第4章 原子结构 水平测评+知识网络构建-【金版教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册创新导学案word（教科版2019）

学科网书城围 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 第四章 知识网络构建 电子的发现 α粒子散射实验 原子的核式结构模型 卢瑟福的原子核式结构模型 原子核式结构模型的局限性 原 光谱、光谱分析的应用 光谱 氢原子光谱 氢原子光谱 构 经典理论的困难 @轨道量子化与☒定态 玻尔的原子结构理论 玻尔频率条件：hv=E-E(m<n 玻尔的原子模型 玻尔理论对回氢光谱的解释 玻尔原子结构理论的意义 1 第四章　水平测评 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间75分钟。 第Ⅰ卷(选择题，共50分) 一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 1．关于阴极射线，下列说法正确的是(　　) A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁产生的 B．只要阴、阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生 C．阴极射线是电磁波 D．阴极射线粒子的电荷量是能独立存在的最小电荷 答案　D 解析　阴极射线是由阴极直接发出的，A错误；只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会脱离阴极成为阴极射线，B错误；阴极射线是电子，C错误；阴极射线粒子的电荷量等于元电荷，它是能独立存在的最小电荷，D正确。 2．卢瑟福提出原子核式结构模型的根据是，在用α粒子轰击金箔的实验中，发现α粒子(　　) A．全部穿过或发生很小的偏转 B．全部发生很大的偏转 C．绝大多数发生偏转，甚至被弹回 D．绝大多数穿过不发生偏转或只发生很小的偏转，只有少数发生很大偏转，极少数甚至被弹回 答案　D 解析　卢瑟福提出原子核式结构模型的根据是，在用α粒子轰击金箔的实验中，发现α粒子绝大多数穿过不发生偏转或只发生很小的偏转，只有少数发生很大偏转，有的偏转超过90°，极少数甚至被弹回，故D正确。 3．下列说法正确的是(　　) A．原子的核式结构模型是汤姆孙建立起来的 B．在α粒子散射实验中，绝大多数粒子发生了大角度偏转 C．玻尔的原子模型能够解释所有原子的光谱 D．玻尔认为，电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的 答案　D 解析　汤姆孙首先发现了电子，提出了原子“枣糕模型”，原子的核式结构模型是卢瑟福建立起来的，故A错误；在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进或只发生很小的偏转，少数α粒子发生了较大的偏转，故B错误；玻尔的原子模型只能够解释氢原子的光谱，故C错误；玻尔提出假设：电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，故D正确。 4．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选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是(　　) 答案　C 解析　根据En－Em＝hν，ν＝，可知λ＝，则能级差越大，波长越小，所以a的波长最短，b的波长最长，故选C。 5．如图所示，为气体放电管中氦原子的发射光谱，光谱中只有一些分立的亮线。下列说法正确的是(　　) A．氦原子光谱中的亮线由处于激发态的氦原子发光而形成 B．放电管中的氦原子受到高速运动的电子的撞击，从低能级跃迁到高能级时放出光子 C．大量氦原子发光时，可以发射出连续频率的光，图片显示的仅是少数氦原子发光的光谱 D．氦原子发光时放出的光子能量等于两个能级之差，所以其发射光谱只是一些分立的亮线 答案　D 解析　氦原子光谱中的亮线，是明线光谱，它是由于氦原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的，故A错误；放电管中的氦原子受到高速运动的电子的撞击，会吸收电子的部分动能，从低能级跃迁到高能级，这个过程不会放出光子，B错误；氦原子的能级只能取一系列分立的能量值，氦原子从高能级向低能级跃迁会释放出光子，且光子能量等于两个能级之差，所以大量氦原子发光时，只能发出一系列分立频率的光，不能发射出连续频率的光，因此其发射光谱只是一些分立的亮线，故C错误，D正确。 6．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，已知可见光光子能量范围约为1.62～3.11 eV，则(　　) A．可见光a、b光子能量分别为1.62 eV、2.11 eV B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线 C．可见光a的频率大于可见光b的频率 D．氢原子在n＝2的能级可吸收任意频率的光而发生电离 答案　C 解析　由能级跃迁公式ΔE＝En－Em得：ΔEa＝E4－E2＝－0.85 eV－(－3.40 eV)＝2.55 eV，ΔEb＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.40 eV)＝1.89 eV，据ΔE＝＝hν知，A错误，C正确；ΔEc＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，所以氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波段，B错误；氢原子在n＝2的能级时能量为－3.40 eV，所以只有吸收的光子能量大于等于3.40 eV时才能电离，D错误。 7．原子从一个较高的能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子。已知铬原子的能级公式可表示为En＝－，式中n＝1，2，3，…表示不同能级，A是已知常量，上述俄歇电子脱离原子后的动能是(　　) A.A B.A C.A D.A 答案　C 解析　由铬原子的能级公式En＝－得，n＝1、n＝2、n＝4能级上的电子的能量分别为E1＝－A、E2＝－、E4＝－，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级，释放的能量为ΔE1＝E2－E1＝A；n＝4能级上的电子脱离原子发生电离，即跃迁到无穷远处需吸收的能量为ΔE2＝E∞－E4＝，发生俄歇效应时，设俄歇电子脱离原子后的动能为Ek，根据能量守恒定律，可知Ek＝ΔE1－ΔE2，解得Ek＝A，故C正确。 8．下列有关光谱问题的论述中，正确的是(　　) A．熔化的钢水发出的光通过分光镜所得到的是暗线光谱 B．气体发出的光只能产生明线光谱 C．光谱分析的优点是非常灵敏 D．摄下月球的光谱不能分析出月球内部有哪些元素 答案　CD 解析　炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱，稀薄气体发出的光形成明线光谱，A、B错误；光谱分析是用元素的特征谱线与光谱对比来分析物体的化学成分，光谱分析非常灵敏，C正确；月球的光谱是太阳光在月球表面反射形成的，因此无法通过分析月球的光谱来得到月球的化学成分，D正确。 9．巴尔末公式为＝RH(n＝3，4，5，…)，对此，下列说法正确的是(　　) A．巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式 B．巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性 C．巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式 D．巴尔末公式准确反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的 答案　CD 解析　巴尔末是对当时已知的、在可见光区的4条氢原子谱线作了分析总结出的巴尔末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴尔末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的，A、B错误，C、D正确。 10．氢原子的能级如图所示，下列说法正确的是(　　) A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子 B．氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时，发出的光子能量为1.89 eV C．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光 D．处于n＝1能级的氢原子不能吸收能量为11 eV的电子的能量 答案　BC 解析　根据玻尔频率条件可知当原子向高能级跃迁时，只能吸收特定频率的光子，A错误；氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时，发出的光子能量为ΔE＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，B正确；大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子频率的种类为C＝3，C正确；处于n＝1能级的氢原子发生跃迁吸收的最小能量ΔEmin＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，则处于n＝1能级的氢原子能吸收能量为11 eV的电子的部分能量，D错误。 第Ⅱ卷(非选择题，共50分) 二、填空题(本题共2小题，共12分) 11．(4分)如图所示是英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置示意图。 (1)关于α粒子散射实验的结论，下述说法中正确的是________。 A．实验表明原子的中心有一个很大的核，它占有原子体积的绝大部分 B．实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正电荷 C．实验表明原子核集中了原子几乎全部的质量 D．实验表明原子核是由质子和中子组成的 (2)有关α粒子散射实验的图中，O点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下图中的________。 答案　(1)BC　(2)B 解析　(1)α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的核是一个极小的核，并带有原子的全部正电荷，故A错误，B、C正确；该实验不能探究出原子核的组成，故D错误。 (2)在α粒子的散射实验现象中，粒子所受原子核的作用力为库仑斥力。A项中虚线下方射来的α粒子应向下偏转，故A错误；C项中离金原子核越近的α粒子偏转程度应越大，故C错误；D项中虚线上方射来的α粒子应向上偏转，故D错误；只有B正确。 12．(8分)瑞士中学教师巴尔末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线作了分析，发现这些谱线的波长λ满足＝RH，其中n取3、4、5、6，式中RH叫作里德伯常量。 (1)玻尔受启发提出氢原子结构模型：氢原子处于基态时的能量值为E1(E1<0)，处于n能级时的能量值为En，En＝。若普朗克常量为h，真空中的光速为c，n与巴尔末公式中n相等，则RH＝________。(用h、c、E1表示) (2)满足巴尔末公式的谱线中，除了4条可见光谱线外，应该还有属于________(填“红外线”或“紫外线”)频段的电磁波，属于________(填“连续光谱”或“线状谱”)。 答案　(1)－　(2)紫外线　线状谱 解析　(1)根据玻尔频率条件，氢原子从n能级向第2能级跃迁放出光的能量为hν＝En－E2，且ν＝，根据玻尔的氢原子能级公式En＝，E2＝，解得＝－，则RH＝－。 (2)由巴尔末公式可以推断，满足巴尔末公式的谱线中，n越大，λ越小，则除了4条可见光谱线外，应该还有属于紫外线频段的电磁波，属于线状谱。 三、计算题(本题共3小题，共38分。解答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能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13．(10分)为了测定电子的比荷，让电子垂直电场方向飞进平行金属板间，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于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于电子的入射方向，磁感应强度为B，则电子恰好不偏离原来的方向，求为多少？ 答案　 解析　设电子以速度v0垂直电场方向进入匀强电场，在电场中做类平抛运动， 则垂直电场方向：L＝v0t 沿电场方向：d＝at2 根据牛顿第二定律有eE＝ma 此电子垂直入射到正交的电磁场区域时恰好不偏离原来的方向，由平衡条件得eE＝ev0B 联立解得＝。 14．(12分)α粒子的质量约为电子质量的7300倍，α粒子以速度v与电子发生弹性正碰(假定电子原来是静止的)。 (1)碰撞后α粒子的速度变化了多少？ (2)说明为什么原子中的电子不能使α粒子发生明显偏转？ 答案　(1)v　(2)见解析 解析　(1)设电子的质量为me，α粒子的质量为mα，碰撞后α粒子的速度为vα，电子的速度为ve 由于α粒子与电子发生弹性正碰，根据碰撞前后总动能不变和动量守恒定律可得 mαv2＝mαv＋mev mαv＝mαvα＋meve 已知mα＝7300me 解得vα＝v 碰撞后α粒子的速度变化量大小Δv＝v－vα＝v。 (2)由(1)可知很小，所以原子中的电子不能使α粒子发生明显偏转。 15．(16分)已知氢原子的能量En＝E1，其中基态能量为E1＝－13.6 eV，核外电子的轨道半径rn＝n2r1，第一轨道半径为r1＝0.53×10－10 m，电子质量me＝9.1×10－31 kg，电荷量为1.6×10－19 C，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2。电子跃迁到第三轨道时，求： (1)氢原子的能量； (2)电子的动能； (3)电子的电势能。 答案　(1)－1.51 eV　(2)1.51 eV　(3)－3.02 eV 解析　(1)电子跃迁到第三轨道时，根据En＝E1可知氢原子的能量为 E3＝E1＝－1.51 eV。 (2)设电子跃迁到第三轨道时，轨道半径为r3，电子的速度为v3，动能为Ek3，由rn＝n2r1可知，r3＝32r1＝9r1 库仑力提供电子绕核转动的向心力，有 ＝ 又Ek3＝mv 联立可得Ek3＝1.51 eV。 (3)设电子的电势能为Ep3，则有 E3＝Ek3＋Ep3 可得Ep3＝E3－Ek3＝－3.02 eV。 8 学科网（北京）股份有限公司 $$