第5章 原子结构自测题
第5章原子结构自测题
一、单选题
1．下列说法中符合泡里原理的是（）
（A）在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的电子
（B）在原子中，具有一组相同量子数的电子不能多于两子
（C）原子处于稳定的基态时，其电子尽先占据最低的能级
（D）在同一电子亚层上各个轨道上的电子分布应尽先占据不同的轨道，且自旋平行。
2.下列哪一原子的原子轨道能量与角量子数无关?
（A）Na（B）Ne （C）F ( D) H
3．某基态原子的第六电子层只有2个电子时，则第五电子层上电子数目为（）
（A）8 （B）18 （C）8-18 （D）8-32
4．下列各组量子数，不正确的是（）
（A）n=2,l=1,m=0,ms=-1/2 （B）n=3,l=0,m=1,ms=1/2
（C）n=2,l=1,m=-1,ms=1/2 （D）n=3,l=2,m=-2,ms=-1/2
5．下列基态离子中，具有3d7电子构型的是（）
（A）Mn2＋（B）Fe2＋（C）Co2＋（D）Ni2＋
6．和Ar具有相同电子构型的原子或离子是（）
（A）Ne （B）Na+（C）F－（D）S2－
7．基态时，4d和5s均为半充满的原子是（）
（A）Cr （B）Mn （C）Mo （D）Tc
8．在下列离子的基态电子构型中，未成对电子数为5的离子是（）
（A）Cr3＋（B）Fe3＋（C）Ni2＋（D）Mn3＋
9．某元素的原子在基态时有6个电子处于n=3,l=2的能级上，其未成对的电子数为
（）
（A）4 （B）5 （C）3 （D）2
10．下列原子的价电子构型中，第一电离能最大的原子的电子构型是（）
（A）3s23p1 （B）3s23p2（C）3s23p3（D）3s23p4
11．角量子数l=2的某一电子，其磁量子数m ( )
（A）只有一个数值（B）可以是三个数值中的任一个
（C）可以是五个数值中的任一个（D）可以有无限多少数值
二、填空题
1．位于第四周期的A、B、C、D四种元素，其价电子数依次为1,2,2,7,其原子序数按A、B、C、D的顺序增大。
已知A和B的次外层电子数为8，C和D的次外层电子数为18，由此可以推断四种元素的符号是。
其中C和D所形成的化合物的化学式应为。
2．已知某元素的四个价电子的四个量子数分别为（4,0,0,+1/2），（4,0,0,-1/2），（3,2,0, +1/2），（3,2,1,+1/2），则该元素原子的价电子排布为，
此元素是。
3．下列元素的符号是
（1）在零族，但没有p电子；
（2）在4p能级上有1个电子；
（3）开始填充4d能级；
（4）价电子构型为3d104s1。
4．第五周期有种元素，因为第能级组最多可容纳个电子，该能级组的电子填充顺序是。
5．决定原子等价轨道数目的量子数是，决定多电子原子的原子轨道能量的量子数是。
6．如（1）所示，填充下列各题的空白
（1）Na（Z=11），1s22s22p63s1
（2），1s22s22p63s23p3
（3）Zr（Z=40），[Kr]4d（）5s2
（4）Te（Z=52），[Kr]4d（）5s25p4
（5）Bi（Z=83），[Xe] 4f（）5d（）6s（）6p（）。
7．用s，p，d，f等符号表示下列元素的原子电子层结构，判断它们所在的周期和族：（1）13Al 1s22s22p63s23p1
（2）24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
（3）26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
（4）33As 1s22s22p63s23p63d104s24p3
（5）47Ag 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1
（6）82Pb 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p 64f145d106s26p2
8．已知下列元素在周期表中的位置，写出它们的外围电子构型和元素符号：
（1）第四周期第ⅣB族；
（2）第四周期第ⅦB族；
（3）第五周期第ⅦA族；
（4）第六周期第ⅢA族；
9. 在氢原子中，4s和3d轨道的能量高低为，而在19 号元素K 和26 号元素Fe中，4s和34轨道的能量高低顺序分别为和.
10. 氢原子的电子能级由决定，而钠原子的电子能级由和
决定.
三、判断题
1.电子在原子核外运动的能量越高，它与原子核的距离就越远。
任何时候，1s电子总比2s 电子更靠近原子核，因为E2s > E1s。
（）
2.氢原子中，2s与2p轨道是简并轨道，其简并度为4；在钪原子中，2s与2p 轨道不是简并轨道，2p x,2p y,2p z为简并轨道。
（）
3.从原子轨道能级图上可知，任何原子在相同主量子数的轨道上，能量高低的顺序总是f >
d > p > s；在不同主量子数的轨道上，总是(n-1)p > (n-2)f > (n-1)d > ns。
（）
4.在元素周期表中，每一周期的元素个数正好等于该周期元素最外电子层轨道可以容纳的电子个数。
（）
5.所有非金属元素(H，He除外)都在p区，但p区所有元素并非都是非金属元素。
（）
6.就热效应而言，电离能一定是吸热的，电子亲和能一定是放热的。
（）
7.铬原子的电子排布为Cr[Ar]4s1 3d5，由此得出：洪特规则在与能量最低原理出现矛盾时，首先应服从洪特规则。
（）
8.s区元素原子丢失最外层的s电子得到相应的离子，d区元素的原子丢失处于最高能级的d电子而得到相应的离子。
（）
四、问答题
1．决定多电子原子中等价轨道数目的是哪个量子数，原子轨道能量是由什么量子数决定的？2．指出下列各套量子数中，哪几套不可能存在
（1）3，2，2，1/2；
（2）3，0，-1，1/2；
（3）2，2，2，2；
（4）1，0，0，0
3．分别用4个量子数表示P原子的5个电子的运动状态：3s23p3
4．以下各“亚层”哪些可能存在，包含多少轨道？
（1）2s （2）3f （3）4p （4）2d （5）5d
5．画出下列原子的价电子的轨道图：V，Si，Fe，这些原子各有几个未成对电子？
6．外围电子构型满足下列条件之一是哪一类或哪一个元素？
（1）具有2个p电子；
（2）有2个n=4，l=0的电子，6个n=3和l=2的电子；
（3）3d全充满，4s只有1个电子的元素。
7．某元素A能直接与VⅡA族中某元素B反应时生成A的最高氧化值的化合物AB X，在此化合物中B的含量为83.5%，而在相应的氧化物中，氧的质量占53.3%。
AB X为无色透明液体，沸点为57.6℃，对空气的相对密度约为5.9。
试回答：
（1）元素A、B的名称；
（2）元素A属第几周期、第几族；
（3）最高价氧化物的化学式。
8．写出符合下列条件的元素符号：
（1）某元素+2价离子和Ar的电子构型相同；
（2）某元素的+3价离子和F-的电子构型相同；
（3）某元素的+2价离子的3d电子数为7个；
9．已知某元素的最外层有4个价电子，它们的4个量子数（n、l、m、m s）分别是：（4，0，0，+1/2），（4，0，0，-1/2），（3，2，0，+1/2），（3，2，1，+1/2），则元素原子的价电子组态是什么？是什么元素？
10．说明下列等电子离子的半径值在数值上为什么有差别：
（1）F-（133pm）与O2-（136pm）
（2）．Na+（98pm）、Mg2+（74pm）与Al3+（57pm）
11．判断下列各对原子（或离子）哪一个半径大，并查表核对是否正确
（1）Ba与Sr；（2）Sc与Ca；（3）Fe2+与Fe3+；（4）S2-与S
12．解释下列现象
（1）Na的I1小于Mg的，但Na的I2却大大超过Mg的；
（2）Be原子的I1－I4各级电离能分别为：
899KJ·mol-1、1757 KJ·mol-1、1.484×104 KJ·mol-1、2.100×104 KJ·mol-1、
解释各级电离能逐渐增大并有突跃的原因。
13．给出价电子结构为（A）3s23p1（B）3s23p2（C）3s23p3和（D）3s23p4原子的第一电离能的大小顺序，并说明原因。
14. 某元素位于周期表中36号元素之前，该元素失去2个电子以后，在角量子数l=2的轨道上正好半充满，试回答：
(1).该元素的原子序数，符号，所处周期和族；
(2).写出表示全部价电子运动状态的四个量子数。
15. 某元素原子序数为33，试问：
(1).此元素原子的电子总数是多少?有多少个未成对电子?
(2).它的价电子数是多少?它属于第几周期?第几族?是金属还是非金属?最高化合价是几?。
物理人教版高中选修3-5新课标人教版高中物理选修3—5原子结构单元测试卷
高中物理选修3—5原子结构单元测试卷1、下列观点属于卢瑟福原子核式结构理论的有：（）A. 原子的中心有原子核，包括带正电的质子和不带点的中子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在不同轨道上旋转2、关于光谱的产生，下列说法正确的是：（）A．正常发光的霓虹灯属稀薄气体发光和炽热固体发光，产生的光谱都是明线光谱B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线一一对应C．撒上食盐的酒精灯火焰发出的光是明线光谱D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸汽形成的是甲物质的吸收光谱3、当用具有1.87 eV能量的光子照射n=3激发态的氢原子时，氢原子：（）A. 不会吸收这个光子B. 吸收该光子后被电离，电离后的动能为0.36 eVC. 吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零D. 吸收该光子后不会被电离4、按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是：（）A.第m个定态和第n个定态的轨道半径R m和R n之比为R m∶R n=m2∶n2B.第m个定态和第n个定态的能量E m和E n之比为E m∶E n= m2∶n2C.电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是ν，则其发光频率也是νED.若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为ν=h 5、欲使处于基态的氢原子电离，下列措施不可行的是：（）A．用13.6eV的光子照射 B．用15eV的光子照射C．用10.2eV动能的电子碰撞 D．用15eV动能的电子碰撞6、氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是：（）)A．电子绕核旋转的半径增大 B．氢原子的能量增大C．氢原子的电势能增大 D．氢原子核外电子的速率增大7、原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c 能级状态时将要：（ ）A ．发出波长为λ1-λ2的光子B ．发出波长为2121λλλλ-的光子C ．吸收波长为λ1-λ2的光子D ．吸收波长为2121λλλλ-的光子（以下各题请根据氢原子能级图回答：）8、根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n =1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为：（ ）A ．13.6eV B ．3.4eV C ．10.2eVD ．12.09eV9、已知可见光的光子能量范围约为1.62eV-3.11eV. 一群氢原子处于n ＝4的激发态，则关于这些氢原子可能产生的光谱线，下列说法中正确的是：（ ）A ．一共可能产生6条光谱线B ．可以产生二条在可见光区的光谱线C ．可以产生四条在红外区的光谱线D ．可以产生三条在紫外区的光谱线10、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发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV 的金属钠，下列说法正确的是：（ ）A.这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B. 这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV11、大量氢原子处于n＝5的激发态，它们自发地跃迁到低能级，在多种可能的跃迁中，设从n＝5直接跃迁到n＝2和从n＝5跃迁到n＝1中放出光子的能量分别为E1和E2，则下面说法正确的是：（）A．从n＝5跃迁可能放出8种不同频率的光子 B．在n＝1的轨道，电子动能最小C．在n＝1的轨道，电子的动能和势能总和最大 D．E1＜E212、现用光子能量介于 11eV～12 . 5eV 范围内的光去照射一大群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是：（）A ．照射光中可能被基态氢原子吸收的光子只有 1 种B ．照射光中可能被基态氢原子吸收的光子有无数种C ．激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有 3 种D ．激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有 2 种13、用光子能量为E1光照射到一群处于基态的氢原子，可以看到三条光谱线，用光子能量为E2光照射到该群处于基态的氢原子，就可以看到六条光谱线，对于E1、E2的比较，下列说法正确的是：（）A．E2=2 E1 B．E2>2E1 C．E1<E2<2E1 D．E2> E1>12eV14、有关氢原子光谱的说法中不正确．．．的是：（）A．氢原子的发射光谱是连续谱 B．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关氢C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光15、下列叙述中符合物理学史的有：（）A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，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，证实了原子是可以再分的C．巴尔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16、氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光子；从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为λ2的光子；若λ1＞λ2，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将______（填“辐射”或“吸收”）光子，光子的波长 =____ ___．17、按照玻尔理论，氢原子处在量子数为n=2和n=3的定态时，其相应的原子能量的绝对值比|E2|：|E3|=___________。
自测练习题
自测练习题 -> 第六章原子结构和元素周期律 -> 判断题1.电子云是指对核外电子出现的概率大小用统计方法作形象化描述。
正确错误2.当主量子数为2时，有自旋相反的两个轨道。
正确错误3.当n、l确定时，该轨道的能量已基本确定，通常我们称为能级，如2s、3p能级等。
错误4.当主量子数为4时，共有4s、4p、4d、4f四个轨道。
正确错误５.当角量子数为1时，有3个等价轨道。
角量子数为2时，有5个等价轨道。
正确错误６.每个原子轨道只能容纳两个电子，且自旋方向相同。
错误自测练习题 -> 第六章原子结构和元素周期律 - > 选择题1.在氢原子中，对r=53pm处的正确描述是（）该处1s电子云最大r是1s径向分布函数的平均值该处的H原子Bohr半径该处是1s电子云介面2.3s电子的径向分布图有（）。
3个峰2个峰4个峰1个峰3.在电子云示意图中，小黑点是( )其疏密表示电子出现的几率密度的大小其疏密表示电子出现的几率的大小表示电子在该处出现表示电子4.氢原子的1s电子分别激发到4s和4p轨道所需的能量是( )前者>后者前者<后者两者相同无法判断5.下列关于量子数的说法中，正确的一条是( )电子自旋量子数是1/2，在某个轨道中有两个电子，所以，总自旋量子数是1或者0磁量子数m=0的轨道都是球形轨道当角量子数是5时，可能有的简并轨道数是10当主量子数n=5时，就开始出现g分层６.下列原子中，第一电子亲合能最大的是（）NOPS７.O、S、As三种元素比较，正确的是( )多电负性O>S>As , 原子半径O<S<As电负性O<S<As , 原子半径O<S<As电负性O<S<As , 原子半径O>S>As电负性O>S>As , 原子半径O>S>As８.下列元素原子半径排列顺序正确的是( )Mg >B>Si>ArAr>Mg>Si>BSi>Mg>B>ArB >Mg>Ar>Si９.在各种不同的原子中3d和4s电子的能量相比时( )3d >4s不同原子中情况可能不同3d <4s3d 与4s几乎相等１０.若把某原子核外电子排布写成ns2np7，它违背了( )保利不相容原理能量最低原理洪特规则洪特规则特例自测练习题 -> 第六章原子结构和元素周期律 -> 填空题1.核外电子运动状态的特征是＿＿＿。
高中物理人教版选修3-5 原子结构 学业分层测评
学业分层测评(十)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有( )A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B．金箔的厚度对实验无影响C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象D．实验装置放在空气中和真空中都可以E．实验装置必须放在真空中【解析】若金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受较大的阻碍而影响实验效果，B错．若改用铝箔，铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍能发生，C对．若放置在空气中，空气中的尘埃对α粒子的运动会产生影响，故D错，E对．【答案】ACE2．当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是( ) A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到库仑斥力，速度先减小后增大E．α粒子在靠近原子核的过程中，α粒子和原子核组成的系统能量不变【解析】α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B 正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，二者组成的系统能量不变．故DE正确．【答案】BDE3．关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是( )A．原子是一个质量分布均匀的球体B．原子的质量几乎全部集中在原子核内C．原子的正电荷全部集中在一个很小的核内D．原子核半径的数量级是10－10 mE．原子核半径的数量级是10－15 m【解析】根据卢瑟福的原子核式结构学说，可知选项B、C、E正确．【答案】BCE4．关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是( )A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度很大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少C．α粒子离开原子核的过程中，电势能减少D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小E．对粒子散射实验数据进行分析，可以估算出α粒子的大小【解析】由于原子核占整个原子很小的一部分，十分接近核的α粒子很少，所以绝大多数α粒子几乎不偏转，A错误；由α粒子散射实验数据，卢瑟福估算出了原子核的大小，D正确，E错误；α粒子接近原子核的过程中，克服库仑力做功，所以动能减小，电势能增大，远离原子核时，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，B、C正确．【答案】BCD5．如图1824所示为α粒子散射实验中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( )图1824A．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处速度比在C处速度小E．α粒子在A、C两处的电势能相等【解析】由能量守恒定律可知，对于A、B、C三点，A、C位于原子核形成的同一等势面上，电势能相同，故动能也相同，则A、C两点速率相同，C、E正确；由A到B，α粒子克服库仑力做功，动能减小，电势能增大，故B点速度最小，D 正确，A、B错误．【答案】CDE6．1911年，卢瑟福依据α粒子散射实验中α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．若用动能用1 MeV 的α粒子轰击金箔，其速度约为________m/s.(质子和中子的质量均为1.67×10－27 kg,1 MeV＝1×106 eV)【解析】设α粒子的速度为v，E k＝12mv2，则v＝2E km＝2×1×106×1.6×10－194×1.67×10－27m/s≈6.9×106 m/s.【答案】大 6.9×1067．如图1825所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知U NM＝100 V．一个α粒子以2.5×105 m/s从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求α粒子在B点时速度的大小(已知mα＝6.64×10－27 kg)．图1825【解析】α粒子在由A到B的过程中，满足－2eU NM＝12mαv2－12mαv2由此得v＝v20－4eU NMmα≈2.3×105 m/s.【答案】 2.3×105 m/s8．速度为107 m/s的α粒子从很远的地方飞来，与铝原子核发生对心碰撞，若α粒子的质量为4m0，铝核的质量为27m0，它们相距最近时，铝核获得的动能是原α粒子动能的多少？【解析】当两者速度相同时相距最近，由动量守恒，得mαv0＝(mα＋m铝)v解得v＝mαv0mα＋m铝＝431v所以Ek铝Ekα＝12m铝v212mαv2＝108961.【答案】108 961[能力提升]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1826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，那么该原子核的位置在________区域. 【导学号：66390031】图1826【解析】α粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的α粒子产生斥力，故原子核不会在④区域；如原子核在②、③区域，α粒子会向①区域偏；如原子核在①区域，可能会出现题图所示的轨迹．【答案】 ①10．关于原子结构，汤姆孙提出枣糕模型、卢瑟福提出行星模型……如图1827甲、乙所示，都采用了________方法．甲：枣糕模型 乙：行星模型 图1827【答案】 类比推理11．在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时能达到的最小距离可以估算原子核的大小．现有一个α粒子以2.0×107 m/s 的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为E p ＝k q 1q 2r，r 为距点电荷的距离．α粒子质量为6.64×10－27 kg). 【导学号：66390032】【解析】 当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d ，则12mv 2＝k q 1q 2d.d ＝2kq 1q 2mv 2＝2×9.0×109－1926.64×10－2772m ≈2.7×10－14m.【答案】 2.7×10－14m12．已知电子质量为9.1×10－31 kg ，带电荷量为－1.6×10－19 C ，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10 m ，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流. 【导学号：66390033】【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mv 2r ＝k e 2r 2，得v ＝e krm＝1.6×10－19×9×1090.53×10－10×9.1×10－31m/s≈2.19×106 m/s ；其动能E k ＝12mv 2＝12×9.1×10－31×(2.19×106)2 J≈2.18×10－18 J ；运动周期T ＝2πrv＝2×3.14×0.53×10－102.17×106s≈1.53×10－16 s；电子绕核运动形成的等效电流I＝qt＝eT＝1.6×10－191.53×10－16A≈1.05×10－3 A.【答案】 2.19×106 m/s 2.18×10－18 J 1.53×10－16 s 1.05×10－3 A。
高中物理选修3-5第十八章《原子结构》单元测试
物理选修3-5第十八章《原子结构》单元测试一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～12题均为单选题)1.下列能揭示原子具有核式结构的实验是()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2.一个氢放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22×10﹣7m，已知氢原子的能级的示意图如图所示，普朗克常量为h＝6.63×10﹣34J•s，电子电量为e＝1.60×10﹣19C，则该谱线所对应的氢原子的能级跃迁是(取三位有效数字)()A.从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级B.从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级C.从n＝3的能级跃迁到n=1的能级D.从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级3.红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光.铬离子的能级中，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氩灯发出的波长为λ1的光照射红宝石晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，而后自发地跃迁到E2，释放出波长为λ2的光子，处于亚稳态E 2的铬离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为()A.1212λλλλ- B.1212λλλλ-C.1212λλλλ- D.2112λλλλ-4.如图画出了氢原子的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．已知金属铂的逸出功为6.34eV.在这些光波中，能够从金属铂的表面打出光电子的总共有()A.五种B.四种C.三种D.二种5.从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径约是10－15m 其中正确的是()A.①②③B.①③④C.①②④D.①②③④6.一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法中正确的是A.电子绕原子核运动的动能将会变大B.电子绕原子核运动的频率将会变大C.向低能级跃迁时，发出光子的频率一定等于吸收光子的频率D.吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光7.现有k 个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的11n -)()A.2k B.k C.32k D.2k8.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图所示为μ氢原子的能级图．假定用动能为E 的电子束照射容器中大量处于n ＝1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E 的取值是()A.E ＝158.1eVB.E >158.1eVC.2371.5eV≤E <2428.4eVD.只能等于2371.5eV9.原子从一个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，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为2/n E A n =-，式中n =l ，2，3，…表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是A.3/16A B.7/16A C.11/16A D.13/16A 10.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()A. B. C. D.11.氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则()A.吸收光子的能量为hν1+hν2B.辐射光子的能量为hν2-hν1C.吸收光子的能量为hν2-hν1D.辐射光子的能量为hν1+hν212.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图所示为μ氢原子的能级图．假定用动能为E 的电子束照射容器中大量处于n ＝1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E 的取值是()A.E ＝158.1eVB.E >158.1eVC.2371.5eV≤E <2428.4eVD.只能等于2371.5eV二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)13.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耳末线系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出条不同频率的谱线．14.氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.6328μm ，λ2＝3.39μm ，已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE 1＝1.96eV 的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE 2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE 2的近似值为________．三、计算题(本题有3小题，共37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)15.在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小．现有一个α粒子以2.0×107m/s 的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79，求该α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为ε＝k12q q r，α粒子质量为6.64×10－27kg)．16.已知氢原子的基态电子轨道半径为r 1=0.528×10－10m ，量子数为n 的能级值为E n =213.6n eV ，求：(1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；(3)计算这几种光谱线中的最短波长．(静电力常量k =9×109N·m 2/C 2，电子电荷量e =1.6×10－19C ，普朗克常量h =6.63×10－34J·s ，真空中光速c =3.00×108m/s)17.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．(1)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)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？物理选修3-5第十八章《原子结构》测试答案一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～12题均为单选题)1.下列能揭示原子具有核式结构的实验是()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【答案】C2.一个氢放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22×10﹣7m ，已知氢原子的能级的示意图如图所示，普朗克常量为h ＝6.63×10﹣34J•s ，电子电量为e ＝1.60×10﹣19C ，则该谱线所对应的氢原子的能级跃迁是(取三位有效数字)()A.从n ＝5的能级跃迁到n ＝3的能级B.从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级C.从n ＝3的能级跃迁到n =1的能级D.从n ＝2的能级跃迁到n ＝1的能级【答案】D3.红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光.铬离子的能级中，E 1是基态，E 2是亚稳态，E 3是激发态，若以脉冲氩灯发出的波长为λ1的光照射红宝石晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E 3，而后自发地跃迁到E 2，释放出波长为λ2的光子，处于亚稳态E 2的铬离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为()A.1221λλλλ- B.1212λλλλ-C.1212λλλλ- D.2112λλλλ-【答案】A4.如图画出了氢原子的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．已知金属铂的逸出功为6.34eV.在这些光波中，能够从金属铂的表面打出光电子的总共有()A.五种B.四种C.三种D.二种【答案】C5.从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径约是10－15m其中正确的是()A.①②③B.①③④C.①②④D.①②③④【答案】B6.一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法中正确的是A.电子绕原子核运动的动能将会变大B.电子绕原子核运动的频率将会变大C.向低能级跃迁时，发出光子的频率一定等于吸收光子的频率D.吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光【答案】D7.现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的11n )()A. 2 kB.kC.3 2 kD.2k【答案】C8.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图所示为μ氢原子的能级图．假定用动能为E 的电子束照射容器中大量处于n ＝1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E 的取值是()A.E ＝158.1eVB.E >158.1eVC.2371.5eV≤E <2428.4eVD.只能等于2371.5eV 【答案】C9.原子从一个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，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为2/n E A n =-，式中n =l ，2，3，…表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是A.3/16A B.7/16A C.11/16A D.13/16A 【答案】C10.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()A. B. C. D.【答案】C11.氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则()A.吸收光子的能量为hν1+hν2B.辐射光子的能量为hν2-hν1C.吸收光子的能量为hν2-hν1D.辐射光子的能量为hν1+hν2【答案】B12.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图所示为μ氢原子的能级图．假定用动能为E 的电子束照射容器中大量处于n ＝1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E 的取值是()A.E ＝158.1eVB.E >158.1eVC.2371.5eV≤E <2428.4eVD.只能等于2371.5eV 【答案】C二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)13.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耳末线系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出条不同频率的谱线．【答案】614.氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.6328μm ，λ2＝3.39μm ，已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE 1＝1.96eV 的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE 2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE 2的近似值为________．【答案】0.36eV三、计算题(本题有3小题，共37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)15.在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小．现有一个α粒子以2.0×107m/s 的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79，求该α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为ε＝k12q q r，α粒子质量为6.64×10－27kg)．【答案】2.7×10－14m【解析】当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d ，则21212q q mv k d =，9192141222772229.010279(1.610) 2.710.6.6410(2.010)kq q d m m mv --⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯－＝＝＝16.已知氢原子的基态电子轨道半径为r 1=0.528×10－10m ，量子数为n 的能级值为E n =213.6n-eV ，求：(1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；(3)计算这几种光谱线中的最短波长．(静电力常量k =9×109N·m 2/C 2，电子电荷量e =1.6×10－19C ，普朗克常量h =6.63×10－34J·s ，真空中光速c =3.00×108m/s)【答案】(1)13.6eV.(2)能发出光谱线分别为3→2,2→1,3→1共三种，能级图如图所示．(3)1.03×10－7m【解析】(1)设电子的质量为m ，电子在基态轨道上的速率为v 1，根据牛顿第二定律和库仑定律有m 211v r ＝221ke r ∴E k ＝2211122ke mv r =E k ＝2.18×10－18J ＝13.6eV.(3分)(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．(1分)(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E 3－E 1.λ＝21hcE E -λ＝1.03×10－7m.(3分)17.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．(1)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)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？【答案】(1)不能(2)27.2eV【解析】(1)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 被基态氢原子吸收．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＝2mv①12mv 2＝12mv2＋12mv2＋ΔE②12mv 2＝E k③E k＝13.6eV④解①②③④得，ΔE＝12·12mv2＝6.8eV因为ΔE＝6.8eV<10.2eV.所以不能使基态氢原子发生跃迁．(2)若使基态氢原子电离，则ΔE＝13.6eV，代入①②③得E k＝27.2eV.第11/共11页。
高中物理选修3-5章末检测5：原子结构
章末检测(第十八章)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(1～7题为单项选择题，8～12题为多项选择题，每小题5分，共60分)1．人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图1所示．下列说法中正确的是()图1A．α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型C．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了玻尔的原子模型2．关于线状谱，下列说法中正确的是()A．每种原子处于不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何外界条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同3．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则()A．电子轨道半径越小B．核外电子运动速度越大C．原子能量越大D．电势能越小4．根据玻尔理论，氢原子的电子由n＝2轨道跃迁到n＝1轨道()A ．原子的能量减少，电子的动能增加B ．原子的能量增加，电子的动能减少C ．原子要放出一系列频率不同的光子D ．原子要吸收某一频率的光子5．氢原子能级的示意图如图2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( )图2A ．可见光光子能量范围在1.62eV 到2.11eV 之间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 ．a 光的频率大于b 光的频率D ．氢原子在n ＝2的能级可吸收任意频率的光而发生电离6．已知氢原子的基态能量为E 1，不同能级的能量E n ＝E 1n 2，其中n ＝1,2,3，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( ) A ．－4hc 3E 1B ．－2hc E 1C ．－4hc E 1D ．－9hcE 17．当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是( ) A ．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用 B ．α粒子一直受到原子核的斥力作用C ．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D ．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小 8．下列叙述中符合物理学史的有( )A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子核是可以再分的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9．氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是()A．核外电子受力变小B．原子的能量减少，电子的动能增加C．氢原子要吸收一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子10．已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图3所示，一群氢原子处于量子数n ＝4的能级状态，则()图3A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射8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11．氢原子的能级如图4所示，下列说法正确的是()图4A．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1.89eVC．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能级的氢原子可以吸收能量为10eV的电子的能量12．氢原子能级图的一部分如图5所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是E a、E b、E c和λa、λb、λc，则()图5A．λb＝λa＋λc B.1λb＝1λa＋1λcC．λb＝λaλc D．E b＝E a＋E c二、填空题(本题共2个小题，共10分)13．(4分)以下三个示意图所表示的实验中能说明原子核式结构的是________．14．(6分)氢原子的能级图如图6所示，一群氢原子处在n＝4的能级上，向低能级跃迁时，最多能辐射出______种光子；用这些光子照射逸出功为W0＝4.54eV的金属钨时，能使其发生光电效应的有____种光子．图6三、计算题(本题共3个小题，共30分)15．(8分)氢原子的基态能量E1＝－13.6eV，电子绕核运动的半径r1＝0.53×10－10m，则氢原子处于n＝2的激发态时，(1)原子系统具有的能量是多少？(2)电子轨道上运动的动能为多少？(3)电子具有电势能为多少？16．(8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＝3的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为E1，则吸收光子的频率ν是多少？当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出几条谱线？辐射光子的能量分别为多少？([答案]用字母表示)17．(14分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51eV，则：(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中波长最长的是多少？[答案]精析1．B2．C [每种原子在任何外界条件下的线状谱都相同，不同的原子的线状谱不同．] 3．C [由r n ＝n 2r 1可知A 错．氢原子在n 能级的能量E n 与基态能量E 1的关系为E n ＝E 1n 2.因为能量E 1为负值，所以n 越大，则E n 越大，所以C 正确．核外电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供k e 2r 2n ＝m v 2nr n .可知r n 越大，速度越小，则B 错．由E ＝E k ＋E p 可知D 错．]4．A5．C [由能级跃迁公式ΔE ＝E m －E n 得： ΔE 1＝E 4－E 2＝－0.85eV －(－3.4eV)＝2.55eV ΔE 2＝E 3－E 2＝－1.51eV －(－3.4eV)＝1.89eV故A 错；据ΔE ＝hcλ＝hν知，C 对；ΔE 3＝E 4－E 3＝－0.85eV －(－1.51eV)＝0.66eV ，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；氢原子在n ＝2的能级时能量为－3.4eV ，所以只有吸收光子能量大于等于3.4eV 时才能电离，D 错．] 6．C [依题意可知第一激发态能量为E 2＝E 122，要将其电离，需要的能量至少为ΔE ＝0－E 2＝hν，根据波长、频率与波速的关系c ＝νλ，联立解得最大波长λ＝－4hcE 1，选项C 正确．]7．B [α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A 、C 错误，B 正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，故D 错误．] 8．AC [汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，A 正确；卢瑟福通过对α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；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几条假设，并没有彻底否定核式结构学说，D 错误．]9．BD [根据玻尔原子模型，核外电子绕氢原子核高速运转是由原子核对电子的库仑引力提供向心力的，即F ＝ke 2r 2＝m v 2r，可知r 越小，F 越大；v ＝ke 2mr，即r 越小，v 越大；电子由高能级跃迁到较低能级时，要放出一定的能量，辐射出一定频率的光子，选项B 、D 正确．] 10．AC [由N ＝n (n －1)2知，氢原子可能放出6种频率的光子，选项A 正确，B 错误；原子由n ＝4能级向低能级跃迁放出的6种频率的光子中，由hν＝E m －E n 知有3种频率的光子能量大于金属钙的逸出功2.7eV ，所以选项C 正确，D 错误．]11．BC [当原子向高能级跃迁时，只能吸收特定频率的光子，A 项错误；氢原子从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时，发出的光子能量为E 3－E 2＝－1.51eV －(－3.40eV)＝1.89eV ，B 项正确；大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子频率的数量可以由公式C 23来计算，C 23＝3，C 项正确；处于n ＝1能级的氢原子不能吸收能量为10eV 的电子的能量，D 项错．]12．BD [E a ＝E 3－E 2，E b ＝E 3－E 1，E c ＝E 2－E 1，所以E b ＝E a ＋E c ，D 正确；由ν＝cλ得λa＝hc E 3－E 2，λb ＝hc E 3－E 1，λc ＝hc E 2－E 1，取倒数后得到1λb ＝1λa ＋1λc ，B 正确．]13．A[解析] 图A 是α粒子散射实验，反映了原子的核式结构． 14．6 3[解析] 处在n ＝4能级上的氢原子最多能辐射出N ＝4×32种＝6种光子，能量大于4.54eV 的有4→1、3→1、2→1的三种光子． 15．(1)－3.4eV (2)3.4eV (3)－6.8eV[解析] (1)由E n ＝E 1n 2可得E 2＝－13.622eV ＝－3.4eV ，即为原子系统的能量．(2)由F ＝ke 2r 22＝m v 2r 2得，E k2＝12m v 2＝ke 22r 2＝ke 28r 1，代入数据，解得E k2＝3.4eV ，即电子在轨道上的动能为3.4eV .(3)由E p n ＝E n －E k n ，得E p2＝2E 2＝－6.8eV ，即电子具有的电势能为－6.8eV. 16．见[解析][解析] 据跃迁理论hν＝E 3－E 1， 而E 3＝19E 1，所以ν＝E 3－E 1h ＝－8E 19h.由于是大量原子，可从n ＝3跃迁到n ＝1，从n ＝3跃迁到n ＝2，再从n ＝2跃迁到n ＝1，故应有三条谱线，光子能量分别为E 3－E 1，E 3－E 2，E 2－E 1，即－89E 1，－536E 1，－34E 1.17．(1)1.03×10－7m (2)3.28×1015Hz (3)3种 6.58×10－7m [解析] (1)根据玻尔理论 E 3－E 1＝h cλλ＝hc E 3－E 1 ＝6.63×10－34×3×108(－1.51＋13.6)×1.6×10－19m≈1.03×10－7m(2)要使处于基态的氢原子电离，入射光子须满足hν≥0－E 1，解得ν≥－E 1h ＝－(－13.6)×1.6×10－196.63×10－34Hz≈3.28×1015Hz.(3)当大量氢原子处于n ＝3能级时，可能释放出的光子频率种类为N ＝n (n －1)2＝3种由于E 2＝E 122＝－13.6eV4＝－3.4eV氢原子由n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时放出的光子波长最长，设为λ′，则 h c λ′＝E 3－E 2，所以λ′＝hcE 3－E 2＝ 6.63×10－34×3×108(3.4－1.51)×1.6×10－19m ≈6.58×10－7m。
高中物理人教版选修3-5 原子结构 学业分层测评
学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．根据玻尔理论，以下说法正确的是 ( )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．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差E．原子能级跃迁时，辐射或吸收光的能量取决于初始状态的能量【解析】根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故选项A错误，选项B正确．玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，选项C正确．原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个轨道的能量差，故选项D正确E错误．【答案】BCD2．根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是 ( )A．若氢原子由能量为E n的定态向低能级m跃迁，则氢原子要辐射的光子能量为hν＝E n－E mB．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC．一个氢原子中的电子从一个半径为r a的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道，已知r a>r b，则此过程原子要辐射某一频率的光子D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁E．氢原子放出光子后，将从高能级向低能级跃迁【解析】原子由能量为E n的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，故A、E对；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错．【答案】ACE3．一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1＞ν2＞ν3，则( )A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1 B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2C．ν1＝ν2＋ν3D．ν3＝ν1＋ν2E．hν1＝hν2＋hν3【解析】氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子，说明氢原子从基态跃迁到了第三能级态(如图所示)，在第三能级态不稳定，又向低能级跃进，发出光子，其中从第三能级跃迁到第一能级的光子能量最大，为hν1，从第二能级跃迁到第一能级的光子能量比从第三能级跃迁到第二能级的光子能量大，由能量守恒可知，氢原子一定是吸收了能量为hν1的光子，且关系式hν1＝hν2＋hν3，ν1＝ν2＋ν3存在．【答案】ACE4．氢原子的能级如图1843所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV.下列说法正确的是( )图1843A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，可能发出可见光C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光E．一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出2种不同频率的光子【解析】由于E3＝－1.51 eV，紫外线光子的能量大于可见光光子的能量，即E紫＞E∞－E3＝1.51 eV，可以使氢原子电离，A正确；大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，最大能量为1.51 eV，即辐射出光子的能量最大为1.51 eV，小于可见光光子的能量，B错误；n＝4时跃迁发出光的频率数为C24＝6种，C正确；一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出(3－1)＝2种不同频率的光，D错误，E正确．【答案】ACE5．根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指电子的________．【解析】根据玻尔理论，电子绕核在不同轨道上做圆周运动，库仑力提供向心力，故电子的能量指电子的总能量，包括动能和电势能．【答案】电势能与动能之和6．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λ的光．以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，E′等于________．【解析】释放的光子能量为hν＝h cλ，所以E′＝E－hν＝E－hcλ.【答案】E－h c λ7．氢原子部分能级的示意图如图1844所示，不同色光的光子能量如下表所示：图1844色光红橙黄绿蓝—靛紫光子能量范围(eV)1.61～2．002.00～2．072.07～2．142.14～2．532.53～2．762.76～3．10处于某激发态的氢原子，发射的光谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为________．【解析】由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.61～3.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，ΔE1＝－0.85－(－3.40) eV＝2.55 eV，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，ΔE2＝－1.51－(－3.40) eV＝1.89 eV，即红光．【答案】红、蓝—靛[能力提升]8．氢原子能级图如图1845所示，a，b，c分别表示原子在不图1845同能级之间的三种跃迁途径，设a 、b 、c 在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是E a 、E b 、E c 和λa 、λb 、λc ，若a 光恰能使某金属产生光电效应，则( )【导学号：66390038】 A ．λa ＝λb ＋λcB.1λb ＝1λa ＋1λc C ．E b ＝E a ＋E cD ．c 光也能使该金属产生光电效应E ．b 光一定能使该金属发生光电效应【解析】 E a ＝E 2－E 1，E b ＝E 3－E 1，E c ＝E 3－E 2，故E b ＝E a ＋E c ，C 项正确；又因为E ＝h ν＝h c λ，故1λb ＝1λa ＋1λc，A 项错误，B 项正确；a 光恰能使某金属发生光电效应，而E a ＜E b ，E a >E c .故D 项错误，E 项正确．【答案】 BCE9．根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图1846所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．图1846【解析】 由玻尔理论知，能级越低，电子的轨道半径越小，电子离核越近；当大量的氦离子处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线条数为C 24＝6.【答案】 近 610．氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n2，其中E 1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则ν1ν2＝________.【导学号：66390039】【解析】 根据E n ＝E 1n 2可得h ν1＝E 142－E 122，h ν2＝E 122－E 1，两式联立解得ν1ν2＝14.【答案】 1411．氢原子处于基态时，原子的能量为E 1＝－13.6 eV.问：(1)氢原子在n＝4的定态上时，可放出几种光子？(2)若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射此原子.【解析】(1)原子处于n＝1的定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态．原子处于激发态时不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式多种多样，当氢原子从n＝4的定态向基态跃迁时，可释放出6种不同频率的光子．(2)要使处于基态的氢原子电离，就是要使氢原子第一条可能轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚，则hν≥E∞－E1＝13.6 eV＝2.176×10－18 J即ν≥E∞－E1h＝2.176×10－186.63×10－34Hz＝3.28×1015 Hz.【答案】(1)6种(2)3.28×1015 Hz12．已知氢原子的基态能量为－13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10 m，电子质量me＝9.1×10－31 kg，电荷量为1.6×10－19 C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和原子的电势能各多大？【导学号：66390040】【解析】氢原子能量E3＝132E1＝－1.51 eV电子在第三轨道时半径为r3＝n2r1＝32r1＝9r1①电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供，所以ke2 r23＝mev23r3②由①②可得电子动能为E k3＝12mev23＝ke22×32r1＝9×109－1922×9×0.53×10－10×1.6×10－19eV＝1.51 eV由于E3＝E k3＋E p3，故原子的电势能为Ep3＝E3－E k3＝－1.51 eV－1.51 eV＝－3.02 eV. 【答案】－1.51 eV 1.51 eV －3.02 eV。
半导体物理第一至第五章自测题(含参考答案)
半导体物理第一~第五章自测题及参考答案[1]每立方厘米(cm3)体积的硅(Si)或锗(Ge)中，Si或Ge原子个数为5.00 × 1022个或4.42 × 1022个。
Si和Ge的外层电子结构分别为3s23p2和4s24p2。
它们的价带和导带是由sp3杂化轨道形成的准连续能级构成。
那么，1 cm3硅的导带(或价带)中，准连续能级的个数为 2 × 5.00 × 1022个。
1 cm3锗的导带(或价带)中，准连续能级的个数为2 × 4.42 × 1022个。
Si和Ge的外层价电子数均为4。
那么，1 cm3的Si和Ge中价电子数分别为4 × 5.00 × 1022个和 4 × 4.42 × 1022个。
在0 K温度下，这些价电子均填空在导带还是价带（答：价带）？此时，导带中电子数和价带空穴数均为0 ，半导体呈金属性还是绝缘性（答：绝缘性）？当存在本征激发时，本征Si和Ge 的导带和价带中就会产生电子和空穴，设导带电子浓度和价带空穴浓度分别为n0和p0，那么，电中性条件为n0 = p0。
本征载流子浓度用n i表示，室温下，Si的n i相较于Ge的n i更大还是更小（答更小）？n i随温度升高而迅速增加还是减小（答：增加）？导致本征半导体的电阻率随温度升高而增加还是减小（答：减小）？[2]如果将Si的能带图画成图1形式，那么，半导体中有杂质或/和缺陷吗（答：无）？半导体是无限大吗（答：是）？其中，E c代表导带底，E v代表价带顶。
带隙宽度为E c−E v。
如果导带顶部的能量为E cʹ，则导带的能带宽度为E cʹ−E c。
E c处电子的有效质量m n∗ A (A. > 0；B. < 0；C. = 0；D. 不确定)；E v处电子的有效质量m n∗ B (A. > 0；B. < 0；C. = 0；D.不确定)；E v处空穴的有效质量m p∗ A (A. > 0；B. < 0；C. = 0；D. 不确定)图1 Si的简单能带图图2 掺杂Si的简单能带图(虚线为杂质能级)能带越宽，则能带中电子的有效质量是越大还是越小（答：越小）？相较于内层电子轨道交叠形成的能带，外层电子轨道交叠形成的能带更宽还是更窄（答：更宽）？更宽能带中的电子对导电的贡献更小还是更大（答：更大）？[3]若Si中掺杂少量Ⅴ族元素如P、As、Sb，则能带图为图2中的a，相应的半导体是p型还是n型（答：n型）？若掺杂少量Ⅴ族元素如B、Al、Ga，则能带图为图2中的b。
原子物理学复习总结提纲
第一章 原子的位形：卢瑟福模型一、学习要点1、原子的质量和大小R ~10-10m , N A =⨯1023mol -1,1u=⨯10-27kg 2、原子核式结构模型 1汤姆孙原子模型2α粒子散射实验：装置、结果、分析 3原子的核式结构模型 4α粒子散射理论：库仑散射理论公式：221212200cot cot cot 12422242C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式：222124401()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=实验验证:1422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭,μ靶原子的摩尔质量微分散射面的物理意义、总截面24()216sin2a d db db σθπθΩ==()022212244()114416sin 22Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ 5原子核大小的估计:α粒子正入射0180θ=：：2120Z Z 14m ce r a E πε=≡ ,m r ～10－15－10－14m第一章自测题1. 选择题1原子半径的数量级是：A ．10－10cm; -8m C. 10-10m -13m2原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中：A.绝大多数α粒子散射角接近180︒B.α粒子只偏2︒～3︒C.以小角散射为主也存在大角散射D.以大角散射为主也存在小角散射 3进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明： A.原子不一定存在核式结构 B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立4用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰,测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 25动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pbz=82核而产生散射,则最小距离为m ：1010-⨯ 1210-⨯ ⨯ ⨯如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍2 C.1 D .47在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少A. 168在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：A ．4:1 B.2:2 C.1:4 :89在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：A ．质子的速度与α粒子的相同；B ．质子的能量与α粒子的相同；C ．质子的速度是α粒子的一半；D ．质子的能量是α粒子的一半2. 填空题1α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .2爱因斯坦质能关系为 2E mc = . 31原子质量单位u= MeV/c 2.4 204e πε= . 3．计算题习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.4．思考题1、什么叫α粒子散射 汤姆孙模型能否说明这种现象小角度散射如何大角度散射如何2、什么是卢瑟福原子的核式模型 用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象;3、卢瑟福公式的导出分哪几个步骤4、由卢瑟福公式,可以作出什么可供实验检验的结论3、α粒子在散射角很小时,发现卢瑟福公式与实验有显著偏离,这是什么原因4、为什么说实验证实了卢瑟福公式的正确性,就是证实了原子的核式结构5、用较重的带负电的粒子代替α粒子作散射实验会产生什么结果中性粒子代替α粒子作同样的实验是否可行为什么6、在散射物质比较厚时,能否应用卢瑟福公式为什么第二章 原子的量子态：玻尔模型一、学习要点：1、背景知识1黑体辐射：黑体、黑体辐射、维恩位移律、普朗克黑体辐射公式、能量子假说 2光电效应：光电效应、光电效应实验规律、爱因斯坦方程、光量子光子 3氢原子光谱：线状谱、五个线系记住名称、顺序、里德伯公式2211()R n nν=-'、 光谱项()2nRn T =、并合原则：()()T n T n ν'=-2、玻尔氢原子理论：1玻尔三条基本假设2圆轨道理论：氢原子中假设原子核静止,电子绕核作匀速率圆周运动222200002244,0.053Z Z n e e n r n a a nmm e m e πεπε===≈;13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ；()24222220Z Z 1()42e n m e R hc E hcT n n nπε∞=-=-=-,n ＝１,2,3,…… 3实验验证：a 里德伯常量的验证()()22111[]H R T n T n n n νλ'≡=-=-',(1)e A A m R R R m ∞==+ 类氢离子22211[]A A R Z n n ν=-' b 夫朗克－赫兹实验：原理、装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势 3、椭圆轨道理论n 称为主量子数, n=1,2,3……; l 称角量子数,n 取定后,l=0,1,2,…,n-1; 4、碱金属原子由于原子实极化和轨道贯穿效应,使得价电子能量降低相当于Z>1 ; 光谱四个线系：第二章自测题1．选择题1若氢原子被激发到主量子数为n 的能级,当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为：A ．n-1B .nn-1/2C .nn+1/2D .n2氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的线系限波长分别为： 4 和R/9 和R/4 C.4/R 和9/R R 和4/R3氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为： A ．3Rhc/4 B. Rhc 4e D. Rhc/e4氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是： A ．和 B –和 和; D. –和5由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a 的数值是：1010-⨯ -10m C. ×10-12m ×10-12m6根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则：A.可能出现10条谱线,分别属四个线系B.可能出现9条谱线,分别属3个线系C.可能出现11条谱线,分别属5个线系D.可能出现1条谱线,属赖曼系 7欲使处于基态的氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量eVA.13.6B.12.09C. 氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线.6 C9氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:A . eV . 75eV10用能量为的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线不考虑自旋；.10 C12按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的： 10倍 100倍 C .1/137倍 237倍13已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的“正电子素”那么该“正电子素”由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为：A ．3∞R /8 ∞R 4 C.8/3∞R 3∞R14电子偶素是由电子和正电子组成的原子,基态电离能量为：B.+C.+ 根据玻尔理论可知,氦离子H e +的第一轨道半径是： A ．20a B. 40a C. 0a /2D. 0a /416一次电离的氦离子 H e +处于第一激发态n=2时电子的轨道半径为：⨯-10m ⨯-10m ⨯-10m ⨯-10m 假设氦原子Z=2的一个电子已被电离,如果还想把另一个电子电离,若以eV 为单位至少需提供的能量为：A ． B.-54.4 C. 在H e +离子中基态电子的结合能是： 夫—赫实验的结果表明：A 电子自旋的存在；B 原子能量量子化C 原子具有磁性；D 原子角动量量子化2．计算题1、 试由氢原子里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势.2、 能量为的电子射入氢原子气体中,气体将发出哪些波长的辐射3、已知氢和重氢的里德伯常数之比为,而它们的核质量之比为m H /m D =.计算质子质量与电子质量之比. 解: 由He H m m R R /11+=∞和D e D m m R R /11+=∞知:999728.0/1/50020.01/1/1=++=++=He He H e D e D H m m m m m m m m R R 解得: 5.1836/=e H m m4、已知锂原子光谱主线系最长波长nm 7.670=λ,辅线系系限波长nm 9.351=∞λ,求锂原子第一激发电势和电离电势;5、钠原子基态为3s,已知其主线系第一条线共振线波长为,漫线系第一条线的波长为,基线系第一条线的波长为,主线系的系限波长为,试求3S,3P,3D,4F 各谱项的项值;3．思考题1、解释下列概念：光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理.2、简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足.3、为什么通常总把氢原子中电子状态能量作为整个氢原子的状态能量4、对波尔的氢原子在量子态时,势能是负的,且数值大于动能,这意味着什么 当氢原子总能量为正时,又是什么状态5、为什么氢原子能级,随着能量的增加,越来越密6、解释下述的概念或物理量,并注意它们之间的关系:激发和辐射；定态、基态、激发态和电离态；能级和光谱项：线系和线系限；激发能,电离能；激发电位、共振电位、电离电位；第三章 量子力学导论一、学习要点1．德布罗意假设： 1内容： ων ==h E , n k k hp λπλ2,===2实验验证：戴维孙—革末试验电子λ≈nm 2．测不准关系：2 ≥∆⋅∆x p x , 2≥∆⋅∆E t ； 3．波函数及其统计解释、标准条件、归一化条件薛定谔方程、定态薛定谔方程、定态波函数、定态 4．量子力学对氢原子的处理第三章自测题1．选择题1为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了：A.电子的波动性和粒子性B.电子的波动性C.电子的粒子性D.所有粒子具有二相性 2德布罗意假设可归结为下列关系式： A .E=h υ, p=λh ; =ω ,P=κ ; C. E=h υ ,p =λ ; D. E=ω ,p=λ4基于德布罗意假设得出的公式λ=nm 的适用条件是：A.自由电子,非相对论近似；B.一切实物粒子,非相对论近似；C.被电场束缚的电子,相对论结果； D 带电的任何粒子,非相对论近似5如果一个原子处于某能态的时间为10-7S,原子这个能态能量的最小不确定数量级为以焦耳为单位：A ．10-34； ； ；2．简答题1波恩对波函数作出什么样的解释 长春光机所19992请回答测不准关系的主要内容和物理实质.长春光机所1998第四章 原子的精细结构：电子自旋一、学习要点1．电子自旋1实验基础与内容：电子除具有质量、电荷外,还具有自旋角动量()1,(2S s s s =+=称自旋角量子数和自旋磁矩,3s s B ee S m μμμ=-=. 自旋投影角动量1,2z s s S m m ==±称自旋磁量子数 2单电子角动量耦合：总角动量()1,02,1,02l l J j j j l ⎧±≠⎪⎪=+=⎨⎪=⎪⎩,称总角量子数内量子数、副量子数；总角动量的投影角动量()j j j j m m p j j jz ,1,,1,,----== ,称总磁量子数3描述一个电子的量子态的四个量子数：强场：s l m m l n ,,,；弱场：j m j l n ,,,原子态光谱项符号 j s L n12+S 态不分裂, ,,,,G F D P 态分裂为两层2．原子有效磁矩 J J P me g2-=μ, )1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g 3．碱金属原子光谱和能级的精细结构⑴原因：电子自旋—轨道的相互作用. ⑵能级和光谱项的裂距； ⑶选择定则：1±=∆l ,1,0±=∆j画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图.4. 外磁场对原子的作用2原子受磁场作用的附加能量:B g M B E B J J μμ=⋅-=∆附加光谱项()1-m 7.464~,~4B mceB L L g M mc eB gM T J J ≈===∆ππ 能级分裂图3史—盖实验；原子束在非均匀磁场中的分裂212J B dB L s M g m dz v μ⎛⎫=- ⎪⎝⎭原子,m 为原子质量4塞曼效应：光谱线在外磁场中的分裂,机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使能级进一步的分裂所造成的. 塞曼效应的意义①正常塞曼效应：在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位L ~Cd 6438埃 红光1D 2→1P 1 氦原子 66781埃 1D 2→1P 1②反常塞曼效应：弱磁场下：Na 黄光：D 2线 5890埃 2P 3/2→2S 1/21分为6；D 1线5896埃 2P 1/2→2S 1/21分为4Li 2D 3/2→2P 1/2格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则 )(1);(0);(1+-+-=∆σπσJ M垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况第四章自测题1．选择题1单个f 电子总角动量量子数的可能值为： A. j =3,2,1,0； B .j=±3； C. j= ±7/2 , ± 5/2; D. j= 5/2 ,7/22单个d 电子的总角动量投影的可能值为：,3 ； ,4 ； C.235, 215； 2, 5/2 . 3d 电子的总角动量取值可能为： A.215,235; B . 23,215; C. 235,263; D. 2,65产生钠的两条黄色谱线的跃迁是：2→2S 1/2 , 2P 1/2→2S 1/2; B. 2S 1/2→2P 1/2 , 2S 1/2→2P 3/2;C. 2D 3/2→2P 1/2, 2D 3/2→2P 3/2;D. 2D 3/2→2P 1/2 , 2D 3/2→2P 3/2 8碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因： A.电子自旋的存在 B.观察仪器分辨率的提高 C.选择定则的提出 D.轨道角动量的量子化10考虑电子自旋,碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系A.主线系；B.锐线系；C.漫线系；D.基线系11如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为： A.0=∆l ; B. 0=∆l 或±1; C. 1±=∆l ; D. 1=∆l12碱金属原子的价电子处于n ＝3, l ＝1的状态,其精细结构的状态符号应为： A .32S 1/2； 2； C .32P 1/2; D .32D 3/213下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的：A .12S 1/2; B. 22S 1/2; C .32P 1/2; D. 32S 1/214对碱金属原子的精细结构12S 1/2 12P 1/2, 32D 5/2, 42F 5/2,32D 3/2这些状态中实际存在的是： 2,32D 5/2,42F 5/2; 2 ,12P 1/2, 42F 5/2; 2,32D 5/2,32D 3/2; 2, 42F 5/2,32D 3/2 15在正常塞曼效应中,沿磁场方向观察时将看到几条谱线：A ．0； ； ；17B 原子态2P 1/2对应的有效磁矩g ＝2／3是 A.B μ33； B. B μ32； C. B μ32 ； D. B μ22. 21若原子处于1D 2和2S 1/2态,试求它们的朗德因子g 值： A ．1和2/3； 和2/3； 和4/3； 和2 22由朗德因子公式当L=S,J≠0时,可得g 值： A ．2； ； 2； 423由朗德因子公式当L=0但S≠0时,可得g 值： A ．1； 2； ；24如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值：3； 3； ； 2 25某原子处于4D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为： A ．2个； 个； C.不分裂； 个26判断处在弱磁场中,下列原子态的子能级数那一个是正确的：2分裂为2个； 分裂为3个； C.2F 5/2分裂为7个； 分裂为4个27如果原子处于2P 3/2态,将它置于弱外磁场中时,它对应能级应分裂为： 个 个 个 个28态1D 2的能级在磁感应强度B 的弱磁场中分裂多少子能级个 个 个 个29钠黄光D 2线对应着32P 3/2→32S 1/2态的跃迁,把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂： 条 条 条 条32使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ,若原子处于5F 1态,试问原子束分裂成A.不分裂 条 条 条 331997北师大对于塞曼效应实验,下列哪种说法是正确的A ．实验中利用非均匀磁场观察原子谱线的分裂情况；B ．实验中所观察到原子谱线都是线偏振光；C ．凡是一条谱线分裂成等间距的三条线的,一定是正常塞曼效应；D．以上3种说法都不正确.2．简答题1碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么造成碱金属原子精细能级的原因是什么为什么S态不分裂,,GDP态分裂为两层F,,,3．计算题教材4-2、4-4、4-5、4-6、4-10、4-121锂原子的基态是S3激发态的锂原子向低能级跃迁时,可能产生几条谱线2,当处于D不考虑精细结构这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的同时写出所属谱线系的名称及波数表达式. 试画出有关的能级跃迁图,在图中标出各能级的光谱项符号,并用箭头都标出各种可能的跃迁. 中科院20012分析4D1/2态在外磁场中的分裂情况 .3在Ca的一次正常塞曼效应实验中,从沿磁场方向观察到钙的谱线在磁场中分裂成间距为的两条线,试求磁场强度. 电子的荷质比为×1011C/kg2001中科院固体所；Ca原子3F2 3D2跃迁的光谱线在磁场中可分裂为多少谱线它们与原来谱线的波数差是多少以洛仑兹单位表示若迎着磁场方向观察可看到几条谱线它们是圆偏振光,线偏振光,还是二者皆有中科院第五章多电子原子：泡利原理一、学习要点1. 氦原子和碱土金属原子：氦原子光谱和能级正氦三重态、仲氦单态2. 重点掌握L－S耦合,了解j－j耦合3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理；4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则；5．元素周期律：元素周期表,玻尔解释.6．原子的电子壳层：主壳层：K ＬＭＮO P Q次壳层、次支壳层电子填充壳层的原则：泡利不相容原理、能量最小原理7．原子基态的电子组态P228表第五章自测题1．选择题2氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为：；；；4氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线；B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线；C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一定是三线.5下列原子状态中哪一个是氦原子的基态；; ; D．1S0;7氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,l 1=l2=0 故J=1/2 ;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C.因为三重态能量最低的是1s2s3S1;D.因为1s1s3S1和 1s2s3S1是简并态8若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L－S耦合可得到其原子态的个数是：； ; ; .94D3/2 态的轨道角动量的平方值是：３ 2 ; ; ２ 2; D.２ 210一个p电子与一个s电子在L－S耦合下可能有原子态为：,1,2, 3S1 ; B.3P0,1,2 ,1S0; ,3P0,1,2 ; ,1P111设原子的两个价电子是p电子和d电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有：个；个；个；个；12电子组态2p4d所形成的可能原子态有：A．1P ３P １F ３F； B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F;C．3F 1F; 1P 1D 3S 3P 3D.13铍Be原子若处于第一激发态,则其电子组态：；； ;14若镁原子处于基态,它的电子组态应为：A．2s2s15电子组态1s2p所构成的原子态应为:A．1s2p1P1 , 1s2p3P2,1,0 ,1s2p3S1C．1s2p1S0, 1s2p1P1 , 1s2p3S1 , 1s2p3P2,1,0; ,1s2p1P116判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F2; 2; C.2F7/2; 218在铍原子中,如果3D1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d3D1,2,3到2s2p3P2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线A．6 .3 C19钙原子的能级应该有几重结构A．双重； B.一、三重； C.二、四重； D.单重20元素周期表中：A.同周期各元素的性质和同族元素的性质基本相同；B.同周期各元素的性质不同,同族各元素的性质基本相同C.同周期各元素的性质基本相同,同族各元素的性质不同D.同周期的各元素和同族的各元素性质都不同21当主量子数n=1,2,3,4,5,6时,用字母表示壳层依次为：ＬＭＯＮＰ；Ｂ.ＫＬＭＮＯＰ；C.ＫＬＭＯＰＮ；D.ＫＭＬＮＯＰ；23在原子壳层结构中,当l＝０,１,２,３,…时,如果用符号表示各次壳层,依次用下列字母表示：Ａ.ｓ,ｐ,ｄ,ｇ,ｆ,ｈ．．．．Ｂ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｈ,ｇ．．．Ｃ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｇ,ｈ．．．Ｄ.ｓ,ｐ,ｄ,ｈ,ｆ,ｇ．．．24电子填充壳层时,下列说法不正确的是：Ａ.一个被填充满的支壳层,所有的角动量为零；Ｂ.一个支壳层被填满半数时,总轨道角动量为零；Ｃ.必须是填满一个支壳层以后再开始填充另一个新支壳层；Ｄ.一个壳层中按泡利原理容纳的电子数为２n225实际周期表中,每一周期所能容纳的元素数依次为：Ａ.２,８,１８,３２,５０,７２；Ｂ.２,８,１８,１８,３２,５０；Ｃ.２,８,８,１８,３２,５０；Ｄ.２,８,８,１8,１８,３２.26按泡利原理,主量子数n确定后可有多少个状态Ａ.n2; Ｂ.22l+1; Ｃ.2j+1; Ｄ.2n227某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s3p,此原子是：Ａ.处于激发态的碱金属原子；Ｂ.处于基态的碱金属原子；Ｃ.处于基态的碱土金属原子；Ｄ.处于激发态的碱土金属原子；28氩Ｚ＝１８原子基态的电子组态及原子态是：Ａ.1s22s22p63p８1S0; Ｂ.1s22s22p6２p63d83P0Ｃ.1s22s22p6 3s23p61S0; Ｄ. 1s22s22p63p43d22D1/229某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s２3p６5g1,此原子是：Ａ.处于激发态的碱土金属原子；Ｂ.处于基态的碱土金属原子；Ｃ.处于基态的碱金属原子；Ｄ.处于激发态的碱金属原子.30有一原子,n=1,2,3的壳层填满,4s支壳层也填满,4p支壳层填了一半,则该元素是：Ａ.BrZ=35; Ｂ.RrZ=36; Ｃ.VZ=23; Ｄ.AsZ=3331由电子壳层理论可知,不论有多少电子,只要它们都处在满壳层和满支壳层上,则其原子态就都是：Ａ.３Ｓ０；Ｂ.１Ｐ１；Ｃ.２Ｐ１／２；Ｄ.１Ｓ0.32氖原子的电子组态为1s22s22p6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为：Ａ.１Ｐ１；Ｂ.３Ｓ１；Ｃ.１Ｓ０；Ｄ.３Ｐ０.2．简答题1简要解释下列概念：泡利不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则、能量最小原理、莫塞莱定律.2L-S耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p,可能形成哪些原子态若相应的能级顺序符合一般规律,应如何排列并画出此原子由电子组态2p3p向2p3s可能产生的跃迁.首都师大19983写出铍原子基态、第一激发态电子组态及相应光谱项.1991中山大学3．计算题1已知氦原子基态的电子组态是1s1s,若其中一个电子被激发到3s态,问由此激发态向低能态跃迁时,可以产生几条光谱线要求写出相关的电子组态及相应的原子态,并画出能级跃迁图;2镁原子基态的价电子组态是3s3s,若其中一个价电子被激发到4s态,从该激发态向低能级有哪些跃迁写出相关的各电子组态及其相应的原子态,并作出能级跃迁图;一教材习题：杨书P255--256：5—2、5—4、5—5、5—8、5—9、5—11第六章X射线一、学习要点１．x射线的产生与性质２．x射线的连续谱３．x射线的标识谱、莫塞莱定律；４．x射线的吸收、吸收限；５. 康普顿效应第六章自测题1．选择题１伦琴连续光谱有一个短波限 min,它与：Ａ.对阴极材料有关；Ｂ.对阴极材料和入射电子能量有关；Ｃ.对阴极材料无关,与入射电子能量有关；Ｄ.对阴极材料和入射电子能量无关.２原子发射伦琴射线标识谱的条件是：Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离；Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强.３各种元素的伦琴线状谱有如下特点：Ａ.与对阴极材料无关,有相仿结构,形成谱线系；Ｂ.与对阴极材料无关,无相仿结构,形成谱线系；Ｃ.与对阴极材料有关,无相仿结构,形成谱线系；Ｄ.与对阴极材料有关,有相仿结构,形成谱线系.2．简答题1简述康普顿散射实验原理、装置、过程和结果分析,如何用该实验来测定普朗克常数2简述X 射线连续谱的特点、产生机制. 什么是轫致辐射3简述X 射线标识谱的特点、产生机制. 写出K 线系的莫塞莱定律.3．计算题教材习题6-2、6-2、6-3、6-5、6-6第七章 原子核物理概论一、学习要点１．原子核的基本性质 １质量数Ａ和电荷数Ｚ；２核由Ａ个核子组成,其中Ｚ个质子p 和N=Ａ－Ｚ个中子n ； ３原子核的大小:Ｒ＝r 0A 1/3 , r 0≈ ~⨯10-15 m ,ρ=1014 t/m 3═常数 5核磁矩：I p I P m e g2=μ, 核磁子B p m e μβ183612≈= 6原子核的结合能、平均结合能、平均结合能曲线E = Zm p +A -Z m n -M N c 2=ZM H +A -Z m n -M A c 2, 1uc 2= ,AEE = 2.核的放射性衰变： 1α、β、γ射线的性质2指数衰变规律：t e N N λ-=0 ,te m m λ-=0 ,λ2ln =T ,λτ1=放射性强度：000,N A e A A tλλ==-5．核反应1历史上几个著名核反应 2守恒定律3核反应能及核反应阈能及其计算 4核反应截面和核反应机制 5核反应类型6重核裂变裂变方程、裂变能、裂变理论、链式反应 7轻核裂变聚变能、热核聚变的条件、类型等第七章自测题1．选择题1可以基本决定所有原子核性质的两个量是：A 核的质量和大小 B.核自旋和磁矩 C.原子量和电荷 D.质量数和电荷数 2原子核的大小同原子的大小相比,其R 核／R 原的数量级应为： A ．105 .103 C3原子核可近似看成一个球形,其半径R 可用下述公式来描述：＝r 0A 1/3 B. R ＝r 0A 2/3 C. R ＝3034r π =334A π6氘核每个核子的平均结合能为,氦核每个核子的平均结合能为 MeV .有两个氘核结合成一个氦核时A.放出能量 MeV;B.吸收能量 MeV;C.放出能量 MeV;D.吸收能量 MeV ,7由A 个核子组成的原子核的结合能为2mc E ∆=∆,其中m ∆指个质子和A-Z 个中子的静止质量之差； 个核子的运动质量和核运动质量之差; C. A 个核子的运动质量和核静止质量之差； D. A 个核子的静止质量和核静止质量之差9原子核的平均结合能随A 的变化呈现出下列规律A.中等核最大,一般在~ MeV ;B.随A 的增加逐渐增加,最大值约为 MeV ;C. 中等核最大,一般在 MeV ；D.以中等核最大,轻核次之,重核最小. 10已知中子和氢原子的质量分别为和,则12C 的结合能为 A.17.6 MeV ； MeV ； MeV ； MeV .11放射性原子核衰变的基本规律是te N N λ-=0,式中N 代表的物理意义是A. t 时刻衰变掉的核数；B. t=0时刻的核数;C. t 时刻尚未衰变的核数；D. t 时刻子核的数目.12已知某放射性核素的半衰期为2年,经8年衰变掉的核数目是尚存的 倍; 倍; 倍; 倍.131克铀23892U 在1秒内发射出⨯104个α粒子,其半衰期为A.3.4⨯1019秒;B. ⨯1017秒；C. ⨯1017秒；D. ⨯10-18秒.14钍23490Th 的半衰期近似为25天,如果将24克Th 贮藏150天,则钍的数量将存留多少克； ； ； .21已知核2H 、3H 、4He 的比结合能分别为、、,则核反应2H+3H 、→4He+n 的反应能为A.3.13MeVB. D .–22235U 核吸收一个热中子之后,经裂变而形成13954Xe 和9438Sr 核,还产生另外什么粒子A.两个中子;B.一个氘核;C.一个氘核和一个质子;D.三个中子. 24一个235U 吸收一个慢中子后,发生的裂变过程中放出的能量为； B. 100MeV ； C .200MeV ； 核力的力程数量级以米为单位A .10-15； B. 10-18；； D. 10-13.26下述哪一个说法是不正确的A.核力具有饱和性;B.核力与电荷有关;C.核力是短程力;D.核力是交换力.2．简答题1解释下列概念：核电四极矩、核力及其性质、核衰变能、核反应能、裂变能、聚变能、链式反应、核反应截面、热核反应、核反应阈能、K俘获、俄歇电子、内转换、. 内转换电子.2何谓衰变常数、半衰期、平均寿命、放射性强度放射性核素的衰变规律如何3原子核的平均结合能曲线有何特点3．计算题教材7-1、7-2、7-3、7-81算出73Lip, 42He的反应能.已知：11H ：, 42He:, 73Li:.2如果开始时放射性物质中含有1克234U,则经过两万年,还有多少未衰变的234U那时它的放射性强度是多少234U的半衰期为×105年2000首都师大314C的半衰期为5500年,写出14C的衰变方程. 如果生物体死后就再没有14C进入体内,现在测得一棵死树的14C放射性强度为活树的1/3,试估算该树已死了多少年1998中科院原子物理复习题1、由氢原子里德伯常数计算氢原子光谱巴尔末系莱曼系中波长最长和最短的谱线波长;2、由氢原子里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势;3、已知Li 原子的第一激发电势为,基态的电离电势为,试求Li 原子光谱主线系最长波长和辅线系系限波长的值;1240hc nm eV =⋅4、已知Li 原子光谱主线系最长波长为,辅线系系限波长为, 试求Li 原子的第一激发电势和基态的电离电势;5、试求原子态2P 3/2状态下的的轨道角动量和磁矩、自旋角动量和磁矩和总角动量和磁矩;6、写出下列原子的基态的电子组态和原子态： 11Na,12Mg, 13Al;7、在斯特恩－盖拉赫实验中,极不均匀的横向磁场梯度为 1.0/zB T cm z∂=∂,磁极的纵向长度d=10cm, 磁极中心到屏的长度D=30cm 如图所示, 使用的原子束是处于基态32P 的氧原子,或加热炉温度原子的动能k E =2210-⨯eV;试问在屏上应该看到几个条纹 相邻条纹边沿成分间距是多少 410.578810B eV T μ--=⨯⋅8、在施特恩-盖拉赫实验中,基态的氢原子21/2S 从温度为400K 的加热炉中射出,在屏上接收到两条氢束线,间距为;若把氢原子换成氯原子基态为23/2P ,其它实验条件不变,在屏上可以接收到几条氯束线其相邻两束的间距为多少9、氦原子基态的电子组态是1s1s,若其中有一个电子被激发到3s 态;从形成的激发态向低能态跃迁有几种光谱跃迁 要求写出与跃迁有关的电子组态及在L-S 耦合下各电子组态形成的原子态;并画出相应的能级跃迁图;10、铍原子基态的电子组态是2s2s,若其中有一个电子被激发到3s 态;从形成的激发态向低能态跃迁有几种光谱跃迁 要求写出与跃迁有关的电子组态及在L-S 耦合下各电子组态形成的原子态;并画出相应的能级跃迁图;。
高中物理选修3-5原子结构单元测试试卷
选修3-5原子结构单元测试卷一、选择题（每题5分）1.卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用α粒子轰击金箔的实验中,发现粒子( )。
(A)全部穿过或发生很小的偏转 (B)全部发生很大的偏转(C)绝大多数穿过,只有少数发生很大偏转,甚至极少数被弹回 (D)绝大多数发生偏转,甚至被掸回2.氢原子的核外电子,在由离核较远的可能轨道跃迁到离核较近的可能轨道的过程中( )。
(A)辐射光子,获得能量(B)吸收光子,获得能量 (C)吸收光了,放出能量(D)辐射光子,放出能量3.在玻尔的原子模型中,比较氢原子所处的量子数n=1及n=2的两个状态,若用E表示氢原子的能量,r表示氢原子核外电子的轨道半径,则( )。
(A)E2>E1,r2>r1(B)E2>E1,r2<r1 (C)E2<E1,r2>r1(D)E2<E1,r2<r14.如图所示,氢原子在下列各能级间跃迁：(1)从n=1到n=2；(2)从n=5到n=3；(3)从n=4到n=2；在跃迁过程中辐射的电磁波的波长分别用λ1、λ2、λ3表示.波长λ1、λ2、λ3大小的顺序是( )。
(A)λ1<λ2<λ3(B)λ1<λ3<λ2 (C)λ3<λ2<λ1(D)λ3<λ1＜λ25.（多）氢原子基态能级为-13.6eV,一群氢原子处于量子数n=3的激发态,它们向较低能级跃迁时,放出光子的能量可以是( )。
(A)1.51eV(B)1.89eV(C)10,2eV(D)12.09eV6.（多）当α粒子被重核散射时,如图所示的运动轨迹中不可能存在的是()。
7.在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中,下列说法中正确的是( )。
(A)α粒子-直受到金原子核的斥力作用 (B)α粒子的动能不断减小(C)α粒子的电势能不断增加 (D)α粒子发生散射,是与电子碰撞的结果8.（多）如图为氢原子的能级图,A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子,其中( )(A)频率最大的是B(B)波长最长的是C (C)频率最大的是A(D)波长最长的是B9.一群处于n=4的激发态的氢原子向低能级跃迁时,可能发射的光线为( )。
高中物理人教版选修3-5 原子结构 学业分层测评
学业分层测评(十一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列的连续谱线，下列说法正确的是( )A．棱镜使光谱加了颜色B．白光是由各种颜色的光组成的C．棱镜对各种颜色光的偏折不同D．发光物质发出了在可见光区的各种频率的光E．白光通过棱镜时，各种色光的频率发生了变化【解析】白光通过棱镜使各种颜色的光落在屏上的不同位置，说明棱镜对各种颜色的光偏折不同，形成的连续光谱按波长(或频率)排列，即白光是包括各种频率的光，光的颜色是由波长(或频率)决定，并非棱镜增加了颜色，B、C、D正确，A错误．光在传播过程中频率是不变的，D错误．【答案】BCD2．下列说法中正确的是( )A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生明线光谱D．在一定条件下气体也可以产生连续光谱E．甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱【解析】据连续光谱的产生知A正确；由于吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以B 不对；气体发光，若为高压气体则产生吸收光谱，若为稀薄气体则产生明线光谱，所以C错误，D正确；甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以E正确．【答案】ADE3．关于线状谱，下列说法中正确的是( )A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱相同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同E．两种不同原子发光的线状谱不相同【解析】每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，B、C、E正确．【答案】BCE4．下列关于巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2的理解，正确的是( )A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱E．公式只适用于氢原子光谱的分析【解析】此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A、E对，D错；公式中n只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值．故氢原子光谱是线状谱，B错，C对．【答案】ACE5．关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法正确的是( )A．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B．经典电磁理论无法解释原子的稳定性C．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D．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的E．原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论【解析】根据经典电磁理论，电子绕核运动产生变化的电磁场，向外辐射电磁波，电子转动能量减少，轨道半径不断减小，运动频率不断改变，因此大量原子发光的光谱应该是连续谱，最终电子落到原子核上，所以A错误，B、C、D正确；经典电磁理论不能解释原子世界的现象，但可以很好地应用于宏观物体，所以E错误．【答案】BCD6．如图1832甲所示是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________元素．图1832【解析】将a、b、c、d四种元素的线状谱与乙图对照，可知矿物中缺少b、d元素．【答案】b、d7．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是________.【导学号：66390034】【解析】实验表明各种元素的吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的明线光谱中的一条明线相对应．【答案】相对应的8．氢原子光谱巴耳末系最短波长与最长波长之比＝________.【解析】由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3,4,5，…得当n＝∞时，最小波长1λ1＝R·122①当n＝3时，最大波长1λ2＝R(122－132)②由①②得λ1λ2＝59.【答案】5 99．氢原子光谱在巴耳末系中最长波长的光子能量是多少？【导学号：66390035】【解析】当n＝3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有：1λ1＝1.10×107×(122－132)解之得λ1≈6.5×10－7 m光子能量为ε1＝hν＝hcλ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J＝3.06×10－19 J.【答案】 3.06×10－19 J[能力提升]10．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为E2，则E 1E 2＝________.【导学号：66390036】【解析】 由1λ＝R (122－1n 2)得：当n ＝3时，波长最长，1λ1＝R (122－132)，当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R (122－142)，解得λ1λ2＝2720，由E ＝h c λ得：E 1E 2＝λ2λ1＝2027. 【答案】 2027 11．在氢原子光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用莱曼系的公式1λ＝R (112－1n 2)，n ＝2,3,4，…，计算紫外线的最长波和最短波的波长． 【解析】 根据莱曼系波长倒数公式：1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2,3,4，… 可得λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2,3,4，… 当n ＝2时波长最长，其值为λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－122＝134R ＝134×1.097×107m ＝1.22×10－7 m.当n ＝∞时，波长最短，其值为λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－0＝1R ＝11.097×107 m ＝9.12×10－8 m. 【答案】 1.22×10－7 m 9.12×10－8 m12．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R (132－1n 2)，n ＝4,5,6，…，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求： 【导学号：66390037】(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)帕邢系公式1λ＝R (132－1n 2)，当n ＝6时，得λ＝1.09×10－6 m. (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 ＝3×108 m/s ，由v ＝λT ＝λν，得ν＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6Hz ＝2.75×1014 Hz.【答案】 (1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz。