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1、本套资源目录 2019_2020 学年高中物理第十八章1 电子的发现练习含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第十八章2 原子的核式结构模型练习含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第十八章3 氢原子光谱练习含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第十八章4 玻尔的原子模型练习含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第十八章检测 a 含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第十八章检测 b 含解析新人教版选修 3_5 1 电子的发现 基础巩固 1.关于阴极射线的实质,下列说法正确的是()A.
2、阴极射线实质是氢原子 B.阴极射线实质是电磁波 C.阴极射线实质是电子 D.阴极射线实质是 X 射线 答案:C 2.下列实验现象中,支持阴极射线是带电微粒观点的是()A.阴极射线可以透过薄铝片 B.阴极射线通过电场或磁场时要产生相应的偏转 C.阴极射线透过镍单晶时产生衍射现象 D.阴极射线轰击荧光物质时发出荧光 解析:X 射线不带电且有较强的穿透能力,也可以透过薄铝片,因此阴极射线可以透过薄铝片不能说明阴极射线是带电微粒,故 A 错误;阴极射线是电子流,电子带负电,因此可通过电场或磁场偏转来确定阴极射线是带电微粒,故 B 正确;只要具有波的特性,就能产生衍射现象,故 C 错误;紫外线照射荧光物
3、质时也会发出荧光,不能证明阴极射线是带电微粒,故 D 错误。答案:B 3.如图所示,在阴极射线管正上方平行放一条通有强电流的长直导线,则阴极射线将()A.向纸内偏转 B.向纸外偏转 C.向下偏转 D.向上偏转 解析:阴极射线是带负电的电子,由安培定则和左手定则可判断阴极射线向上偏转。答案:D 4.(多选)下列说法正确的是()A.汤姆孙精确地测出了电子电荷量 B.电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的 C.汤姆孙“油滴实验”更重要的发现是:电荷是量子化的,即任何电荷只能是e的整数倍 D.通过实验测出电子的比荷和电子电荷量e的值,就可以确定电子的质量 答案:BD 5.(多选)关于空气导电
4、性能,下列说法正确的是()A.空气导电,是空气分子中有的带正电,有的带负电,在强电场作用下向相反方向运动的结果 B.空气能够导电,是空气分子在射线或强电场作用下电离的结果 C.空气密度越大,导电性能越好 D.空气密度变得越稀薄,越容易发出辉光 解析:空气是由多种气体组成的混合气体,在正常情况下,气体分子不带电(显中性),是较好的绝缘体。但在射线、受热及强电场作用下,空气分子被电离才具有导电功能,且空气密度较大时,电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞,正、负电荷又重新复合,难以形成稳定的放电电流,电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好,综上所述,正确选项为 B、D。答案:BD 6.(多选
5、)下图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器嘴喷出,落到图中的匀强电场中,调节两板间的电压,通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中。下列说法正确的是()A.油滴带负电 B.油滴质量可通过天平来测量 C.只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量 D.该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍 解析:由题图知,电容器板间电场方向向下,油滴所受的电场力方向向上,则知油滴带负电,故A 正确;油滴的质量很小,不能通过天平测量,故 B 错误;根据油滴受力平衡得mg=qE=,得q=,所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴所带的电荷量,故 C错误;该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数
6、倍,故 D 正确。答案:AD 7.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的粒子流,这些粒子是 。若加在阴极射线管内两个电极的电压为 1.6106 V,电子离开阴极表面时的速度为零,则电子到达阳极时的速度v=m/s。解析:阴极射线是电子,由eU=12e2知v=2e=7.5 108m/s。答案:电子 7.5108 8.在电场强度为 1.92105 N/C 的匀强电场中,一半径为 1.6410-4 cm、密度为 0.851 g/cm3的油滴恰能悬浮。则油滴的电荷量是电子的多少倍?解析:小油滴质量为m=V=433,小油滴悬浮在电场中,由力的平衡条件得mg=qE,即q=433=0.8511034(1.6410
7、-6)39.831.92105C=8.0210-19C。小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数是 n=8.0210-191.6010-19=5。答案:5 能力提升 1.(多选)1897 年英国物理学家 J.J.汤姆孙发现了电子并被称为“电子之父”。下列关于电子的说法正确的是()A.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论,并求出了阴极射线的比荷 B.汤姆孙通过光电效应的研究发现了电子 C.电子的质量是质子质量的 1 836 倍 D.汤姆孙通过对用不同材料作阴极发出的射线的研究,说明电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物质单元 解析:汤姆孙研究阴极射线发现了电子
8、,并求出了电子的电荷,选项 A 正确,选项 B 错误。电子质量是质子质量的11836,选项C 错误。汤姆孙证明了电子是原子的组成部分,选项 D 正确。答案:AD 2.(多选)关于密立根油滴实验的科学意义,下列说法正确的是()A.测得了电子的电荷量 B.提出了电荷分布的量子化观点 C.为电子质量的最终获得作出了突出贡献 D.为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据 解析:密立根油滴实验测出了电子的电荷量,提出了电荷分布的量子化观点。答案:ABCD 3.(多选)下图是汤姆孙的气体放电管的示意图,下列说法正确的是()A.若在 D1、D2之间不加电场和磁场,则阴极射线应打到最右端的P1点 B.若
9、在 D1、D2之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向下偏转 C.若在 D1、D2之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向上偏转 D.若在 D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场,则阴极射线不偏转 解析:实验证明,阴极射线是电子,它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧,可知选项 C正确,B错误;加上磁场时,电子在磁场中受洛伦兹力作用,要发生偏转,因而选项D错误;当不加电场和磁场时,电子所受的重力可以忽略不计,因而不发生偏转,选项 A 正确。答案:AC 4.(多选)右图是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图。显像管中有一个阴极,工作时它能发射阴极射线,荧光屏被阴极射线轰击就能发光。安装在管颈的偏转线圈产
10、生偏转磁场,可以使阴极射线发生偏转。下列说法正确的是()A.如果偏转线圈中没有电流,则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点 B.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上A点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 C.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上B点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 D.如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动,则偏转磁场的磁感应强度应该先由小到大,再由大到小 解析:偏转线圈中没有电流,阴极射线沿直线运动,打在O点,A 正确。由阴极射线的电性及左手定则可知 B 错误,C 正确。由R=可知,B越小,R越大,故磁感应强度应先由大变小,再由小变大,故 D
11、错误。答案:AC 5.示波管中电子枪的原理示意图如图所示,示波管内被抽成真空,A 为发射热电子的阴极,K 为接在高电势点的加速阳极,A、K 间电压为U,电子离开阴极时的速度可以忽略,电子经加速后从 K 的小孔中射出时的速度大小为v。下面的说法正确的是()A.如果 A、K 间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开 K 时的速度变为 2v B.如果 A、K 间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开 K 时的速度变为2 C.如果 A、K 间距离保持不变而电压减半,则电子离开 K 时的速度变为2 D.如果 A、K 间距离保持不变而电压减半,则电子离开 K 时的速度变为22 解析:对电子从 A 到 K 的过
12、程应用动能定理得U=122 0,所以电子离开K 时的速度取决于 A、K 之间电压的大小,选项 A、B 错误;如果电压减半,则v应变为原来的22,选项C 错误,D正确。答案:D 6.密立根油滴实验装置如图所示。在A板上方用喷雾器将油滴喷出,喷出的油滴因摩擦而带负电,若干油滴从板上的一个小孔中落下。已知A、B板间的电压为U、间距为d时,油滴恰好静止。撤去电场后油滴徐徐下落,最后测出油滴以速度v匀速运动,已知空气阻力正比于速度:F=kv,则油滴所带的电荷量q=。某次实验得到q的测量值见下表(单位:10-19 C)6.41 8.01 9.65 11.23 12.83 分析这些数据可知:。解析:由mg-
13、Eq=0,mg-kv=0,=,解得q=。分析表中数据,发现油滴带的电荷量是1.6010-19C 的整数倍,故电荷的最小电荷量为 1.6010-19C。答 案:油滴带的电荷量是 1.60 10 19 C 的整数倍,故电荷的最小电荷量为 1.60 1019 C 7.如图所示,在yvBvC,EpBEpAEpC B.vBvCvA,EpBEpAEpC C.vBvAvC,EpBEpAEpC D.vBvAEpAEpC 解析:金原子核和粒子都带正电,粒子在接近金原子核过程中需不断地克服库仑力做功,它的动能减少,速度减小,电势能增加;粒子在远离金原子核过程中库仑力不断地对它做功,它的动能增加,速度增大,电势能减
14、少。因此这三个位置的速度大小关系和电势能大小关系分别为vBpp。答案:D 6.关于原子结构理论与 粒子散射实验的关系,下列说法正确的是()A.卢瑟福做 粒子散射实验是为了验证汤姆孙的“枣糕模型”是错误的 B.卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论 C.卢瑟福的 粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性 D.卢瑟福依据 粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论 解析:卢瑟福设计的 粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布,并非为了验证汤姆孙模型是错误的,选项 A 错误;卢瑟福并不是认识到“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论,选项 B 错误;卢瑟福做了 粒子散射实
15、验后,由实验现象而提出了“核式结构”理论,选项 C 错误,选项 D 正确。答案:D 7.根据 粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个 粒子的运动轨迹。在 粒子从A运动到B、再运动到C的过程中,下列说法正确的是()A.动能先增加,后减少 B.电势能先减少,后增加 C.电场力先做负功,后做正功,总功等于 0 D.加速度先变小,后变大 解析:粒子从A点经B点到达A点的等势点C点的过程中电场力先做负功,后做正功,粒子的电势能先增加,后减少,回到同一等势线上时,电场力做的总功为 0。故选项 C 正确。答案:C 8.已知电子质量为 9.110-3
16、1 kg、带的电荷量为-1.610-19 C,当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为 0.5310-10 m 时,求电子绕核运动的速度、动能、周期和等效电流的值。解析:由卢瑟福的原子模型可知:电子绕核做圆周运动,所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供。根据2=22,得v=1.6010-1991090.5310-109.110-31m/s=2.18106m/s 其动能Ek=122=12 9.1 1031(2.18 106)2J=2.1610-18J 运动周期T=2=23.140.5310-102.18106s=1.5310-16s 电子绕核运动形成的等效电流 I=1.610-191.5310-1
17、6A1.0510-3A。答案:2.18106 m/s 2.1610-18 J 1.5310-16 s 1.0510-3 A 3 氢原子光谱 基础巩固 1.(多选)对巴耳末公式1=(122-12)的理解,正确的是()A.此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的 B.公式中n可取任意值,故氢光谱是连续谱 C.公式中n只能取大于等于 3 的整数值,故氢光谱是线状谱 D.公式不但适用于氢光谱的分析,也适用于其他原子的光谱 解析:此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的四条谱线时得到的,只适用于氢光谱的分析,且n只能取大于等于 3 的整数,可见不能取连续值,故氢原子光谱是线状谱。答案:AC 2.(多选)以下
18、说法正确的是()A.进行光谱分析可以用连续谱 B.光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速 C.通过线状谱可以对物质进行分析 D.摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素 解析:光谱分析常用来反映原子的特征,谱线可以用线状谱,但不能用连续谱,选项 A 错误,C正确;利用光谱分析时,样品中元素达到 10-10g 就可以被检测得到,灵敏度很高,选项 B 正确;月球本身不发光,它的光是反射的太阳光,故通过分析月球的光谱可以分析太阳的大气中所含的元素,但分析不出月球上有哪些元素,选项 D 错误。答案:BC 3.下列关于光谱的说法正确的是()A.炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱 B.各种原子的线状谱中
19、亮线位置相同 C.气体发出的光只能产生线状谱 D.甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱 解析:不同原子的亮线位置不同,所以选项 B 错误。气体发光时,若是高压气体发光形成连续谱,若是稀薄气体发光形成线状谱,故选项 C 也错误。甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后,得到的是乙物质的吸收光谱,所以选项 D 错误。答案:A 4.(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系,下列说法正确的是()A.用经典电磁理论很容易解释原子的稳定性 B.根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,电子会不断释放能量,最后被吸附到原子核上 C.根据经典电磁理论,原子光谱应该是连续的 D.氢原子光谱
20、彻底否定了经典电磁理论 解析:根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,电子会不断释放能量,最后被吸附到原子核上,原子不应该是稳定的,并且发射的光谱应该是连续的,故 A 错误,B、C 正确;氢原子光谱没有彻底否定经典电磁理论,而是引入了新的观念,故 D 错误。答案:BC 5.太阳光的光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线是由于()A.太阳表面大气层中缺少相应的元素 B.太阳内部缺少相应的元素 C.太阳表面大气层中存在着相应的元素 D.太阳内部存在着相应的元素 解析:太阳光谱中的暗线是太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的,表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元
21、素。答案:C 6.(多选)下列物质中产生线状谱的是()A.炽热的钢水 B.发光的日光灯管 C.点燃的蜡烛 D.极光 解析:炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱,发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱,极光是宇宙射线激发的气体发光,能产生线状谱。选项 B、D 正确。答案:BD 7.用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长(频率)和强弱的分布,即 。各种原子都有它的线状谱和吸收光谱,每种原子吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子发射光谱中的一条明线 ,这种谱线叫原子的 。答案:光谱 相对应 特征谱线 8.利用里德伯常量(R=1.096 77107 m-1)求巴耳末线系中第四条谱线的波长和每个光子的能量。
22、解析:由巴耳末公式1=(122-12)当n=6 时,代入数值得=4.10310-7m 由=,代入数值得=4.8410-19J。答案:4.10310-7 m 4.8410-19 J 能力提升 1.(多选)关于光谱分析,下列说法正确的是()A.进行光谱分析时,既可以利用连续光谱,也可以利用线状光谱 B.进行光谱分析时,必须利用线状光谱或吸收光谱 C.利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分 D.利用光谱分析可以深入了解原子的内部结构 解析:光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线。明线光谱和吸收光谱都是元素的特征光谱,光谱分析时,既可用明线光谱也可用吸收光谱,不能利用连续谱,故 A 错误
23、,B 正确;利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分,但不可以深入了解原子的内部结构,故 C 正确,D 错误。答案:BC 2.通过分光镜所得到的月亮的光谱是()A.连续光谱 B.吸收光谱 C.明纹光谱 D.原子光谱 解析:月亮反射太阳光,而太阳光谱为吸收光谱,所以选项 B 正确。答案:B 3.(多选)对原子光谱,下列说法正确的是()A.原子光谱是不连续的 B.由于原子都是由原子核和电子组成的,所以各种原子的原子光谱是相同的 C.各种原子的原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相同 D.分析物质发光的光谱,可以鉴别物质中含哪些元素 解析:原子光谱为线状谱,A 正确;各种原子都有自己的特征谱
24、线,故 B 错误,C 正确;据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成,D 正确。答案:ACD 4.(多选)如图甲所示,a、b、c、d四种元素的线状谱,图乙是某矿物的线状谱,通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是()A.a元素 B.b元素 C.c元素 D.d元素 解析:将甲中的线状谱与乙中的谱线对照,没有的谱线即是该矿物中缺乏的。答案:BD 5.下列关于巴耳末公式的说法正确的是()A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应 B.巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长 C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长,其中既有可见光,又有紫外光 D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的
25、光的波长 解析:通过以下表格进行逐项分析:选项 情景与过程分析 判断 A 巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长,不能描述氢原子发出的各种光的波长 B 巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的,但它适用于整个巴耳末线系 C 巴耳末公式适用于巴耳末线系,该线系既有可见光也包括部分紫外光 D 巴耳末公式只确定氢原子发光中的部分光的波长,不能确定其他原子发光的波长 答案:C 6.(多选)根据光谱的特征谱线,可以确定物质的组成和鉴别物质,以下说法正确的是()A.线状谱中的明线是特征谱线,吸收光谱中的暗线不是特征谱线 B.线状谱中的明线不是特征谱线,吸收光谱中的暗线是特征谱线 C.线状
26、谱中的明线与吸收光谱中的暗线都是特征谱线 D.同一元素的线状谱的明线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的 答案:CD 7.氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为1,其次为2,求比值12等于多少。解析:由巴耳末公式1=(122-12)知 1、2对应n=3 和n=4,代入数值得12=2720。答案:2720 8.氢原子光谱除了巴耳末系外,还有赖曼系、帕邢系等,其中帕邢系的公式为1=(132-12)(=4,5,6,),=1.10107m1。若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域,试求:(1)n=6 时,对应的波长;(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少?n=6 时,传播频率为多大?解析:(1)将
27、n=6 代入帕邢系公式1=(132-12),得=1.0910-6m。(2)帕邢系形成的谱线在红外区域,而红外线属于电磁波,在真空中以光速传播,故波速为光速c=3108m/s。由v=,得=31081.0910-6Hz=2.751014Hz。答案:(1)1.0910-6 m(2)3108 m/s 2.751014Hz 4 玻尔的原子模型 基础巩固 1.(多选)由玻尔理论可知,下列说法正确的是()A.电子绕核运动有加速度,就要向外辐射电磁波 B.处于定态的原子,其电子做变速运动,但它并不向外辐射能量 C.原子内电子的可能轨道是不连续的 D.原子发生跃迁时,辐射或吸收光子的能量等于两个轨道的能量差 答
28、案:BCD 2.(多选)原子的能量量子化现象是指()A.原子的能量是不可以改变的 B.原子的能量与电子的轨道无关 C.原子的能量状态是不连续的 D.原子具有分立的能级 解析:正确理解玻尔理论中的量子化概念是解题的关键。根据玻尔理论,原子处于一系列不连续的能量状态中,这些能量值称为能级,原子不同的能量状态对应不同的轨道,故选项 C、D正确。答案:CD 3.处于n=3 能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有()A.1 种 B.2 种 C.3 种 D.4 种 解析:氢原子能级跃迁如图所示:氢原子可从第 3能级跃迁至第 2能级,从第 2 能级跃迁至第 1 能级,或从第 3 能级直接跃迁至第
29、1 能级,共辐射 3 种不同频率的光子。答案:C 4.(多选)对于基态氢原子,下列说法正确的是()A.它能吸收 10.2 eV 的光子 B.它能吸收 11 eV 的光子 C.它能吸收 14 eV 的光子 D.它能吸收具有 11 eV 动能的电子的部分动能 解析:10.2eV 刚好是氢原子n=1 和n=2 两能级能量之差,而 11eV 则不是氢原子基态和任一激发态间的能量之差,因而选项 A 正确,B 错误;基态氢原子能吸收 14eV 的光子而被电离,且电离后的自由电子获得 0.4eV 的动能,故选项 C 正确;基态氢原子也能吸收具有 11eV 动能的电子一部分动能(10.2eV)而跃迁到n=2的
30、定态,使与之作用的电子剩余0.8eV的动能,可见选项A、C、D 正确。答案:ACD 5.根据玻尔理论,某原子从能量为E的轨道跃迁到能量为E的轨道,辐射出波长为的光。以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,E等于()A.E-B.+C.E-D.+解析:释放的光子能量为h=,所以=E-h=E-。答案:C 6.处于基态的氢原子在某单色光束照射下,只能发出频率分别为1、2、3的三种光,且123,则该照射光的光子能量为()A.h1 B.h2 C.h3 D.h(1+2+3)解析:处于基态的氢原子吸收光子的能量跃迁到激发态后,能且只能向外辐射三种频率的光,由此可推出该激发态为第 3 轨道,因12Ec,故 D
31、项错误。答案:BC 3.(多选)已知金属钙的逸出功为 2.7 eV,氢原子的能级图如图所示,一群氢原子处于量子数n=4 能级状态,则()A.氢原子可能辐射 6 种频率的光子 B.氢原子可能辐射 5 种频率的光子 C.有 3 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 D.有 4 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 解析:从n=4 能级跃迁可能产生的光子为 6 种,选项 A 正确。若产生光电效应,则光子的能量需要大于 2.7eV,此时只有第 4 能级跃迁到第 1 能级、第 3 能级跃迁到第 1 能级、第 2 能级跃迁到第 1 能级 3 种频率的光子,选项 C 正确。答案:AC 4.(多选)氢原子能级如图
32、,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是()A.氢原子从n=2 跃迁到n=1 的能级时,辐射光的波长大于 656 nm B.用波长为 325 nm 的光照射,可使氢原子从n=1 跃迁到n=2 的能级 C.一群处于n=3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线 D.用波长为 633 nm 的光照射,不能使氢原子从n=2 跃迁到n=3 的能级 解析:由=21及氢原子能级关系可知,从n=2跃迁到n=1时释放光子波长为122nm,故选项 A 错误。波长325nm光子能量小于波长122nm光子能量,不能使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级,选项B 错误
33、。一群处于n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时最多有 3 种可能,因此最多产生 3 种谱线。选项C 正确。从n=3 跃迁到n=2 时辐射光的波长=656nm,所以,只有当入射光波长为 656nm 时,才能使氢原子从n=2 跃迁到n=3 的能级。选项 D 正确。答案:CD 5.(多选)根据玻尔理论,氢原子核外电子在n=1 和n=2 的轨道上运动时,其运动的()A.轨道半径之比为 14 B.动能之比为 41 C.速度大小之比为 41 D.周期之比为 18 解析:玻尔的原子理论表明:氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动,其向心力由原子核对它的库仑引力提供。因为rn=n2r1,所以r1r2=14。由2=22
34、,得电子在某条轨道上运动时,电子运动的动能为Ekn=22,k1k2=4 1。由电子运动的速度vn=,得v1v2=21;由电子绕核做圆周运动的周期Tn=2=2,得T1T2=18。答案:ABD 6.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大 B.原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小 C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小 D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大 解析:根据玻尔理论,氢原子核外电子在离核较远的轨道上能量较大,必须吸收一定能量的光子后,电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远
35、的轨道,故 B 错误。氢原子核外电子绕核做圆周运动,由原子核对电子的库仑力提供向心力,得22=2,又k=122,所以k=22。由此式可知,电子离核越远,即r越大时,电子的动能越小,故 A、C 错误。r变大时,库仑力对核外电子做负功,因此电势能增大,D 正确。答案:D 7.氢原子的能级如图所示。原子从能级n=3 向n=1 跃迁所放出的光子,正好使某种金属材料产生光电效应。有一群处于n=4 能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值(普朗克常量h=6.6310-34 Js,结果保留两位有效数字)。解析:E3-E1=hc,解得c=2.91015
36、Hz,n=4 向n=1 跃迁所放出的光子照射金属产生光电子的最大初动能最大,根据爱因斯坦光电效应方程Ek=(E4-E1)-(E3-E1),得Ek=0.66eV。答案:2.91015 Hz 0.66 eV 8.氢原子能级示意图如图所示,现有每个电子的动能都是Eke=12.89 eV 的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域,使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子与一个原子的总动量为零。碰撞后氢原子受激发,跃迁到n=4 的能级。求碰撞后一个电子和一个受激氢原子的总动能。已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为eH=5.445 104。解析:以ve和vH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率,
37、根据题意有meve-mHvH=0 碰撞前,氢原子与电子的总动能为 Ek=12HH2+12ee2 解以上两式并代入数据得Ek=12.90eV 氢原子从基态激发到n=4 的能级所需能量由能级图得 E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV 碰撞后电子和受激氢原子的总动能Ek=Ek-E=12.90eV-12.75eV=0.15eV。答案:0.15 eV 第十八章检测(A)(时间:90 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包含 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。在每小题给出的四个选项中,16 题只有一个选项符合题目要求,710 题有多个选项符合题目要求。全部选对的得 4 分,选
38、不全的得 2 分,有错选或不答的得 0 分)1.阴极射线从阴极射线管中的阴极发出,在其间的高电压下加速飞向阳极,如图所示。若要使射线向上偏转,所加磁场的方向应为()A.平行于纸面向下 B.平行于纸面向上 C.垂直于纸面向外 D.垂直于纸面向里 解析:由于阴极射线的本质是电子流,阴极射线运动方向向右,说明电子的运动方向向右,相当于存在向左的电流,利用左手定则,使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上,由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外,故选项 C 正确。答案:C 2.下列叙述符合物理学史的是()A.汤姆孙通过研究阴极射线,发现了电子和质子的存在 B.卢瑟福通过对 粒子散射实验现象的分析,证实了原子核
39、是可以再分的 C.巴耳末根据氢原子光谱分析,总结出了氢原子光谱可见光区波长公式 D.玻尔提出的原子模型,彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说 解析:汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子,A错误;卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析,得出了原子的核式结构模型,B 错误;巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳末公式,C 正确;玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的,并没有否定核式结构学说,D 错误。答案:C 3.在燃烧的酒精灯芯上撒一些食盐,然后用弧光灯发出的白光照射,就能得到()A.钠的明线光谱 B.钠的吸收光谱 C.钠的连续谱 D.白光的连续谱 解析:在燃烧的酒精灯上撒一些食盐,食盐熔
40、化分解产生钠蒸气,当用弧光灯照射时,因钠蒸气温度比弧光灯发出的白光温度低,白光中的某些波段的光被钠原子吸收,故形成了钠的吸收光谱,选项 B 正确。答案:B 4.如图所示,某原子的能级图。a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是()解析:由En=12、E=及能级跃迁图可得a光的波长最短,b光的波长最长,选项 C 正确。答案:C 5.利用氢气放电管发光,可以产生氢原子光谱,这些谱线的产生是由于()A.大量氢原子处于不同的激发状态,从而辐射不同频率的光子 B.大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁,从而辐射不同频率的光子
41、C.大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁,从而辐射不同频率的光子 D.大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁,从而吸收不同频率的光子 解析:大量氢原子从较高的能级向较低的能级跃迁时,发出不同频率的光,从而产生线状光谱。答案:B 6.如图所示,氢原子的能级图。用光子能量为 13.06 eV 的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射不同波长的光有多少种()A.15 B.10 C.4 D.1 解析:吸收13.06eV能量后氢原子处于量子数n=5的激发态,可产生10种不同波长的光,故选项 B 正确。答案:B 7.关于阴极射线的性质,下列说法正确的是()A.阴极射线是电子
42、打在玻璃管壁上产生的 B.阴极射线本质是电子 C.阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电 D.阴极射线的比荷比氢离子大 解析:阴极射线是原子受激发射出的电子流,故选项 A、C 错误,B 正确;电子带的电荷量与氢离子相同,但质量是氢离子的11836,故阴极射线的比荷比氢离子大,选项 D 正确。答案:BD 8.根据玻尔模型,原子中电子绕核运转的半径()A.不可以取任意值 B.可以在某一范围内取任意值 C.可以取一系列不连续的任意值 D.是一系列不连续的特定值 解析:电子的运转半径只能是一系列不连续的特定值。答案:AD 9.有关氢原子光谱的说法正确的是()A.氢原子的发射光谱是连续谱 B.氢原子
43、光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 解析:氢原子的发射光谱是不连续的,只能发出特定频率的光,说明氢原子的能级是分立的,选项 B、C 正确。根据玻尔理论可知,选项 D 错误。答案:BC 10.若要使处于基态的氢原子电离,可以采用两种方法:一是用能量为 13.6 eV 的电子撞击氢原子,二是用能量为 13.6 eV 的光子照射氢原子,则()A.两种方法都可能使氢原子电离 B.两种方法都不可能使氢原子电离 C.前者不能使氢原子电离 D.后者可使氢原子电离 解析:电子是有质量的,撞击氢原子时发生弹性碰撞。由于电子和氢原
44、子质量不同,故电子不能把 13.6eV 的能量全部传递给氢原子,因此不能使氢原子完全电离,而光子的能量可以完全被氢原子吸收,故选项 C、D 正确。答案:CD 二、填空题(本题包含 2 小题,共 20 分)11.(10 分)1911 年卢瑟福依据 粒子散射实验中,粒子发生了 (选填“大”或“小”)角度散射现象,提出了原子的核式结构模型。若用动能为 1 MeV 的 粒子轰击金箔,则其速度约为 m/s(质子和中子的质量均为 1.6710-27 kg,1 MeV=1106eV)。解析:通过 粒子散射实验可观察到的现象是绝大多数 粒子几乎不偏转,有少数 粒子发生大角度偏转,甚至有的原方向返回;粒子由两个
45、质子和两个中子构成。由动能Ek=122得 粒子的速度v=2k=21061.610-1941.6710-27m/s=6.9106m/s。答案:大 6.9106 12.(10 分)氢原子基态的能量为E1=-13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态,由这些氢原子可能发出的所有的光子中,频率最高的光子能量为-0.96E1,频率最小的光子的能量为 eV(保留 2 位有效数字),这些光子可具有 种不同的频率。解析:氢原子原来处于n能级,则有-0.96E1=1211,解得n=5。频率最小的光子能量为hmin=E5-E4=125116=0.31eV。光子的频率种类为C52=10。答案:0.31 10 三、计算
46、题(本题包含 4 小题,共 40 分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)13.(8 分)在氢原子中如果电子从r1=0.5310-10 m 的轨道上由于获得能量而进入r2=2.1210-10 m 的轨道上做匀速圆周运动,在该轨道上电子的动能是多少?(k=9.0109 Nm2/C2)解析:由于电子与原子核间的库仑引力充当向心力,满足22=22,即k=122=22=9.0109(1.610-19)222.1210-10J5.410-19J。答案:5.410-19 J 14.(10分)已 知 氢 原 子 量 子 数 为
47、n的 能 级 值 为En=-13.62eV,试计算处于基态的氢原子吸收频率为多少的光子,电子可以跃迁到=2 的轨道上?解析:氢原子基态时的能量为E1=-13.612eV=-13.6eV 氢原子在n=2 能级的能量为 E2=-13.622eV=-3.4eV 氢原子由基态跃迁到n=2 轨道需要的能量为 E=E2-E1=-3.4-(-13.6)eV=10.2eV=1.6310-18J 根据玻尔理论h=E得=1.6310-186.62610-34Hz=2.461015Hz。答案:2.461015 Hz 15.(10 分)如图所示,氢原子从n2 的某一能级跃迁到n=2 的能级,辐射出能量为 2.55 e
48、V 的光子。则最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。解 析:氢 原 子 从n2的 某 一 能 级 跃 迁 到n=2的 能 级,满足:h=En-E2=2.55eV,En=h+E2=-0.85eV。所以n=4。基态氢原子要跃迁到n=4 的能级,应提供的能量为 E=E4-E1=12.75eV。跃迁图如图所示 答案:12.75 eV 跃迁图见解析 16.(12 分)汤姆孙用来测定电子的比荷的实验装置如图所示。真空管内的阴极 K 发出的电子(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过A中心的小孔沿中心轴O
49、1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P间的区域。当极板间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O点处,形成了一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到O点(O与O点的竖直间距为d,水平间距可忽略不计)。此时,在P和P间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,亮点重新回到O点。已知极板水平方向的长度为L1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为L2。(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小;(2)推导出电子的比荷的表达式。解析:(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时,电子做匀速直线运动,亮点重新回到中心O点,设电子的速度为v,则evB=eE
50、,得v=,即v=。(2)当极板间仅有偏转电场时,电子以速度v进入后,竖直方向做匀加速运动,加速度为a=。电子在水平方向做匀速运动,在电场内的运动时间为t1=1。这样,电子在电场中,竖直向上偏转的距离为d1=1212=1222。离开电场时竖直向上的分速度为v=at1=1,电子离开电场后做匀速直线运动,经t2时间到达荧光屏t2=2。t2时间内向上运动的距离为d2=vt2=122。这样,电子向上的总偏转距离为d=d1+d2,即d=21(2+12),可解得=21(2+12)。答案:(1)(2)=21(2+12)第十八章检测(B)(时间:90 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包含 10 小题,每