1、高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 1 - 原 子结 构综 合卷 ( 本试 卷共 4 页 ，满 分为 100 分 ，考 试时 间 90 分钟) 第 卷 选择题( 共 50 分) 一、单 项选 择题( 本大 题 6 小题， 每小 题 3 分，共 18 分) 每 小题 给出 的四 个选 项中， 只有 一个 选项符 合题 目要 求， 请把 符合题 意的 选项 写在 题目 后的括 号内 1 光子 能量 为E 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 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6
2、的六 种光 谱线， 且 1 2 3 4 5 6 ，则 E 等 于( ) A h 1B h 6C h( 6 h 1 ) D h( 1 2 3 4 5 6 ) 2氢 原子 从 n4 的激 发 态直接 跃迁 到 n 2 的 激发 态时， 发出 蓝色 光， 则当 氢原子 从 n 5 的 激发 态直 接跃 迁到n 2 的 激发 态时 ，可 能发 出的是( ) A 红外 线 B 红光 C 紫光 D 射线 3 氦 原子 被电 离出一 个核 外电子 ， 形 成类 氢结 构的 氦离子 已 知基 态的 氦离 子能量 为E 1 54.4 eV ，氦 离子 能级 的示意 图如 图 18 1 所示 在具 有下 列能 量
3、的 光子 中，不 能被 基 态 氦离子 吸收 而发 生跃 迁的 是( ) A 40.8 eV B 43.2 eV C 51.0 eV D 54.4 eV 图 18 1 4下 列说 法正 确的 是( ) A 卢瑟 福提 出 “ 枣糕 ” 原子模 型 B 汤姆 孙发 现电 子， 表明 原子具 有核 式结 构 C 一束 光照 射到 某种 金属 上不能 发生 光电 效应 ，是 因为该 束光 的波 长太 短 D 按 照波 尔理 论， 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， 电 子 的 动能减 小， 原子 总能 量增 加 5设 氢原 子的 核外 电子 从 高能 级b
4、 向 低能 级a 跃迁 时，电 子动 能的 增 量 E k E ka E kb ， 电势能 增 量 E p E pa E pb ，则下 列表 述正 确的 是( ) A E k 0 、 E p 0 ，E k E p 0 C E k 0 、E p 0 D E k 0 、 E p 0 ， E k E p 0 6 氢原 子第 一能 级是 13.6 eV ， 第 二能 级是 3.4 eV ， 第 三能 级是 1.51 eV. 如果一 个 处 于基态 的氢 原子 受到 一个 能量 为 11 eV 的 光子 的照 射，则 这个 氢原 子( ) 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网
5、- 2 - A 吸收 这个 光子 ，跃 迁 到 第二 能级 ，放 出多 余的 能量 B 吸收 这个 光子 ，跃 迁到 比第二 能级 能量 稍高 的状 态 C 吸收 这个 光子 ，跃 迁到 比第二 能级 能量 稍低 的状 态 D 不吸 收这 个光 子 二、双 项选 择题( 本大 题 8 小题， 每小 题 4 分，共 32 分) 每 小题 给出 的四 个选 项中， 只有 两个选 项符 合题 目要 求， 请把符 合题 意的 选项 写在 题目后 的括 号内 7许 多科 学家 在物 理学 发 展过程 中做 出了 重要 贡献 ，下列 符合 历史 事实 的是( ) A 牛顿 总结 出了 万有 引 力定律 并
6、测 出了 万有 引力 常量 B 贝克 勒尔 通过 对天 然放 射现象 的研 究发 现了 原子 的核式 结构 C 奥斯 特发 现电 流的 磁效 应 D汤 姆 孙通 过对 阴极 射 线的研 究发 现了 电子 8 在金属 中存在大 量的价电子( 可理解为 原子的最 外层电 子) ，价电 子在原子 核和核 外的 其 他 电子 产 生的 电 场中 运动 电子 在 金属 外 部时 的电 势 能比 它 在金 属 内部 作为 价 电子 时 的电 势能大 ，前 后两 者的 电势 能差值 称为 势垒 ，用 符号 V 表 示 价电 子就 像被 关 在深为 V 的方 箱 里 的 粒子 ， 这个 方 箱叫 做势 阱 ，
7、价 电 子在 势 阱内 运动 具 有动 能 ，但 动 能的 取值 是 不连 续 的， 价电子 处于 最高 能级 时的 动能称 为费 米能 ，用 E f 表 示用 红宝 石激 光器 向金 属发射 频率为 的光子 ，具 有费 米能 的电 子如果 吸收 了一 个频 率 为 的光 子而 跳出 势阱 ，则( ) A 具有 费米 能的 电子 跳 出势阱 时的 动 能E k h V E fB 具有 费米 能的 电子 跳出 势阱时 的动 能E k h V E fC 若增 大激 光器 的发 光强 度，具 有费 米能 的电 子跳 出势阱 时的 动能 增大 D 若增 大激 光器 的发 光 强度， 具有 费米 能的
8、电子 跳出势 阱时 的动 能不 变 9若 原子 的某 内层 电子 被 电离形 成空 位 ，其 他层 的 电子跃 迁到 该空 位上 时 ， 会将多 余的 能量以 电磁 辐射 的形 式释 放出来 ，此 电磁 辐射 就是 原子的 特 征 X 射 线 内层 空位的 产生 有 多 种 机 制， 其 中一 种 称为 内转 换 ，即 原 子中 处 于激 发态 的 核跃 迁 回基 态 时， 将跃 迁 时释 放 的能 量交给 某一 内 层 电子， 使 此内层 电子 电离 而形成 空 位( 被电 离的电 子称 为内 转 换电子). 214 Po 的 原子核 从某 一激 发态 回到 基态时 ，可 将能 量 E 0
9、1.416 MeV 交 给内 层电 子( 如 K 、L 、M 层电 子，K 、L 、M 标记原 子中 最靠近 核的 三个 电子 层) 使 其电离 ，实 验测 得 从 214 Po 原子 的 K 、L 、 M 层电 离出 的电 子的 动能 分别 为E K 1.323 MeV 、E L 1.399 MeV 、E M 1.412 MeV . 则 可能 发 射的特 征 X 射线 的能量 为( ) A 0.013 MeV B 0.017 MeV C 0.076 MeV D 0.093 MeV 10 卢 瑟福 通过 对 粒子 散射实 验结 果的 分析 ，提 出( ) A 原子 的核 式结 构模 型 B 原
10、子 的正 电荷 都集 中在 一个很 小的 核里 C 电子 是原 子的 组成 部分 D 原子 核是 由质 子和 电 子组成 的 11 关于 氢原 子能 级的 跃 迁，下 列叙 述中 正确 的是( ) A 用波 长为 60 nm 的伦 琴射线 照射 ，可 使处 于基 态的氢 原子 电离 出自 由电 子 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 3 - B 用能 量为 10.3 eV 的光 子照射 ，可 使处 于基 态的 氢原子 跃迁 到激 发态 C 用能 量为 11.0 eV 的 自 由电子 轰击 ，可 使处 于基 态的氢 原子 跃迁 到激 发态 D 用能 量为 12.5
11、 eV 的光 子照射 ，可 使 处 于基 态的 氢原子 跃迁 到激 发态 12 玻 尔的 原子 理论 的主 要内容 有( ) A 原子 的轨 道是 量子 化 的 B 原子 的能 量是 量子 化的 C 电子 的轨 道是 量子 化的 D 电 子的 能量 是量 子 化的 13 下 列叙 述中 正确 的是( ) A 卢瑟 福通 过 粒子 散 射实验 提出 原子 核式 结构 B 电子 的发 现使 人们 认识 到原子 核有 复杂 的结 构 C 巴耳 末公 式适 用于 所有 原子光 谱 D 光电 效应 放出 的粒 子 与阴极 射线 中是 同一 种粒 子 14 2005 年 被联 合国 定为 “世界 物理 年
12、 ” ，以 表彰 爱因斯 坦对 科学 的贡 献 爱因斯 坦 对 物理学 的贡 献有( ) A创 立 “相 对论 ” B 发现 “X 射线 ” C 提出 “光 子说 ” D 建立 “ 原子 核式 模型 ” 第 卷 非选择题( 共 50 分) 三、非 选择 题( 本 大题 共 4 小题， 共 50 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 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 (13 分) 氢 原子 的电 子 轨道半 径与 能级 遵 循r n n 2 r 1
13、 ，E n E 1 /n 2 ，其 中E 1 13.6 eV ， 将 氢 原子 电 离， 就 是从 外部 给 电子 以 能量 ， 使其 从基 态 或激 发 态脱 离 原子 核的 束 缚， 而 成为 自由电 子， 问： (1) 若要 使n 2 激 发态 的氢 原子电 离， 至少 要用 多大 频率的 电磁 波照 射该 氢原 子？ (2) 若用波 长为 200 nm 的紫外线 照射 处于n2 激发 态的氢 原子 ，则 电子 飞到 离核无 穷 远 处时速 度多 大？( 电子 电量e 1.6 10 19C ， 电子 质 量m e 0.91 10 30kg) 16 (12 分) 用粒 子轰 击原 子可使
14、其从 基态 跃迁 到激 发态 ， 设 原子 基态 和激 发 态的能 量差 为 E ， 现分 别用 电子 和质 子 轰击质 量 为M 的 静止 原子 ， 试问 欲使 上述 跃迁 发生 ， 所需 的最 小动 能是否 相等 ？对 你的 回答 给出相 应的 分析 和计 算 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 4 - 17 (13 分) 氢原 子中 质 子不 动 ，电 子绕 质子 做匀 速圆 周 运动 的半 径为 r ，电子 动 量大 小 mv 与 半径 r 的乘积mvr 等于 h 2 ，h 为 普朗 克常 量 如 果把电 子换 成 子绕 质子 做匀速 圆周 运 动， 子
15、带 电量 与电 子相 同、质 量约 为电 子 的 210 倍， 子动 量大 小与 半径 的乘积 也等 于 h 2 ， 求 子 的轨 道半 径r . 18 (12 分) 一 速度 为 v 的 高速 粒子( 4 2 He) 与同 方向 运动的 氖核( 20 10 Ne) 发生 弹性 正碰， 碰后 粒子 恰好 静止 求 碰撞 前后氖 核的 速度( 不计 相对 论修正) 答案 1A 解 析： 发出 六种 光 子， 说 明是 从n 4 的能 级 自发跃 迁， 所以 吸收 的光 子的能 量等高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 5 - 于 3 、4 两 级的 能级 差， 是
16、六种谱 线中 能量 最小 的 2C 解 析：n5 的激 发 态直接 跃迁 到n2 发出 的 光子的 能量 大于n 4 的 激 发态直 接 跃迁 到n2 上 的 ， 所 以是 紫光 射线 是由 内层 电子 受到激 发发 出的 ， 所以 不 属于此 种情 况 3 B 解 析： 根据 玻尔模型 ，电子跃 迁是在不 同能级 间发生的 只有光 子能量 恰好等 于 两能级 之差 才吸 收， h E 终 E 初 ，43.2 eV E 终 ( 54.4 eV) ，E 终 11.2 eV 不在确 定的 能 级上， 故不 发生 电子 跃迁 4D 解析 ： 卢瑟 福提 出 核式结 构，汤 姆生提 出的 是 “枣糕
17、”原 子模型 ，A 不正确 ；汤 姆生发 现电 子证 明了 原子 具有复 杂结 构， 而 卢瑟 福 的 粒 子散 射实 验证 明了 核式结 构， B 不正 确；发 生光 电效 应， 波长 相对较 短，C 不正 确 5D 解析 ： 从 高到 低， 要放出 光子 ， 总能 量减 小 ， E k E p 0. 从高 到低 ， 库仑力 做正 功，电 势能 减小 ，动 能增 大 6 D 解析： 该光子能 量不能恰 好等于氢原子两能级差， 也不大于它的电离能，所 以不 能被吸 收 7CD 8BD 解析 ： 根 据能 量 守恒定 律可 得 B，由 B 的 结论 ， 入 射光 的频 率决 定 电子动 能 ，
18、与 入射光 的光 强无 关 9AC 解析： 原子 的某 内 层电子 被电 离形 成空 位， 其他层 的电 子跃 迁到 该空 位上时 ， 会 将多余 的能 量以 电磁 辐射 的形式 释放 出来 ，就 是原 子的特 征 X 射线 由 于能 量守恒 ，电 子 在 原 能 级上 运 动时 所 具有 的能 量 是动 能 与获 得 能量 之差 ， 由于 各 能级 获 得的 能量 是 相同 的 ，所 以 各 能 级 之 差 就 是 它 们 电 离 后 具 有 的 动 能 之 差 ，E E k ， 由 此 放 出 光 子 的 可 能 能 量 值 E 1 (1.412 1.323) MeV 0.089 MeV
19、，E 2 (1.412 1.399) MeV 0.013 MeV ，E 3 (1.399 1.323) MeV 0.076 MeV. 10 AB 解析 ： 卢 瑟福 通 过对 粒子 散射 实验 结果 的分析 ， 提出 了原 子的 核 式结构 模型 ， 其 理 论要 点 就是 ： 原子 的中 心 有一 个 核， 称 为原 子核 ； 原子 的 正电 荷 和几 乎全 部 质量 都 集中 在原子 核里 ；带 负电 的电 子绕着 原子 核旋 转 所以 选项 A 、B 正确 11 AC 解 析： 波 长为 60 nm 的伦琴射 线， 光 子能 量大于 氢原 子基 态电 离 能 13.6 eV，所 以能使
20、它电 离；10.3 eV 稍 大于 1 、2 两能 级之 差， 不 能被氢 原子 吸收 ；11.0 eV 大于基 态与 能 级 2 的 能级 差， 碰撞 时可 使原子 跃迁 ；12.5 eV 即不 大于基 态电 离能 ，也 不等 于基态 与某 个 激 发态之 间的 能级 差， 所以 不会被 吸收 12 BC 13.AD 14.AC 15 (13 分)解：(1)n 2 时，E 2 13.6 2 2 eV 3.4 eV n 时，E 0 要使n 2 激发 态的 原子 电 离，必 吸收 E E E 2 3.4 eV 故 E h 3.41.6 10 19 6.63 10 34Hz 8.21 10 14H
21、z (2) 波长 为 200 nm 的紫外 线 一个光 子所 具有 的能 量 E 0 h 6.63 10 34 310 8 20010 9J 9.945 10 19J 而电离 能 E 3.4 1.6 10 19J 5.44 10 19J 无穷远 处电 子势 能为 零， 根据能 量守 恒 h E 1 2 mv 2电子飞 到无 穷远 处速 度 为v1.0 10 6m/s 16 (12 分) 解： 原子 跃迁 所 需要的 能量 来自 粒子 与原 子碰撞 过程 中损 失的 机械 能 要使 入 射粒子 的动 能最 小 ， E 一 定， 据能 量守 恒知 ，需 碰 撞过程 中机 械能 损失 最大 ，即 必
22、须 发生 完 全非弹 性碰 撞 设入 射粒 子的质 量 为m ，与 原子 碰 撞前后 根据 动量 和能 量守 恒分别 得： mv 1 mv 2 Mv 1 2 mv 2 1 1 2 mv 2 2 1 2 Mv 2 E 高考资源网（ ） 您身 边的高考专家 版权所 有 高考资源网 - 6 - 又因 为v 2 v( 因为 完全 非 弹性碰 撞) 由以上 三式 得入 射粒 子的 最小动 能为 ： E 1 2 mv 2 1 M m 1 E 令电子 、 质 子质 量分 别为m 1 、m 2 ，因 m 1 m 2 ， 则由 式知 ， 电 子的 最小 动能E 1 小 于质 子 的最小 动 能E 2 . 17
23、 (13 分)解： 电 荷绕 核 做圆周 运动 ，向 心力 由库 仑力提 供， 有 k Qq r 2 m v 2 r 又mvr h 2解之得 r h 2 4 2 kQqm 1 qm ， r r 210 . 18 (12 分)解：设 粒子 与氖核 的质 量分 别 为 m 与 m Ne ， 氖核 在碰 撞前后 的速 度 分 别 为 v Ne 与v Ne . 由动 量守 恒与 机械能 守恒 定 律 ，有 m v m Ne v Ne m Ne v Ne 1 2 m v 2 1 2 m Ne v 2 Ne 1 2 m Ne v 2 Ne 解得 v Ne m Ne m 2m Ne v v Ne m Ne m 2m Ne v 已知 m m Ne 1 5 将 式 代入 式得 v Ne 2 5 v v Ne 3 5 v.
