教科版高中物理选择性必修第三册第四章测试题含答案

教科版高中物理选择性必修第三册第四章测试题含答案[基础达标练]1．对阴极射线管的认识，下列说法错误的是()A．阴极射线管是用来观察电子束运动轨迹的装置B．借助阴极射线管我们可以看到每个电子的运动轨迹C．阴极射线管内部应抽成真空D．阴极射线管工作时，它的阴极和阳极之间存在强电场解析：阴极射线管可以从阴极发射出电子，用荧光屏可以显示出电子束的轨迹，故A正确；电子发射出来时速度极大，无法看到每个电子的运动轨迹，只能观察到电子束的轨迹，故B错误；电子质量很小，阴极射线管内如有空气，电子因与空气分子碰撞，能量损失很大，轨迹很短，所以阴极射线管内部应抽成真空，故C正确；阴极射线管工作时，在它的阴极和阳极之间加上高电压，产生强电场，使电子脱离阴极加速，故D正确。答案：B2．在α粒子散射实验中，使少数粒子产生大角度偏转的作用力是()A．原子核对α粒子的库仑斥力B．原子核对α粒子的万有引力C．原子核对α粒子的磁场力D．核外电子对粒子的引力解析：α粒子带正电，原子核质量很大也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使α粒子产生大角度偏转，故A正确，B、C、D错误。答案：A3．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是()A．质子的发现B．α粒子的散射实验C．对阴极射线的研究D．天然放射性现象的发现解析：卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，故B正确，A、C、D错误。答案：B4．已知元素的原子序数，不可以推断元素原子的()A．质子数 B．核电荷数C．核外电子数 D．离子所带的电荷数解析：原子中，原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数，故根据原子序数可以推断出质子数、核电荷数和核外电子数，但离子失去的电子数并不能确定，故离子所带的电荷数无法确定。答案：D5．α粒子散射实验又称金箔实验、Geiger-Marsder实验或卢瑟福α粒子散射实验，实验装置如图所示。通过该实验，我们可以知道()A．原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中B．占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内C．该实验证实了汤姆孙的“枣糕模型”是正确的D．大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响解析：正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中是汤姆孙提出的原子模型，卢瑟福设计的α粒子散射实验说明带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分且集中在很小的空间范围内，从而证明汤姆孙的模型是错误的，故A、C错误，B正确；当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故D错误。答案：B6．关于α粒子散射实验及核式结构模型，下列说法正确的是()A．从α粒子源到荧光屏都处于真空环境中B．绝大多数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转C．α粒子接近金原子核时，受到很强的吸引力才可能发生大角度偏转D．α粒子散射实验否定了核式结构模型解析：在α粒子散射实验中，从α粒子源到荧光屏都处于真空环境中，选项A正确；绝大多数α粒子穿过金箔后不改变方向，只有极少数的粒子发生大角度偏转，选项B错误；α粒子接近金原子核时，受到很强的排斥力才可能发生大角度偏转，选项C错误；通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项D错误。答案：A7．以下不是卢瑟福原子核式结构理论的主要内容的是()A．原子的中心有个核，叫原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D．带负电的电子在核外绕着核旋转解析：卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕核旋转。故B不是卢瑟福原子核式结构理论的主要内容，A、C、D是卢瑟福原子核式结构理论的主要内容。答案：B8.如图，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等。下列说法正确的是()A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论B．大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向返回C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先减小后增大D．α粒子经过a、c两点时动能相等解析：α粒子的散射实验说明了原子具有核式结构，而普朗克提出了能量量子化理论，故A错误；根据α粒子散射现象可知，大多数α粒子穿过金箔后几乎沿原方向前进，只有当击中金原子核时才会沿原方向返回，故B错误；α粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知，从远处运动到近处过程中电场力做负功，电势能增加，所以α粒子的电势能先增大后减小，故C错误；a、c两点距金原子核的距离相等，则α粒子经过a、c两点时动能相等，故D正确。答案：D[能力提升练]9.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么该原子核可能位于()A．①区域 B．②区域 C．③区域 D．④区域解析：卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，正电荷全都集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，在曲线运动中，合外力的方向应指向曲线的凹侧，①区域符合题意，故选项A正确。答案：A10．在α粒子散射实验中，α粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的，其中有极少数α粒子发生了大角度偏转，甚至被反向弹回。假定一个速度为v的高速α粒子(eq\o\al(4,2)He)与金原子核(eq\o\al(197,79)Au)发生弹性正碰(碰撞前金原子核可认为是静止的)，则()A．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小B．α粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的C．α粒子散射实验说明带正电的物质均匀分布在原子内部D．当它们的距离最小时，α粒子与金原子核的动量大小之比为4∶197解析：α粒子在靠近金原子核的过程中，需要克服电场力做功，电势能逐渐增大，A错误；α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的带正电物质集中在很小的空间内，不能说明原子核是由质子和中子组成的，B、C错误；当它们的距离最小时，二者速度相等，α粒子与金原子核的动量大小之比等于质量之比，为4∶197，D正确。答案：D11.(多选)如图所示为α粒子散射实验中一个α粒子穿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．α粒子在A处的速度比在B处的速度小B．α粒子在B处的速度最大C．α粒子在A、C处的速度大小相等D．α粒子在B处的速度比在C处的速度小解析：对于A、B、C三点，A、C位于同一等势面上，A、C两点间电势差为0，则α粒子在A、C两点的动能相等，在A、C两点时的速率也相等，C正确；由A到B，α粒子克服库仑力做功，动能减小，由B到C，库仑力做正功，α粒子动能增大，故在B点处时速度最小，D正确，A、B错误。答案：CD[创新应用练]12．美国科学家密立根通过油滴实验首次精确地测出了电子的电荷量。油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦带负电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况。两金属板间的距离为d。(忽略油滴之间的相互作用力和空气对油滴的浮力及阻力，重力加速度为g)(1)调节两金属板间的电压，当U＝U0时，观察到某个质量为m1的油滴恰好匀速竖直下落，求该油滴所带的电荷量；(2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U＝U1时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带的电荷量。解析：(1)当U＝U0时，油滴恰好做匀速直线运动，满足m1g－qeq\f(U0,d)＝0，解得q＝eq\f(m1gd,U0)。(2)当U＝U1时，质量为m2的油滴做匀加速运动，满足d＝eq\f(1,2)at2，m2g－q′eq\f(U1,d)＝m2a，联立解得q′＝eq\f(m2d,U1)(g－eq\f(2d,t2))＝eq\f(m2d,U1t2)(gt2－2d)。答案：(1)eq\f(m1gd,U0)(2)eq\f(m2d,U1t2)(gt2－2d)13.如图所示，A、B为两块足够大的、相距为d的平行金属板，接在电压为U的电源上。在A板的中央P点放置一个电子发射源，可以向各个方向释放电子，射出电子的初速度大小均为v，电子打在B板上的区域面积为S。不计电子的重力，试求电子的比荷。解析：打在最边缘的电子，其初速度方向平行于金属板，在电场中做类平抛运动，在垂直于电场方向上做匀速运动，即r＝vt，在平行于电场方向上做初速度为零的匀加速运动，即d＝eq\f(1,2)at2，电子在平行于电场方向上的加速度a＝eq\f(eE,m)＝eq\f(eU,md)，电子打在B板上的区域面积S＝πr2，由以上几式得eq\f(e,m)＝eq\f(2πv2d2,SU)。答案：eq\f(2πv2d2,SU)[基础达标练]1．关于光谱，下列说法正确的是()A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成解析：不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；只有应用线状谱才可以进行光谱分析，D错误。答案：C2．关于巴尔末公式eq\f(1,λ)＝RH(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5，…)的理解正确的是()A．式中n只能取整数，RH称为巴尔末常量B．巴尔末系的4条谱线位于红外区C．在巴尔末系中n值越大，对应的波长λ越短D．巴尔末系的4条谱线是氢原子从n＝2的能级向n＝3、4、5、6能级跃迁时辐射产生的解析：巴尔末公式中n为量子数，不可以取任意值，只能取整数，且n≥3，式中RH叫作里德伯常量，故A错误；巴尔末系的4条谱线位于可见光区，故B错误；根据巴尔末公式eq\f(1,λ)＝RH(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))可知，n值越大，对应的波长λ越短，故C正确；公式只适用于氢原子从n≥3的能级向n＝2的能级跃迁时发出的光谱，故D错误。答案：C3．(多选)关于玻尔理论，以下论断正确的是()A．原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量C．只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量解析：由轨道量子化可知A正确；根据能级假设和频率条件知不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，所以B、C错误，D正确。答案：AD4．(多选)氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可能发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1>λ2，则另一个波长可能是()A．λ1＋λ2 B．λ1－λ2C.eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2) D.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)解析：由题设条件可知，hν3＝hν1＋hν2或hν3＝hν2－hν1，即eq\f(1,λ3)＝eq\f(1,λ1)＋eq\f(1,λ2)或eq\f(1,λ3)＝eq\f(1,λ2)－eq\f(1,λ1)，由此可知选项C、D正确。答案：CD5．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4eV，氦离子能级示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A．40.8eV B．43.2eVC．51.0eV D．54.4eV解析：要吸收光子产生跃迁需要满足一定的条件，即吸收的光子的能量必须是任两个能级的差值。40.8eV是第一能级和第二能级的差值，51.0eV是第一能级和第四能级的差值，54.4eV是电子电离需要吸收的能量，选项A、C、D均满足条件，而B选项不满足条件，所以选B。答案：B6．(多选)如图所示给出了氢原子的6种可能的跃迁，则它们发出()A．a的波长最长B．d的波长最长C．f比d光子能量大D．a频率最小解析：能级差越大，对应的光子的能量越大，频率越大，波长越小，故A、C、D正确，B错误。答案：ACD[能力提升练]7．在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴尔末系。若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴尔末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线()A．2 B．5C．4 D．6解析：氢原子光谱中只有两条谱线属于巴尔末系，即是从n＝3，n＝4轨道跃迁到n＝2轨道，故电子的较高能级应该是在n＝4的能级上。然后从n＝4向n＝3，n＝2，n＝1跃迁，从n＝3向n＝2，n＝1跃迁，从n＝2向n＝1跃迁，故这群氢原子自发跃迁时最多能发出Ceq\o\al(2,4)＝6条不同频率的谱线。答案：D8．如图所示，画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出的光电子总共有()A．二种 B．三种C．四种 D．五种解析：一群氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，能够发出六种不同频率的光。六种情况发出光子能量依次为：n＝4到n＝3时，－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV<2.22eV，n＝3到n＝2时，－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV<2.22eV，n＝2到n＝1时，－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV>2.22eV，n＝4到n＝1时，－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV>2.22eV，n＝4到n＝2时，－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV>2.22eV，n＝3到n＝1时，－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV>2.22eV，前两种不能从金属钾表面打出电子，后四种可以，故C正确。答案：C9．汞原子的能级图如图所示，现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光，那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是()A．可能大于或等于7.7eVB．可能大于或等于8.8eVC．一定等于7.7eVD．包含2.8eV、5eV、7.7eV三种解析：已知只发出三种不同频率的光，则知汞原子在单色光的照射下从基态跃迁到n＝3的激发态上，能量差ΔE＝E3－E1＝7.7eV，选项C正确，A、B、D错误。答案：C10．(多选)氢原子能级图如图所示，a、b、c分别表示原子在不同能级之间跃迁时发出的三种光子，设在跃迁过程中，放出a、b、c光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，若a光恰能使某金属发生光电效应，则()A．λa＝λb＋λcB.eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)C．Eb＝Ea＋EcD．c光也能使该金属发生光电效应解析：Ea＝E2－E1，Eb＝E3－E1，Ec＝E3－E2，故Eb＝Ea＋Ec，C项正确；又因为E＝hν＝heq\f(c,λ)，故eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)，A项错误，B项正确；a光恰能使某金属发生光电效应，而Ea>Ec，故c光不能使该金属发生光电效应，D项错误。答案：BC[创新应用练]11．氢原子光谱除了巴尔末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为eq\f(1,λ)＝R∞(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))(n＝4,5,6，…)，R∞＝1.10×107m－1。已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域。(1)n＝6时，对应的波长为多少？(2)帕邢系的氢原子光谱谱线对应的波在真空中的波速为多少？n＝6时，传播频率为多大？解析：(1)根据帕邢系公式eq\f(1,λ)＝R∞(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))得当n＝6时，有λ≈1.09×10－6m。(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，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＝3×108m/s，ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,1.09×10－6)Hz≈2.75×1014Hz。答案：(1)1.09×10－6m(2)3×108m/s2.75×1014Hz12．氢原子基态能量E1＝－13.6eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m。求氢原子处于n＝4激发态时：(已知能量关系En＝eq\f(1,n2)E1，半径关系rn＝n2r1，k＝9.0×109N·m2/C2，e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n＝4轨道上运动的动能；(3)若要使处于n＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子？解析：(1)由En＝eq\f(1,n2)E1得E4＝eq\f(E1,42)＝－0.85eV。(2)由rn＝n2r1，得r4＝16r1，由圆周运动知识得keq\f(e2,r\o\al(2,4))＝meq\f(v2,r4)所以Ek4＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,32r1)＝eq\f(9.0×109×1.6×10－192,32×0.53×10－10)J＝0.85eV。(3)要使处于n＝2轨道的氢原子电离，照射光的光子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hν＝0－eq\f(E1,4)，得ν≈8.21×1014Hz。答案：(1)－0.85eV(2)0.85eV(3)8.21×1014Hz章末检测卷原子结构(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．关于阴极射线，下列说法正确的是()A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C．阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的D．阴极射线就是X射线解析：阴极射线是在真空管内由负极放出的电子流，不是气体导电发光的辉光放电现象，故A、B、D错误；阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的，故C正确。故选C。答案：C2．关于玻尔原子理论，下列说法错误的是()A．继承了卢瑟福的核式结构模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B．氢原子核外电子，轨道半径越大，动能越大C．能级跃迁吸收(放出)光子的频率由两个能级的能量差决定D．原子能量是量子化的解析：玻尔原子理论继承了卢瑟福原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设，电子运行轨道半径是不连续的，故A正确；按照玻尔理论，电子在轨道上运动的时候，并不向外辐射能量，但当从高轨道向低轨道跃迁时才会向外辐射能量，所以离原子核越远，氢原子的能量越大，但核外电子，轨道半径越大，动能越小，故B错误；电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|En－Em|，故C正确；按照玻尔理论，原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量，故D正确。答案：B3．关于卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法不正确的是()A．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进B．该实验证实了汤姆孙的“枣糕模型”是错误的C．α粒子发生大角度散射并不是α粒子撞到金原子核后发生反弹造成的D．卢瑟福的“核式结构模型”很好地解释了氢原子光谱的分立特征解析：α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°)，故A正确；正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中是汤姆孙的认为，卢瑟福设计了α粒子散射实验，证明带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分集中在很小的空间范围，从而证明汤姆孙的“枣糕模型”是错误的，故B正确；发生大角度偏转，是因为受到原子核的库仑斥力，并不是α粒子撞到金原子核后发生反弹造成的，故C正确；卢瑟福的核式结构能够解释α粒子散射实验，玻尔能级跃迁能够解释氢原子光谱的分立特征，故D错误。本题选择不正确的，故选D。答案：D4．对原子光谱，下列说法中不正确的是()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．分析物质的明线光谱和暗线谱，都可以鉴别物质中含哪些元素解析：原子光谱是由不连续的亮线组成的，是线状谱，不是连续谱，故A正确；原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，所以不同原子的原子光谱是不相同的，故B错误，C正确；明线光谱和暗线谱的特征谱线与原子的结构有关，可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质，故D正确。故选B。答案：B5．如图为玻尔为了解释氢原子光谱而画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有()A．最多只能辐射出3种频率的光子B．可辐射出能量为13.6eV的光子C．氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线D．在辐射出的光子中，从n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量最小解析：根据组合公式Ceq\o\al(2,4)＝6，可知，一群氢原子处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，最多只能辐射出6种频率的光子，故A错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光的能量为：ΔE＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，小于13.6eV，故B错误；由于能级差是量子化的，可知辐射的光子能量是量子化的，氢原子跃迁时，只能发出特定频率的光谱线，故C错误；根据辐射的能量等于两能级间的能级差，那么在辐射出的光子中，从n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量最小，故D正确。故选D。答案：D6．氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A．可见光a的光子能量小于可见光b的光子能量B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时可能会辐射出紫外线C．用可见光a照射处于n＝2能级的氢原子，能使其跃迁到n＝4能级D．氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时最多会辐射4种频率的光解析：氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的光子能量，则a光的能量大于b光的能量，故A错误；氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射出的光子能量，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射出的光子一定不可能是紫外线，故B错误；a是从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的光子，根据跃迁理论，用可见光a照射处于n＝2能级的氢原子，能使其跃迁到n＝4能级，故C正确。大量氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时最多会辐射Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光，故D错误。故选C。答案：C7.人们平时所用的钟表，精度高的每年大约会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的，精度可以达到每2000万年误差1秒。某种原子钟利用氢原子从高能级向低能级跃迁发出的电磁波来计时，一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，辐射出的电磁波的最小频率约为()A．4.6×1015HzB．4.6×1014HzC．2.4×1015Hz D．2.9×1016Hz解析：一群氢原子处于n＝3的激发态向低能级跃迁，则辐射出光子的最小能量为E小＝(3.4－1.51)eV＝1.89eV，则最小频率为ν＝eq\f(E,h)＝eq\f(1.89×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈4.6×1014Hz，故B正确，A、C、D错误。答案：B8.如图所示是某原子的能级图，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：根据玻尔的原子跃迁公式heq\f(c,λ)＝En－Em可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确。答案：C二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是()A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光解析：由于α粒子容易使空气电离，α粒子散射实验要在真空环境中进行，故A正确；依据实验要求，带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动，从而观察不同方向的偏转情况，故B正确；荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的，故C正确；绝大多数α粒子几乎不发生偏转，少数α粒子发生了较大的角度偏转，极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°)，故D错误。答案：ABC10．对玻尔理论，下列说法正确的是()A．原子中的电子绕核运动的轨道半径是量子化的B．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量C．建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D．氢原子中，量子数n越大，电子轨道半径越小解析：玻尔的原子模型对应的电子轨道是量子化的，故A正确；玻尔的原子结构模型中，原子的能量是量子化的，故B正确；玻尔的原子结构模型中，核外电子从高能级向低能级跃迁后，原子的能量减小，从而建立了hν＝En－Em的定量关系，故C正确；在氢原子中，量子数n越大，电子的轨道半径越大，故D错误。答案：ABC11．氢原子处于基态时，其能量为E1＝－13.6eV，氢原子的能级如图所示。下面给出一些光子的能量值，处于基态的氢原子可以吸收的光子是()A．3.4eV B．10.2eVC．11.0eV D．16.0eV解析：用能量为3.4eV的光子照射，基态的氢原子吸收3.4eV的光子后的能量为：－13.6eV＋3.4eV＝－10.2eV；不满足氢原子的能级，所以不能使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故A错误；用能量为10.2eV的光子照射，基态的氢原子吸收10.2eV的光子后的能量为：－13.6eV＋10.2eV＝－3.4eV；是n＝2的能级，所以能使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故B正确；用能量为11.0eV的光子照射，基态的氢原子吸收11.0eV的光子后的能量为：－13.6eV＋11.0eV＝－2.6eV；不满足氢原子的能级，所以不能使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故C错误；用能量为16.0eV的光子照射，氢原子吸收该光子能量后，原子能量大于0，即使氢原子电离，故D正确；故选B、D。答案：BD12．如图所示，A、B、C分别表示三种不同能级跃迁时放出的光子。由图可以判定()A．用波长为600nm的X射线照射，可以使稳定的氢原子电离B．用能量是10.2eV的光子可以激发处于基态的氢原子C．用能量是2.5eV的光子入射，可以使基态的氢原子激发D．用能量是11.0eV的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发解析：“稳定的氢原子”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必须大于或等于13.6eV，而波长为600nm的X射线的能量为E＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,6×10－7×1.6×10－19)eV≈2.07eV<13.6eV，A错误。因ΔE＝E2－E1＝(－3.4)eV－(－13.6)eV＝10.2eV，故10.2eV的光子可以使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确；2.5eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差，因此不能使基态的氢原子发生跃迁，C错误；外来的电子可以将10.2eV的能量传递给氢原子，使它激发，外来电子还剩余11.0eV－10.2eV＝0.8eV的能量，D正确。答案：BD三、非选择题(本题共6小题，共60分)13．(6分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n＝4的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为E1，第n能级的能量为E＝eq\f(E1,n2)，则吸收光子的频率ν＝________；当这些处于激发态的氢原子向低能态跃迁发光时，可发出________种光谱线；一个氢原子从n＝4的激发态向低能态跃迁发光时，最多能发出________种光谱线。解析：根据跃迁理论得E4－E1＝eq\f(E1,42)－E1＝hν，解得ν＝－eq\f(15E1,16h)；处于激发态的这些氢原子向低能态跃迁发光时有Ceq\o\al(2,4)＝6种光谱线；一个氢原子从n＝4的激发态向低能态跃迁发光时，最多能发出n－1＝3种光谱线。答案：－eq\f(15E1,16h)6314．(8分)已知氢原子基态的电子轨道为r1＝0.528×10－10m，量子数为n的能级值为En＝－eq\f(13.6,n2)eV。(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态。在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长(保留三位有效数字)。(其中静电力恒量k＝9.0×109N·m2/C2，电子电量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3.0×108m/s)解析：(1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(ke2,2r1)得Ek＝2.18×10－18J＝13.6eV。(2)当氢原子从量子数n＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线。如图所示。(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3－E1。得λ＝eq\f(hc,E3－E1)代入数据得λ≈1.03×10－7m。答案：(1)13.6eV(2)图见解析(3)1.03×10－7m15．(10分)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应。已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为mH＝1.67×10－27kg。设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n＝5的能级状态。(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p＝eq\f(hν,c)表示(h为普朗克常量，ν为光子频率，c为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率(保留三位有效数字)。解析：(1)可以有n＝Ceq\o\al(2,5)＝10种不同频率的光辐射。(2)由题意知氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级时，氢原子具有最大反冲速率。氢原子发生跃迁时辐射出的光子能量为E＝ΔE＝|E5－E1|。开始时，将原子(含核外电子)和即将辐射出去的光子作为一个系统，由动量守恒定律可得mHvH－p光＝0光子的动量p＝eq\f(hν,c)，氢原子速度为vH＝eq\f(hν,mHc)。所以vH≈4.17m/s。答案：(1)10(2)4.17m/s16．(12分)紫光在真空中的波长为4.49×10－7m，用它照射极限频率νc＝4.62×1014Hz的金属钾产生光电效应，发出的光电子照射处于激发态的氢原子，氢原子的能级图如图所示，(h＝6.63×10－34J·s)求：(1)紫光的频率是多少？光子的能量是多少？(2)光电子的最大初动能为多少？(3)经过光电子照射后，能否使处于某一激发态的氢原子电离，若能，则n最小是多少？若不能，请说明理由。解析：(1)ν＝eq\f(c,λ)≈6.68×1014Hzε＝hν≈4.43×10－19J。(2)光电子的最大初动能Ek＝hν－W0＝h(ν－νc)≈1.37×10－19