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第十八章原子结构测评时间:60分钟 满分:100分
一、选择题本题共6小题每小题8分共48分其中第1~3题为单选题;第4~6题为多选题全部选对得6分选不全得3分有选错或不答的得0分
1.关于阴极射线的性质下列说法正确的是 A.阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B.阴极射线本质是电子C.阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D.阴极射线的比荷比氢原子核小解析阴极射线是原子受激发射出的电子流故A、C错B对;电子带电量与氢原子相同但质量是氢原子的故阴极射线的比荷比氢原子大D错答案B
2.关于特征谱线的说法正确的是
①明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
②明线光谱中的明线是特征谱线吸收光谱中的暗线不是特征谱线
③明线光谱中的明线不是特征谱线吸收光谱中的暗线是特征谱线
④同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的 A.只有
①B.只有
③C.只有
①④D.只有
②④解析由于原子发光只发出特定频率的光光谱为线状谱;而当白光通过这种物质时同样也只吸收相应频率的光而形成暗线由此可知
①、
④正确选C答案C
3.按照玻尔理论一个氢原子的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上rarb此过程中 A.原子要辐射一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光子C.原子要辐射某一频率的光子D.原子要吸收某一频率的光子解析从某一轨道直接跃迁到另一轨道只能辐射或吸收一特定频率的光子;再根据rarb从较远轨道向较近轨道跃迁即从高能级向低能级跃迁要辐射光子故C正确答案C
4.已知氢原子能级公式为En=其中E1=-
13.6eV为氢原子的基态n=1能量下列说法错误的有 A.量子数n越大氢原子能量越小B.氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级放出光子核外电子的动能和系统电势能都减小C.大量处于n=3激发态的氢原子会辐射出3种不同频率的光D.处于基态的氢原子吸收能量为
10.2eV的光子跃迁到n=4激发态解析A.氢原子能级公式为En=其中E1=-
13.6eVEn为负值由于能量是标量可知量子数n越大En越大氢原子能量越大故A错误;B.氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级放出光子则能量减小轨道半径变小根据k=m知电子动能变大而其电势能减小故B错误;C.根据=3知大量处于n=3激发态的氢原子可能辐射出三种不同频率的光子故C正确;D.处于基态的氢原子吸收能量为
10.2eV的光子只能跃迁到n=2激发态故D错误答案ABD
5.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能级状态则 A.氢原子可能辐射6种频率的光子B.氢原子可能辐射5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解析由N=知氢原子可能放出6种频率的光子选项A正确B错;原子由n=4向低能级跃迁放出的6种频率的光子中由hν=Em-En知有3种频率的光子的能量大于金属钙的逸出功
2.7eV所以选项C正确D错答案AC
6.欲使处于基态的氢原子激发下列措施可行的是 A.用
10.2eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用11eV的电子碰撞解析由氢原子能级结构可算出
10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差而11eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差因而氢原子不能吸收11eV的光子对于14eV的光子其能量大于氢原子的电离能
13.6eV足以使氢原子电离使电子脱离核的束缚而成为自由电子因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制用电子去碰撞原子时入射电子的动能可以部分或全部被氢原子吸收所以只要入射电子动能大于或等于基态和某个激发态能量之差也可以使氢原子激发答案ACD
二、填空题本题共2小题共18分把答案填在题中的横线上
7.8分已知氢原子处在第
一、第二激发态的能级分别为-
3.40eV和-
1.51eV金属钠的截止频率为
5.53×1014Hz普朗克常量h=
6.63×10-34J·s氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光子能量为 eV金属钠的逸出功为 eV所以 选填“能”或“不能”发生光电效应 解析氢原子放出的光子能量E=E2-E1代入数据得E=
1.89eV金属钠的逸出功W0=hνc代入数据得W0=
2.3eV因为EW0所以不能发生光电效应答案
1.89
2.3 不能
8.10分如图所示为氢原子的能级图莱曼线系是氢原子从n=2345…激发态跃迁到基态时辐射的光谱线系辐射出光子的最小频率为 该光子被某种金属吸收后逸出的光电子最大初动能为Ek则该金属的逸出功为 已知普朗克常量为h氢原子处于基态时的能级为E1 解析大量激发态的氢原子向基态能级跃迁所辐射的光子中能量值越小则频率也越小即从n=2跃迁到n=1辐射的光子的频率最小为:ν=根据光电效应方程有:Ek=hν-W0所以该金属的逸出功为:W0=hν-Ek=-Ek答案-Ek
三、解答题本题共3小题共34分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位
9.10分氢原子处于基态时原子的能量为E1=-
13.6eV问:1氢原子在n=4的定态时可放出几种光子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如图所示原子处于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又多种多样要使处于基态的氢原子电离就是要使氢原子第一条轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚由图可知可以放出6种光子2由hν≥E∞-E1=
13.6eV=
2.176×10-18J得ν≥Hz=
3.28×1015Hz答案16种
23.28×1015Hz
10.12分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=Rn=456…R=
1.10×107m-1若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域试求:1n=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=R当n=6时得λ=
1.09×10-6m2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;由v==λν得传播频率ν=Hz=
2.75×1014Hz答案
11.09×10-6m 23×108m/s
2.75×1014Hz
11.12分已知氢原子基态的能级值为E1=-
13.6eV普朗克常量h=
6.63×10-34J·s1有一群氢原子处于量子数n=4的激发态这些原子自发由高能态向低能态跃迁时能够产生几条光谱线请在如图所示的能级图上画出这些跃迁过程2计算氢原子从n=4的激发态跃迁到n=2的激发态所发出的光谱线的波长取一位有效数字解析1一群处于n=4激发态的氢原子=6所以能产生6条光谱线如答案图所示2由hν=E4-E2得 h=E4-E2解得:λ=5×10-7m答案1能产生6条光谱线如图所示2从n=4的激发态跃迁到n=2的激发态所发出的光谱线的波长是5×10-7m。