章末檢測(第十八章)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10個小題，每小題4分，共40分，全部選對得4分，漏選得2分，錯選不得分)1．(多選)(2016·紹興一中高二第二學(xué)期期中)關(guān)于物理學(xué)史，下列說法正確的是()A．J.J.湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況，斷定其本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流，并最終發(fā)現(xiàn)了電子B．G.P.湯姆孫利用電子束在晶體中的衍射實驗，證實了電子的粒子性C．盧瑟福依據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型D．玻爾原子模型一重要假設(shè)是原子能量的量子化，而弗蘭克—赫茲實驗為其提供了實驗依據(jù)答案ACD解析J．J.湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成，并測出了該粒子的比荷，最終發(fā)現(xiàn)了電子，故A正確；G.P.湯姆孫利用電子束在晶體中的衍射實驗，證實了電子的波動性，故B錯誤；盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故C正確；玻爾原子模型一重要假設(shè)是原子能量的量子化，而弗蘭克—赫茲實驗為其提供了實驗依據(jù)，故D正確．2．人們在研究原子結(jié)構(gòu)時提出過許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，它們的模型示意圖如圖1所示．下列說法中正確的是()圖1A．α粒子散射實驗與棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型的建立無關(guān)B．科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型C．科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了核式結(jié)構(gòu)模型，建立了棗糕模型D．科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，建立了玻爾的原子模型答案B3．關(guān)于線狀譜，下列說法中正確的是()A．每種原子處于不同溫度下發(fā)光的線狀譜不同B．每種原子處在不同的物質(zhì)中的線狀譜不同C．每種原子在任何外界條件下發(fā)光的線狀譜都相同D．兩種不同的原子發(fā)光的線狀譜可能相同答案C解析每種原子在任何外界條件下的線狀譜都相同，不同的原子的線狀譜不同．4．根據(jù)玻爾理論，在氫原子中，量子數(shù)n越大，則()A．電子軌道半徑越小 B．核外電子運動速度越大C．原子能量越大 D．電勢能越小答案C解析由rn＝n2r1可知A錯．氫原子在n能級的能量En與基態(tài)能量E1的關(guān)系為En＝eq\f(E1,n2).因為能量E1為負(fù)值，所以n越大，則En越大，所以C正確．核外電子繞核運動所需的向心力由庫侖力提供keq\f(e2,r\o\al(2,n))＝eq\f(mv\o\al(2,n),rn).可知rn越大，速度越小，則B錯．由E＝Ek＋Ep可知D錯．5．根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由n＝2軌道躍遷到n＝1軌道()A．原子的能量減少，電子的動能增加B．原子的能量增加，電子的動能減少C．原子要放出一系列頻率不同的光子D．原子要吸收某一頻率的光子答案A6．當(dāng)α粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中，下列說法正確的是()A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到庫侖斥力，速度一直減小答案B解析α粒子與金原子核帶同種電荷，兩者相互排斥，故A、C錯誤，B正確；α粒子在靠近金原子核時斥力做負(fù)功，速度減小，遠(yuǎn)離時斥力做正功，速度增大，故D錯誤．7．已知氫原子的基態(tài)能量為E1，不同能級的能量En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝1,2,3，….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()A．－eq\f(4hc,3E1) B．－eq\f(2hc,E1)C．－eq\f(4hc,E1) D．－eq\f(9hc,E1)答案C解析依題意可知第一激發(fā)態(tài)能量為E2＝eq\f(E1,22)，要將其電離，需要的能量至少為ΔE＝0－E2＝hν，根據(jù)波長、頻率與波速的關(guān)系c＝νλ，聯(lián)立解得最大波長λ＝－eq\f(4hc,E1)，選項C正確．8．(2016·瑞安中學(xué)高二第二學(xué)期期中)如圖2為玻爾為解釋氫原子光譜畫出的氫原子能級示意圖，一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)他們自發(fā)地躍遷到較低能級時，以下說法符合玻爾理論的有()圖2A．氫原子躍遷時，可發(fā)出連續(xù)不斷的光譜線B．基態(tài)氫原子能吸收14eV的光子發(fā)生電離C．基態(tài)氫原子能吸收11eV的光子發(fā)生躍遷D．在氫原子譜線中，從n＝2能級躍遷到基態(tài)輻射光子的波長最長答案B9．(多選)氫原子能級圖的一部分如圖3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λa、λb、λc，則()圖3A．λb＝λa＋λc B.eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)C．λb＝λaλc D．Eb＝Ea＋Ec答案BD解析Ea＝E3－E2，Eb＝E3－E1，Ec＝E2－E1，所以Eb＝Ea＋Ec，D正確；由ν＝eq\f(c,λ)得λa＝eq\f(hc,E3－E2)，λb＝eq\f(hc,E3－E1)，λc＝eq\f(hc,E2－E1)，取倒數(shù)后得到eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)，B正確．10．如圖4所示為氫原子能級的示意圖．現(xiàn)有大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時將輻射出若干不同頻率的光．關(guān)于這些光，下列說法正確的是()圖4A．最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的光是由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的B．頻率最小的光是由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的C．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬箔能發(fā)生光電效應(yīng)答案D解析從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的能級差最大，即輻射出的光子能量最大，頻率最大，對應(yīng)波長最小，是最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的，A錯誤；從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)的能級差最小，輻射出的光子的頻率最小，B錯誤；可輻射出的光子頻率的種類數(shù)為Ceq\o\al(2,4)＝6種，C錯誤；從n＝2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，輻射出光子的能量ΔE＝E2－E1＞6.34eV，因而可以使逸出功為6.34eV的金屬箔發(fā)生光電效應(yīng)，D正確．二、填空題(本題共2個小題，共10分)11．(4分)以下四個示意圖所表示的實驗中能說明原子核式結(jié)構(gòu)的是________．答案A12．(6分)氫原子的能級圖如圖5所示，一群氫原子處在n＝4的能級上，向低能級躍遷時，最多能輻射出______種光子；用這些光子照射逸出功為W0＝4.54eV的金屬鎢時，能使其發(fā)生光電效應(yīng)的有______種光子．圖5答案63解析處在n＝4能級上的氫原子最多能輻射出N＝eq\f(4×3,2)種＝6種光子，能量大于4.54eV的有4→1、3→1、2→1的三種光子．三、計算題(本題共4個小題，共50分)13．(12分)氫原子的基態(tài)能量E1＝－13.6eV，電子繞核運動的半徑r1＝0.53×10－10m，則氫原子處于n＝2的激發(fā)態(tài)時，(1)原子系統(tǒng)具有的能量是多少？(2)電子在軌道上運動的動能為多少？(3)電子具有的電勢能為多少？答案(1)－3.4eV(2)3.4eV(3)－6.8eV解析(1)由En＝eq\f(E1,n2)可得E2＝－eq\f(13.6,22)eV＝－3.4eV，即為原子系統(tǒng)的能量．(2)由F＝eq\f(ke2,r\o\al(2,2))＝eq\f(mv2,r2)得，Ek2＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r2)＝eq\f(ke2,8r1)，代入數(shù)據(jù)，解得Ek2＝3.4eV，即電子在軌道上的動能為3.4eV.(3)由Epn＝En－Ekn，得Ep2＝2E2＝－6.8eV，即電子具有的電勢能為－6.8eV.14．(12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n＝3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ν是多少？當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷發(fā)光時，可發(fā)出幾條譜線？輻射光子的能量分別為多少？(答案用字母表示)答案見解析解析據(jù)躍遷理論hν＝E3－E1，而E3＝eq\f(1,9)E1，所以ν＝eq\f(E3－E1,h)＝－eq\f(8E1,9h).由于是大量原子，可從n＝3直接躍遷到n＝1，從n＝3躍遷到n＝2，再從n＝2躍遷到n＝1，故應(yīng)有三條譜線，光子能量分別為E3－E1，E3－E2，E2－E1，即－eq\f(8,9)E1，－eq\f(5,36)E1，－eq\f(3,4)E1.15．(12分)如圖6所示，讓一束均勻的陰極射線從兩極板正中間垂直穿過正交的電磁場，選擇合適的磁感應(yīng)強度B和兩極之間的電壓U，帶電粒子將不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后撤去電場，粒子將做勻速圓周運動，并垂直打到極板上，兩極板之間的距離為d，則陰極射線中帶電粒子的比荷為多少？圖6答案eq\f(2U,B2d2)解析設(shè)陰極射線中帶電粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，則在電磁場中由平衡條件得qeq\f(U,d)＝qvB①撤去電場后，由牛頓第二定律得qvB＝eq\f(mv2,R)②R＝eq\f(d,2)③解①②③得eq\f(q,m)＝eq\f(2U,B2d2).16．(14分)氫原子處于基態(tài)時，原子的能量為E1＝－13.6eV，當(dāng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)時，能量為E3＝－1.51eV，則：(1)當(dāng)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1的基態(tài)時，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n＝3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？答案(1)1.03×10－7m(2)3.28×1015Hz(3)3種6.58×10－7m解析(1)根據(jù)玻爾理論E3－E1＝heq\f(c,λ)λ＝eq\f(hc,E3－E1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,－1.51＋13.6×1.6×10－19)m≈1.03×10－7m(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，入射光子須滿足hν≥0－E1解得ν≥－eq\f(E1,h)＝eq\f(－－13.6×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈3.28×1015