高中人教版 (新课标)第十八章 原子结构综合与测试巩固练习

第十八章限时测试题

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题　共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．(江苏启东中学2015～2016学年高二下学期检测)关于下列四幅图说法正确的是(　　)

A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的

B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值

C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性

D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬

答案：C

解析：根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故B错误；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故C正确；α粒子散射实验发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误。故选C。

2．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一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

答案：D

解析：因为阴极射线是带负电的电子流，电子从负极端射出，由左手定则可判定阴极射线(电子)向上偏转。

3．如图所示，实线表示金原子核电场的等势线，虚线表示α粒子在金核电场中散射时的运动轨迹。设α粒子通过a、b、c三点时速度分别为va、vb、vc，电势能分别为Ea、Eb、Ec，则(　　)

A．va>vb>vc，Eb>Ea>Ec

B．vb>vc>va，Eb>Ea>Ec

C．vb>va>vc，Eb>Ea>Ec

D．vb<va<vc，Eb>Ea>Ec

答案：D

解析：金原子核和α粒子都带正电，α粒子在接近金核过程中需不断克服库仑力做功，它的动能减小，速度减小，电势能增加；α粒子在远离金核过程中库仑力不断对它做功，它的动能增大，速度增大，电势能减小。因此这三个位置的速度大小关系和电势能大小关系为vb<va<vc，Eb>Ea>Ec。

4．(陕西西安一中2015～2016学年高二下学期期末)如图所示为氢原子能级图，下列说法正确的是(　　)

A．当氢原子从n＝3状态跃迁到n＝4状态时，辐射出0.66eV的光子

B．波尔理论认为原子的能量是不连续的，电子的轨道半径是连续的

C．波尔理论也能很好地解释复杂原子的光谱

D．大量处在n＝1能级的氢原子可以被13eV的电子碰撞而发生跃迁

答案：D

解析：从低能级跃迁到高能级需吸收光子，故A错；玻尔理论认为电子的轨道半径是不连续的，故B错；玻尔理论不能很好地解释复杂原子的光谱，C错；处于基态的氢原子可以被13eV的电子碰撞跃迁到n<5的激发态，故D正确。

5．(湖北宜昌市葛州坝中学2015～2016学年高二下学期期中)已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图所示。一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，下列说法中正确的是(　　)

A．氢原子最多可能辐射4种频率的光子

B．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应

C．辐射光子中都不能使钙发生光电效应

D．处于基态的氢原子能够吸收能量为11eV的光子向高能级跃迁

答案：B

解析：根据C＝6知，这群氢原子可能辐射6种频率的光子，故A错误；n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量为0.66eV，n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量为1.89eV，n＝4跃迁到n＝2辐射的光子能量为2.55eV，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余3种光子能量均大于2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应，故B正确，C错误；基态的氢原子吸收11eV光子，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故D错误。故选B。

6．如图(1)所示为氢原子的能级，图(2)为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子(　　)

A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光

D．从n＝1的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

答案：B

解析：由图(2)看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率，而a谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，所以b谱线对应的能级差应大于n＝4与n＝2间的能级差，故选项B正确。

7．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)

A．在实验中，观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转

B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转

C．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分

D．实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量

答案：AC

解析：在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A、C对；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显力作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故B错，D错。

8．以下说法正确的是(　　)

A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用吸收光谱

B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速

C．线状光谱和吸收光谱都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

答案：BC

解析：光谱分析既可以用线状谱也可以用吸收光谱，但不能用连续谱，A错，C对；利用光谱分析时，样品中元素达到10－10g就可以被检测到，灵敏度很高，B对；月亮本身不发光，它的光是反射的太阳光，故通过分析月亮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，D错。

9．(黄冈中学2014～2015学年高二下学期期中)如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是(　　)

A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长最长

B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大

C．能发生光电效应的光有三种

D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV

答案：AD

解析：由3跃迁到2的光子能量1.89eV，由3跃迁到1的光子能量12.09eV，由2跃迁到1的光子能量10.2eV，故一共有3种频率的光；由光子能量hν 可知由3跃迁到2的光子频率最小，波长最大，故选项A正确；由＝m可知：距离减小，动能变大，电势能减小，故选项

B错误；发生光电效应，必须使入射光能量大于逸出功，故有两种光可以发生光电效应，选项C错误；光电子最大初动能为最大光子能量减去逸出功，即12.09eV－2.49eV＝9.60eV，故选项D正确。

10．(南昌2015～2016学年高二下学期检测)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)

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，则阴极射线向上偏转

答案：AC

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，选项B的说法错误。加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，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的说法正确。

第Ⅱ卷(非选择题　共60分)

二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)

11．(5分)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)。

答案：越大　

解析：根据玻尔理论可知，氢原子中的电子离核越远，氢原子的能量越大，由mv2＝hν＋E1，可得v＝。

12．(6分)(黄冈中学2014～2015学年高二下学期期中)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现：

(1)关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是________。

A．证明了质子的存在

B．证明了原子核是由质子和中子组成的

C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里

D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动

(2)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射实验。下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是图中的________。

答案：(1)C　(2)B

解析：(1)由α粒子散射实验的实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型，即认为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里，故选项C正确。

(2)速度方向与原子核共线的α粒子原路返回，两侧的发生大角度偏转，但是不会从一侧跨向另一侧，故选项B正确。

13．(7分)(扬州市2013～2014学年高二下学期期末)一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能发射________种频率的光于；氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是________eV;  用n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光子照射下表中几种金属，________金属能发生光电效应。

几种金属的逸出功

答案：6　2.55　铯

解析：从n＝4的能级跃迁，可能发射6种频率的光子；从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级，发出的光子能量hν＝E4－E2＝2.55eV，此值大于铯的逸出功，所以可使金属铯发生光电效应。

三、论述·计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

14．(10分)电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的。他测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍。这个最小电荷量就是电子所带的电荷量。密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板。A板带正电，B板带负电，从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中。小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C，油滴半径是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所带的电荷量。这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(g取9.8m/s2)

答案：8.02×10－19　5倍

解析：小油滴质量，m＝ρV＝ρ·πr3①

由题意知，mg－Eq＝0②

由①②两式可得：

q＝

＝C

≈8.02×10－19C

小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数为

n＝≈5(倍)。

15．(10分)为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来方向(如图)，求q/m的值。

答案：

解析：仅加电场时d＝()·()2，加复合场时Bqv0＝Eq。

由以上两式可得＝。

16．(11分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.6eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级如图所示)

答案：不能

解析：设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原于吸收。

若ΔE＝10.2eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2，由动量守恒和能量守恒有：

mv0＝2mv①

mv＝mv2＋mv2＋ΔE②

mv＝Ek＝13.6eV③

由①②③得，ΔE＝·mv＝6.8eV

因为ΔE＝6.8eV<10.2eV

所以不能使基态氢原子发生跃迁。

17．(11分)(江苏泰州二中2015～2016学年高二下学期检测)氢原子的能级示意图如图所示，现有每个电子的动能都为Ee＝12.89eV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，跃迁到n＝4的能级。求碰撞后1个电子与1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1:1840)

答案：0.15eV

解析：以ve和vH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，

根据题意有：meve－mHvH＝0

碰撞前，氢原子与电子的总动能为

EK＝mHv＋mev

解以上两式并代入数据得：

Ek＝12.897eV≈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ΔE＝－0.85－(－13.6)＝12.75eV

碰撞后电子和受激氢原子的总动能

E′k＝Ek－ΔE＝12.90－12.75＝0.15eV