章末过关检测卷(三)
第十八章 原 子 结 构
(测试时间：50分钟 评价分值：100分)
一、单项选择题(本题共4小题，每题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)
1．下列能揭示原子具有核式结构的实验是(C)
A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现
C．α粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现
解析：光电效应现象证明了光的粒子性本质，与原子结构无关，选项A错误，伦琴射线的发现以及氢原子光谱的发现都与原子的能级结构有关，都是原子能级跃迁的结论，选项B、D错误，卢瑟福的α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，选项C正确．
2．在卢瑟福α粒子散射实验中，使α粒子发生散射的力是(B)
A．万有引力 B．库仑斥力
C．磁场力 D．库仑引力
解析：本题比较简单，只要正确理解α粒子散射实验现象、结论及意义即可正确解答．由于极少数α粒子发生了大角度偏转，使α粒子发生散射的力是库仑斥力．
3．光子能量为ε的一束光照射容器中的氢(设氢原子处于n＝3的能级)，氢原子吸收光子后，能发出频率为ν1，ν2，…，ν6的六种光谱线，且ν1＜ν2＜…＜ν6，则ε等于(A)
A．hν1 B．hν6
C．h(ν5－ν1) D．h(ν1＋ν2＋…＋ν6)
解析：对于量子数n＝3的一群氢原子，当它们向较低的激发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为＝3，由此可判定氢原子吸收光子后的能量的能级是n＝4，且从n＝4到n＝3放出的光子能量最小，频率最低即为ν1，因此，处于n＝3能级的氢原子吸收频率为ν1的光子(能量ε＝hν1)，从n＝3能级跃迁到n＝4能级后，方可发出6种频率的光谱线，选项A正确．
4．如图所示为氢原子的能级图，若用能量为10.5 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子将(D)
A．能跃迁到n＝2的激发态上去
B．能跃迁到n＝3的激发态上去
C．能跃迁到n＝4的激发态上去
4
D．以上说法都不正确
解析：玻尔的氢原子模型中，电子从低能级向高能级跃迁时，要吸收一定频率的光子，吸收的光子的能量恰好等于两个能级之差；显然，显然本题中从基态跃迁到任意激发态，需要吸收的能量都不等于10.5 eV；故选D.
二、多项选择题(本题共5小题，每题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选得0分．)
5．下列有关氢原子光谱的说法正确的是(BC)
A．氢原子的发射光谱是连续谱 B．氢原子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，它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，A错误．根据玻尔理论可知，选项D错误．
6. 下列说法正确的是(BC)
A．α粒子散射实验发现了质子
B．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的
C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
D．玻尔理论不仅能解释氢的原子光谱，也能解释氦的原子光谱
解析：卢瑟福通过α粒子散射实验否定了汤姆孙的枣糕模型，从而提出了原子核式结构模型，质子的发现是卢瑟福通过α粒子轰击氮核而发现质子，选项A错．玻尔原子模型：电子的轨道是量子化，原子的能量是量子化，所以他提出能量量子化，故B正确；经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，C正确；玻尔理论把原子能级量子化，目的是解释原子辐射的线状谱，但是玻尔理论只能很好的解释氢原子的线状谱，在解释氦的原子光谱和其他原子光谱时并不能完全吻合，选项D错．
7．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是(AB)
A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
解析：近代物理的物理学史，卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，A、B正确．
8．关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是(AC)
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°
B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当α粒子接近电子时，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
4
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
解析：A项是对该实验现象的正确描述，正确；B项，使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错；C项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故D错．
9．下列说法正确的是(BC)
A．某色光照射在某金属表面上，不能发生光电效应，是由于该色光波长太短
B．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子能量增大
C．大量处于n＝4能量轨道的氢原子，可能发出6种不同频率的光
D. 在可见光中，红光光子能量最大
解析：某色光照射在某金属表面上，不能发生光电效应，是由于其频率少于金属的极限频率，也就是其波长太长，A错；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的电势能增大，动能减小，但是原子总能量增大，选项B正确；大量处于 n＝4能量轨道的氢原子，可能发出＝6种不同频率的光，C对；在可见光中，红光的频率最小，由ε＝hν可知其光子能量最小，D错，所以本题选择BC.
三、非选择题(本大题3小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
10．(18分)一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能发射________种频率的光子；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
金属
铯
钙
镁
钛
逸出功
W/eV
1.9
2.7
3.7
4.1
解析：氢原子从量子数n＝4的能级跃迁时产生的光子的频率数目为n＝C24＝6；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ΔE＝E4－E2＝－0.85－(－3.4)＝2.55 eV；由光电效应的条件可知量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子可以使铯发生光电效应．
答案： 6 2.55 铯
11．(18分)动能为12.5 eV的电子通过碰撞使处于基态的氢原子激发，最高能跃迁到量子数n＝________的能级．当氢原子从这个能级跃迁回基态的过程中，辐射的光子的最长波长λ＝________m．已知氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量h＝6.63×
4
J·s.(保留三位有效数字)
解析：氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，根据En＝得第2能级、第3能级和第4能级能量分别是－3.4 eV、－1.51 eV、－0.85 eV.能级差值等于氢原子吸收的能量，所以动能为12.5 eV的电子通过碰撞使处于基态的氢原子激发，最高能跃迁到量子数n＝3的能级．当氢原子从n＝3能级跃迁回基态的过程中，通过Em－En＝h得辐射的光子的波长最长等于频率最小，即从n＝3能级跃迁到n＝1能级过程中，辐射的光子波长最长．E3－E1＝h，解得：λ＝6.58×m.
答案：3 6.58×
12．(18分)如图所示为氢原子能级图，试回答下列问题：
(1)一群处于n＝4能级的氢原子跃迁后可能辐射出几种频率的光子？
(2)通过计算判断：氢原子从n＝4跃迁到n＝2时辐射出的光子，能否使金属铯发生光电效应？若能，则产生的光电子的初动能是否可能为0.48 eV？(已知普朗克常量h＝6.63×J·s，金属铯的极限频率为4.55× Hz)
解析：(1)最多可能辐射出6种频率的光子．
(2)由氢原子能级图可知，从能级n＝4跃迁到n＝2，辐射出的光子中，能量最大值为：
E光＝E4－E2＝2.55 eV，
金属铯的逸出功W＝hν≈3.02×≈1.89 eV.
因为E光>W，所以可以发生光电效应．
由爱因斯坦光电效应方程得：
Ekm＝E光－W，
可知产生的光电子的最大初动能为0.66 eV，
因为光电子的最大初动能大于0.48 eV，所以可以产生0.48 eV的光电子．
答案：(1)6 (2)可以 能
4
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