飛到無窮遠時的動能是多少？解析：(1)要使處于n2的激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少需要E3.4 eV3.41.601019 J5.441019 J的能量。根據(jù)Eh可得eq f(E,h)81

14、014 Hz。(2)波長為200 nm的紫外線的光子能量為eq f(hc,)eq f(6.6310343108,200109 J)9.9451019 J6.22 eV，電子飛到無窮遠處時的動能為Ekeq f(hc,)E26.22(3.4 eV)2.82 eV。答案：(1)81014 Hz(2)2.82 eV14(12分)已知氫原子基態(tài)的電子的軌道半徑r10.5281010 m，根據(jù)玻爾假設，電子繞核的可能軌道半徑是rnn2r1(n1,2,3，(1)求電子在基態(tài)軌道上運動的動能；(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，在圖上用箭頭標出這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線；(3)計算這幾條光譜線中波長最

15、短的一條波長。(已知靜電力常量k9.0109 Nm/C2，普朗克常量h6.631034 Js，電子電荷量e1.61019 C解析：(1)由牛頓定律和庫侖定律，可得meq f(v21,r1)keq f(e2,r21)，所以電子在基態(tài)的動能Ek1eq f(1,2)mv21eq f(ke2,2r1)，代入數(shù)據(jù)得Ek12.181018 J13.6 eV。(2)如右圖所示，可發(fā)出三條。(3)由n3躍遷到n1時，輻射的光子的波長最短，由玻爾理論得heq f(c,)E3E1所以eq f(hc,E3E1)1.03107 m。答案：(1)13.6 eV(2)圖見解析，三條(3)1.0310715(12分)如圖所

16、示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有動能是E(eV)的某個粒子與處在基態(tài)的一個氫原子在同一直線上相向運動，并發(fā)生碰撞。已知碰撞前粒子的動量和氫原子的動量大小相等。碰撞后氫原子受激發(fā)躍遷到n5的能級。(粒子的質量m與氫原子的質量mH之比為k)求：(1)碰前氫原子的動能；(2)若有一群氫原子處在n5的能級，會輻射出幾種頻率的光？其中頻率最高的光子能量多大？解析：(1)設v和vH分別表示粒子和氫原子碰撞前的速率，由題意可知：mvmHvH0，EHeq f(1,2)mHveq oal(2,H)eq f(m2v2,2mH)eq f(m,mH)(eq f(1,2)mv2)kE。(2)輻射出光子的頻率種數(shù)NCeq oal(2,n)Ceq oal(2,5)10，頻率最高的光子能量EE5E10.54 eV(13.6) eV13.06 eV。答案：(1)kE(2)10種13.06 eV16(12分)以一定速度運動的粒子從很遠的地方飛來，與鋁原子核發(fā)生對心碰撞，