第2章

《原子構造》單元測試（滿分100分時間90分鐘）一、此題共8小題，每題4分，共32分。在每題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確。全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分1．盧瑟福的原子核式構造學說能夠解決的問題是（）A．解釋α粒子散射現象B．用α粒子散射的實驗數據估算原子核的大小C．聯合經典電磁理論，解釋原子的穩定性D．聯合經典電磁理論，解釋氫原子光譜2．對于玻爾的原子模型，下述說法中正確的有（）A．它徹底否認了經典的電磁理論B．它發展了盧瑟福的核式構造學說C．它完全拋棄了經典的電磁理論D．它引入了普朗克的量子觀點3．右圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一同分別放在圖中的A、B、C、D四個地點時，對于察看到的現象，下述說法中正確的選項是（）A．相同時間內放在A地點時察看到屏上的閃光次數最多放射源金泊熒光屏顯微鏡B地點時察看到屏上的閃光次數比放在B．相同時間內放在A地點時少得多AC．放在C、D地點時屏上察看不到閃光D．放在D地點時屏上仍能察看到一些閃光，但次數極少DB4．原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發射光子．比如在某種條件下，鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到nC=1能級上時并不發射光子，而是將相應的能量轉交給n=4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現象叫做俄歇效應，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級公式可簡化表示為EnA/n2，式中n=，2，3，表示不同能級，A是正的已知常數，上述俄歇電子的動能是（）A．3A/16B．7A/16C．11A/16D．13A/165．a光經過某干預儀形成的光的干預圖樣如圖甲所示，若只將a光換成b光照射同一干預儀，形成的光的干預圖樣如圖乙所示則下述正確的選項是：（）A．a光光子的能量較大B．在水中a光流傳的速度較大C．若用a光照射某金屬時不能發生光電乙效應，則用b光照射該金屬時也不能發生光甲電效應D．若a光是氫原子從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時產生的，則b光可能是氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時產生的6．氫原子能級如下圖，一群原處于n＝4能級的氫原子回到n＝1的狀態過程中（）A．放出三種頻次不同的光子B．放出六種頻次不同的光子C．放出的光子的最大能量為其1275ev，最小能量是D．放出的光能夠使逸出功為130eV的金屬發生光電效應7．根據玻爾理論，在氫原子中，量子數

n越大，則

（

）A．電子軌道半徑越小B．核外電子運動速度越大C．原子能量越大D．電勢能越小8．氫原子從第2能級躍遷到第1能級過程中的能量變化，有下列說法：①電子的動能一定增大；②原子系統的電勢能一定減小；③電子動能的增加量一定等于系統電勢能的減少量；④電子動能的增加量一定小于系統電勢能的減少量。以上說法中正確的有（）A．只有①②B。只有①②③C。只有④D。只有①②④二、填空題（此題有6小題．每題4分。共24分）9．氫原子從第3能級躍遷到第2能級時輻射出的光子的波長是_______nm，這種光子屬于___光。（已知氫原子的基態能級為）10．原子從a能級狀態躍遷到b能級狀態時發射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態躍遷到c能級狀態時吸收波長為λ2的光子，已知λ1>λ2．那么原子從a能級狀態躍遷到能級狀態時將要________（填“吸收”或“輻射”）波長為_________的光子．11．一群處于量子數n=3的激發態氫原子向低能級躍遷時，可能發出的光譜線條數是___________。

c12．已知氫原子基態能量為，第二能級

E2=

，如果氫原子吸收

_________eV能量，可由基態躍遷到第二能級。如果再吸收能量，還可由第二能級躍遷到第三能級，則氫原子的第三能級E3=_________eV。13．如圖給出了氫原子的四個能級、大量氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的頻次最多有種，其中能量最高的光子能量為eV14．如圖是原子的核式構造模型。下面平面示意圖中的四條線表示α粒子運動的可能軌跡，在圖中達成中間兩條α粒子的運動軌跡。

13題圖三、此題共5小題，44分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答14題圖案中必須明確寫出數值和單位。15．（8分）用波長為λ=50nm的紫外線可否使處于基態的氫原子電離電離后的電子速率將是多大（氫原子的基態能量為，電子質量為×10-30kg）16．（12分）氫原子處于基態時，原子能量E1=，已知電子電量e=×10-19C，電子質量m=×10-30kg，氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r1=×10-10m1）若要使處于n=2的氫原子電離，起碼要用頻次多大的電磁波照射氫原子2）氫原子核外電子的繞核運動可等效為一環形電流，則氫原子處于n=2的激發態時，核外電子運動的等效電流多大3）若已知鈉的極限頻次為×1014H，今用一群處于n=4的激發態的氫原子發射的光譜照射鈉，試經過計算說明有幾條譜線可使鈉發生光電效應17．（12分）氫原子從－的能級躍遷到－的能級時，是發射仍是吸收光子這種光子的波長是多少（計算結果取一位有效數字）圖中光電管用金屬材料銫制成，電路中定值電阻R0＝Ω，電源電動勢E＝，內阻r＝Ω，圖中電路在D點交錯，但不相連．R為變阻器，O是變阻器的中間抽頭，位于變阻器的正G中央，P為滑動端．從變阻器的兩頭點ab可測得其總阻值為14PbDaΩ．當用上述氫原子兩能級間躍遷而發射出來的光照射圖中的光OR電管，欲使電流計G中電流為零，變阻器aP間阻值應為多大已知普朗克常量h＝×10－34J·，金屬銫的逸出功為．R0EK18．（12分）湯姆生用來測定電子的比荷（電子的電荷量與質量之比）的實驗裝置如圖所示，真空管內的陰極K發出的電子（不計初速、重力和電子間的相互作用）經加快電壓加速后，穿過A'中心的小孔沿中心軸O1O的方向進入到兩塊水平正對放置的平行極板P和P'間的地區．當極板間不加偏轉電壓時，電子束打在熒光屏的中心O點處，形成了一個亮點；加上偏轉電壓U后，亮點偏離到O'點，（O'與O點的豎直間距為d，水平間距可忽略不計．此時，在P和P'間的地區，再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場．調節磁場的強弱，當磁感覺強度的大小為B時，亮點從頭回到O點．已知極板水平方向的長度為L1，極板間距為b，極板右端到熒光屏的距離為L2（如圖所示）．1）求打在熒光屏O點的電子速度的大小。2）推導出電子的比荷的表達式參照答案1．AB2．BD3．ABD4．C5．BD6．BC7．C8．D9．658，紅10．吸收，1211．31212．、13．6，14．α粒子散射，圖略15．（8分）能，×106m/16．（12分）解：（1）要使處于n=2的氫原子電離，照射光光子的能量應能使電子從第2能級躍遷到無限遠處，最小頻次的電磁波的光子能量應為：h0(E1)（2分）4得8.211014H，（2分）（2）氫原子核外電子繞核做勻速圓周運動，庫倫力作向心力，有Ke242mr2①其中r24r1（2分）r22T2根據電流強度的定義Ie②（1分）T由①②得Ie2K③（1分）mr116r1將數據代入③得I1.3104A（1分）（3）由于鈉的極限頻次為×1014H，則使鈉發生光電效應的光子的能量起碼為E0h6.6310346.001014（1分）1.61019eV=eV一群處于n=4的激發態的氫原子發射的光子，要使鈉發生光電效應，應使躍遷時兩能級的差EE0，所以在六條光譜線中有E41、E31、E21、E42四條譜線可使鈉發生光電效應。（2分）17．（12分）解：（1）因氫原子是從低能級向高能級躍遷，故應是吸收光子．------（1分）（2）∵EE1E2h--------------（1分）C/----------------------（1分）∴hC6.63103431085107()（2分）E1E2(3.40.85)1.61019m--------結果不是1位有效數字的計1分（3）∵hE1E23.40.852.55eV------------（1分）∴入射光光子的能量大于銫的逸出功，故光電管會發射光電子．------------------1分）根據愛因斯坦光電效應方程可得光電子的最大初動能EKhW2.55eV1.9eV0.65eV---------------（1分）由動能定理WeUEK可知，欲使G表中電流為零，必須在光電管上加上的反向電壓．故滑動頭須滑向a端．------------（1分）電源所在的主干路的電流IE1.50.1(A)------（1分）R0r140.750.25R變阻器滑動頭P與中點O間的電阻ROPUOP0.656.5()-------（1分）I0.1R14∴aP間電阻RaP6.50.5()---（1分）Rop2218．（12分）解：（1）當電子受到的電場力與洛倫茲力平衡時，電子做勻速直線運動，亮點從頭答復到中心O點，設電子的速度為v，則evBeE①（2分）得vE即vU（1分）②③BBb（2）當極板間僅有偏轉電場時，電子以速度v進入后，豎直方向作勻加快運動，加快度為aeU④（1分）mb水平作勻速運動，在電場內時間t1L1⑤（1分）v這樣，電子在電