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1、精选优质文档-倾情为你奉上第十八章原子结构综合评估时间：90分钟 总分：100分一、选择题(每小题5分，共50分)1卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是()A解释粒子散射现象B用粒子散射的实验数据估算原子核的大小C结合经典电磁理论，解释原子的稳定性D结合经典电磁理论，解释氢原子光谱答案：AB2关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有()A它彻底否定了经典的电磁理论B它发展了卢瑟福的核式结构学说C它完全抛弃了经典的电磁理论D它引入了普朗克的量子观念答案：BD3一群氢原子处于n4的激发态，当它们自发地跃迁到较低的能级时()A可以辐射出3种不同频率的光子B可能辐射出6种不同频率的光子C频率最低的光
2、子是由n4能级向n1能级辐射出的D波长最长的光子是由n4能级向n1能级辐射出的解析：从氢原子的能量级图可知，最多能辐射6种光子，频率最低的光子也是波长最长的光子，是从n4到n3发出的答案：B4如图所示为粒子散射实验中粒子经过某一金原子核附近时的示意图，a、b、c三点分别位于两个等势面上则以下说法正确的是()A粒子在a处的速率比在b处的小B粒子在b处的速率最大C粒子在a、c处的速率相同D粒子在b处的速率比在c处的速率小解析：原子核可看成是一个带正电的点电荷，粒子在点电荷的电场中运动，由能量守恒定律和功能关系求解本题综合考查能量守恒定律，粒子在发生散射时，动能与电势能之和守恒，粒子在a点与c点时电
3、势能相等，故在经过a、c两点时，粒子的动能也必须相等，C选项正确在粒子从a点到b点的过程中，电场力对粒子做负功，动能减小，vavc；在粒子从b点到c点的过程中，电场力对粒子做正功，动能增大，vcvb，所以D选项正确，而A、B选项是错误的答案：CD5在卢瑟福粒子散射实验中，有少数粒子发生较大角度的偏转，其原因是()A原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上B正电荷在原子中是均匀分布的C原子中存在着带负电的电子D原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析：只有正电荷和绝大部分质量集中在很小的核上时，粒子才能发生大角度偏转，故选项A是正确的，选项B是错误的而选项C和选项D虽然说法正确，但是却
4、非直接原因，所以不是合适选项答案：A6当用具有1.87 eV能量的光子照射n3激发态的氢原子时()A氢原子不会吸收这个光子B氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为0.36 eVC氢原子吸收光子后被电离，电离后电子的动能为零D氢原子吸收光子后不会被电离答案：A7氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为10.632 8 m，23.39 m.已知波长为1的激光是氖原子在能级间隔为E11.96 eV的两个能级之间跃迁产生的用E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁能级间隔，则E2的近似值为()A10.50 eV B0.98 eVC0.53 eV D0.36 eV解析：能级跃迁满足E1hc
5、/1，E2hc/2代入数值可求得E20.36 eV.答案：D8子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用如图所示为氢原子的能级示意图假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为1、2、3、4、5和6的光，且频率依次增大，则E等于()Ah(31) Bh(56)Ch3 Dh4解析：由题意，照射后能发出6种光，则说明原子从n2的能级吸收光子跃迁到n4的能级这6种光分别是跃迁413121423243频率654321从表中能看出4到2的对应频率为3.选项C正确答案：C9氢原子的基态能级E113.6 eV，第n能级En，若氢原子从
6、n3能级跃迁到n2能级时发出的光能使某金属发生光电效应，则以下跃迁中放出的光也一定能使此金属发生光电效应的是()A从n2能级跃迁到n1能级B从n4能级跃迁到n3能级C从n5能级跃迁到n3能级D从n6能级跃迁到n5能级解析：由：En可得各能级E2 eV3.4 eV，E3 eV1.51 eV，E4 eV0.85 eV，E5 eV0.54 eV，E6 eV0.38 eV.氢原子由高能级向低能级跃迁时，辐射光子，由hEE，可得0，1，2，3，4，又，E3E21.89 eV，E2E110.2 eV，E4E30.66 eV，E5E30.97 eV，E6E50.16 eV，故只有10，A选项正确答案：A10
7、若原子的某内层电子被电离成空位，其他层的电子跃迁到空位时，会将多余的能量以电磁波的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)，214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E01.416 MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离实验测得214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK1.323 MeV、EL1.399 MeV、EM1.412 MeV，则可能发射
8、的特征X射线的能量为()A0.013 MeV B0.017 MeVC0.076 MeV D0.093 MeV解析：由题分析可知，电离后产生的电子动能在数值上与原子所处的激发态能级对应，即EK1.323 MeV，EL1.399 MeV，EM1.412 MeV.当发生能级跃迁时，释放的特征X射线的能量的可能值为ELEK0.076 MeV，EMEL0.013 MeV，EMEK0.089 MeV.选项A、C正确答案：AC二、填空题(共16分)11(4分)能量为Ei的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能量Ei称为氢的电离能现用一频率为的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远
9、离核以后速度的大小为_(用光子频率、电子质量m、氢的电离能Ei与普朗克常量h表示)解析：由能量守恒得mv2hEi，解得电子速度为v.答案： 12(4分)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在_个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_eV(基态能量为13.6 eV)答案：21.5113(4分)氢原子从m能级跃迁到n能级时，辐射出波长为1的光子，从m能级跃迁到k能级时，辐射出波长为2的光子，若12，则氢原子从n能级跃迁到k能级时，将_波长为_的光子解析：由玻尔跃迁假设可得，EmEn，
10、EmEk，两式相减得EnEk，因为12，则EnEk，故氢原子由n能级向k能级跃迁时，辐射光子又EnEk，则，解得辐射光子的波长.答案：辐射14(4分)已知氢原子基态能量为13.6 eV，第二能级E23.4 eV，如果氢原子吸收_eV能量，可由基态跃迁到第二能级如果再吸收1.89 eV能量，还可由第二能级跃迁到第三能级，则氢原子的第三能级E3_eV.答案：10.21.51三、计算题(共34分)15(8分)用一束光子去激发处于基态的氢原子，氢原子吸收了光子后刚好发生电离已知E113.6 eV，求这束光子的频率解析：基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光都能使基态的氢原
11、子吸收而发生电离，不过入射光子能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大处于基态的氢原子吸收光子发生电离，则光子能EE1，由题意知，该光子的能量E13.6 eV，又Eh，则光子频率 Hz3.281015 Hz.答案：3.281015 Hz16(8分)氢原子的电子在第二条轨道和第三条轨道上运动时，其动能之比、动量之比、周期之比分别为多少？解析：电子绕核运动，库仑引力提供向心力，则得Ek，则Ek2Ek3r3r2又rnn2r1，故Ek2Ek394由动能与动量的关系知p，故p2p332，且v2v3p2p332由T知，周期之比T2T3827.答案：943282717(8分)氢原子处于基态时，原子能量E
12、113.6 eV，已知电子电量e1.61019 C，电子质量m0.911030 kg，氢原子的核外电子的第一条轨道的半径为r10.531010 m.(1)若要使处于n2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？(2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n2的激发态时，核外电子运动的等效电流是多大？解析：(1)要使处于n2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：h0()得8.211014 Hz.(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，有其中r24r1根据电流强度的定义I解得I将数据代入得I1.
13、3104 A.答案：(1)8.211014 Hz(2)1.3104 A18(10分)氢原子从3.4 eV的能级跃迁到0.85 eV的能级时，求：(1)此时发射还是吸收光子？(2)这种光子的波长是多少(计算结果取一位有效数字)?(3)右图中光电管用金属材料铯制成，电路中定值电阻R00.75 ，电源电动势E1.5 V，内阻r0.25 ，图中电路在D点交叉，但不相连R为变阻器，O是变阻器的中间抽头，位于变阻器的正中央，P为滑动端从变阻器的两端点ab可测得其总阻值为14 .当用上述氢原子两能级间跃迁而发射出来的光照射图中的光电管时，欲使电流计G中电流为零，变阻器aP间阻值应为多大？已知普朗克常量h6.
14、631034 Js，金属铯的逸出功为1.9 eV.解析：(1)因氢原子是从低能级向高能级跃迁，故应是吸收光子(2)因为EE1E2h，c/得 m5107 m.(3)因为hE1E2(3.40.85) eV2.55 eV入射光光子的能量大于铯的逸出功，故光电管会发射光电子根据爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能EkhW2.55 eV1.9 eV0.65 eV由动能定理WeUEk可知，欲使G表中电流为零，必须在光电管上加上0.65 V的反向电压，故滑动头须滑向a端电源所在的主干路的电流I A0.1 A变阻器滑动头P与中点O间的电阻ROP 6.5 所以aP间电阻RapROP(6.5) 0.5 .答案：(1)吸收光子(2)5107 m(3)0.5 专心-专注-专业
