原子結(jié)構(gòu)測試題本試卷分為第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，滿分100，考試時間60分鐘。第卷(選擇題共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不選的得0分。)1關(guān)于粒子散射實驗的下列說法中正確的是()A在實驗中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進，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)的力是來自帶負電的核外電子，當粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C實驗表明原子中心有一個極小的核，它占有原子體積的極小部分D實驗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項是對該實驗現(xiàn)象的正確描述，正確；B項，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；C項是對實驗結(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。答案：A、C2關(guān)于太陽光譜，下列說法正確的是()A太陽光譜是吸收光譜B太陽光譜中的暗線，是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析太陽的物質(zhì)組成D根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析地球大氣層中含有哪些元素解析：太陽光譜是吸收光譜。因為太陽是一個高溫物體，它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時，會被太陽大氣層中某些元素的原子吸收，因此我們觀察到的太陽光譜是吸收光譜，所以分析太陽的吸收光譜，可知太陽大氣層的物質(zhì)組成，而某種物質(zhì)要觀察到它的吸收光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否則會直接發(fā)光，由于地球大氣層的溫度很低，所以太陽光通過地球大氣層時不會被地球大氣層中的物質(zhì)原子吸收。故選A、B。答案：A、B3有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是()A氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)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氫原子光譜的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān)解析：氫原子的發(fā)射光譜是不連續(xù)的，只能發(fā)出特定頻率的光，說明氫原子的能級是分立的，選項B、C正確，根據(jù)玻爾理論可知，選項D錯誤。答案：B、C4下列關(guān)于巴耳末公式R的理解，正確的是()A此公式是巴耳末在研究氫光譜特征時發(fā)現(xiàn)的B公式中n可取任意值，故氫光譜是連續(xù)譜C公式中n只能取不小于3的整數(shù)值，故氫光譜是線狀譜D公式不僅適用于氫光譜的分析，也適用于其他原子的光譜分析解析：巴耳末公式只適用于氫原子光譜的分析，且n只能取大于等于3的整數(shù)，即不能取連續(xù)值，故氫原子光譜是線狀譜。答案：A、C5英國物理學(xué)家盧瑟福用粒子轟擊金箔，為了解釋實驗結(jié)果，他提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說。下面中O表示金原子核的位置，曲線ab和cd分別表示經(jīng)過金原子核附近的粒子的運動軌跡，其中能正確反映實驗結(jié)果的是()圖(十八)1解析：答案：B、D6.根據(jù)粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，圖(十八)2中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實線表示一個粒子的運動軌跡。在粒子從a運動到b、再運動到c的過程中，下列說法中正確的是()圖(十八)2A動能先增大，后減小B電勢能先減小，后增大C電場力先做負功，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點經(jīng)b點到達等勢點c的過程中電場力先做負功、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，電場力做的總功為零。故C項正確。答案：C7.如圖(十八)3所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是()圖(十八)3A原子A可能輻射出3種頻率的光子B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4解析：原子A處于激發(fā)態(tài)E2，它只能輻射一種頻率的光子；原子B處于激發(fā)態(tài)E3，它可能由E3到E2，由E2到E1，由E3到E1，發(fā)射三種頻率的光子；原子由低能級躍遷到高能級時，只能吸收具有能級差的能量的光子，由以上分析可知，只有B項是正確的。答案：B8氫原子在某三個相鄰能級之間躍遷時，可發(fā)出三種不同波長的輻射光。已知其中的兩個波長分別為1和2，用12則另一個波長可能是()A12B12C. D.解析：各種可能情況如圖所示，由Ehh知：3：3：3綜上可知C、D正確。答案：C、D9.如圖(十八)4所示為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時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(十八)4A最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n4能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的B頻率最小的光是由n2能級躍遷到n1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n2能級躍遷到n1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)解析：最容易發(fā)生衍射的應(yīng)是波長最長而頻率最小、能量最低的光波，hhc/EmEn，對應(yīng)躍遷中能級差最小的應(yīng)為n4到n3，故A、B錯。由C可知處于n4能級上的氫原子共可輻射出C6種不同頻率的光，故C錯。根據(jù)hE2E1及發(fā)生光電效應(yīng)的條件hW可知D正確。答案：D10子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為氫原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用。如圖(十八)5為氫原子的能級示意圖。假定用光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n2能級的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為1、2、3、4、5和6的光，且頻率依次增大，則E等于()圖(十八)5Ah(31) Bh(56)Ch3 Dh4解析：氫原子吸收光子后，能發(fā)出六種頻率的光，說明氫原子是從n4能級向低能級躍遷，則吸收的光子的能量為EE4E2，E4E2恰好對應(yīng)著頻率為3的光子，故光子的能量為h3。答案：C第卷(非選擇題共60分)二、填空題。(共4小題，每小題5分，共20分。把答案直接填寫在題中橫線上，不要求寫出演算過程。)11(5分)大量的氫原子處于n3的能級，可輻射出_種光子。若輻射的光子波長12，譜線強度與光子數(shù)目成正比，從第n能級向低能級躍遷時發(fā)出的光子數(shù)均為該能級上原子數(shù)的，則譜線的強度之比是_。解析：氫原子處于n3的能級，設(shè)原子數(shù)為N，共有三種躍遷方式，可輻射三種光子，如圖所示。從n3的能級躍遷時有兩種躍遷方式，各放出個光子；處于n2能級的原子數(shù)為，向第一能級躍遷時只有一種躍遷方式，放出個光子，故譜線強度之比為1: 1:1。答案：31:1:112(5分)密立根用噴霧的方法獲得了帶電液滴，然后把這些帶有不同電荷量和質(zhì)量的液滴置于電場中，通過電場力和重力平衡的方法最終測得了帶電液滴帶的電荷量。某次測量中，他得到了如下數(shù)據(jù)，則可得出結(jié)論為：_。液滴編號電荷量/C16.41101929.70101931.6101944.821019解析：由表格中的數(shù)值可得4，6，1，3，因此可得，電荷是量子化的，電荷的電荷量都是元電荷e的整數(shù)倍。答案：電荷是量子化的，電荷的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。13(5分)如圖(十八)6所示，圖甲是a、b、c、d四種元素的線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是_。圖(十八)6解析：將圖甲中的a、b、c、d與圖乙對比可以看出，a、c中的亮條紋在圖乙中已出現(xiàn)，而b、d中的亮條紋在圖乙中未出現(xiàn)，故該礦物質(zhì)中缺乏b、d兩種元素。答案：b元素和d元素14.(5分)氫原子的能級圖如圖(十八)7所示。一群氫原子處在n4的能級上，向低能級躍遷時，一共輻射出_種光子；用這些光子照射逸出功為W04.54 eV的金屬鎢時，能使其發(fā)生光電效應(yīng)的有_種光子。圖(十八)7解析：處在n4能級上的氫原子一共輻射出N種6種光子，能量大于4.54 eV的光子有41、31、21的三種光子。答案：63三、計算題(共6小題，共40分。解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。)15(6分)圖(十八)8中給出氫原子最低的四個能級，氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有幾種？其中最小的頻率等于多少赫茲？(保留兩位有效數(shù)字)圖(十八)8解析：不同頻率光子數(shù)為N6種。EminE4E3hmin，min Hz1.61014 Hz。答案：6種1.61014 Hz16(6分)2010年高考江蘇卷已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為3.40 eV和1.51 eV，金屬鈉的截止頻率為5.531014 Hz，普朗克常量h6.631034 Js。請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。解析：氫原子放出的光子能量EE3E2，代入數(shù)據(jù)得E1.89 eV金屬鈉的逸出功W0hc，代入數(shù)據(jù)得W02.3 eV因為Eg，到達下極板的時間很短，難以精確測量，與事實不符，則油滴帶負電，受到庫侖力的方向豎直向上，由牛頓第二定律m2gqm2a，解得q。答案：(1)(2)18(7分)根據(jù)巴耳末公式，指出氫原子光譜在可見光的范圍內(nèi)波長最長的2條譜線，其波長分別為654.55109 m和484.85109 m，求所對應(yīng)的n。解析：根據(jù)巴耳末公式R得1.10107，所以n13，1.10107，所以n24。答案：3419(7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200 nm的紫外線照射氫原子，則電子飛到離核無窮遠處的速度多大？(電子電量e1.61019 C，電子質(zhì)量me0.911030 kg)解析：(1)n2時，E2 eV3.4 eV所謂電離，就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷到n的軌道，n時，E0。所以，要使處于n2激發(fā)態(tài)的原子電離，電離能為EEE23.4 eV Hz8.211014 Hz(2)波長為200 nm的紫外線一個光子所具有的能量E0h6.631034 J9.9451019 J電離能E3.41.61019 J5.441019 J由能量守恒hEmv2代入數(shù)值解得：1.1106 m/s。答案：(1)8.211014 Hz(2)1.1106 m/s20(7分)已知鈉原子在A、B、C、D、E幾個能級間躍遷，輻射光子的波長分別為：589 nm(BA),330 nm(CA),285 nm(DA),514 nm(EB)。試作出鈉原子在這幾個能量范圍的能級圖。作