人教版高中物理选修3-5同步练习：第18章《原子结构》测试题.docx

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解析：最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波，hν＝hc/λ＝Em－En，对应跃迁中能级差最小的应为n＝4到n＝3，故A、B错。由Cn可知处于n＝4能级上的氢原子共可辐射出C6＝6种不同频率的光，故C错。根据hν＝E2－E1及发生光电效应的条件h2

2

ν≥W可知D正确。

答案：D

10．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用。如图(十八)－5为μ氢原子的能级示意图。假定用光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为

ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于( )

图(十八)－5

A．h(ν3－ν1) B．h(ν5＋ν6) C．hν3

D．hν4

解析：μ氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明μ氢原子是从n＝4能级向低能级跃迁，则吸收的光子的能量为ΔE＝E4－E2，E4－E2恰好对应着频率为ν3的光子，故光子的能量为hν3。

桑水

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答案：C

第Ⅱ卷(非选择题 共60分)

二、填空题。(共4小题，每小题5分，共20分。把答案直接填写在题中横线上，不要求写出演算过程。)

11．(5分)大量的氢原子处于n＝3的能级，可辐射出________种光子。若辐射的光子波长λ1<λ2<…，谱线强度与光子数目成正比，从第n能级向低能级跃迁时发出的光子数均为该能级上原子数的

1

，则谱线的强度之比是________。 n－1

解析：氢原子处于n＝3的能级，设原子数为N，共有三种跃迁方式，可辐射三种光子，如图所示。

从n＝3的能级跃迁时有两种跃迁方式，各放出个光子；

2

处于n＝2能级的原子数为，向第一能级跃迁时只有一种跃迁方式，放出个光子，故

22谱线强度之比为1: 1:1。

答案：3 1:1:1

12．(5分)密立根用喷雾的方法获得了带电液滴，然后把这些带有不同电荷量和质量的液滴置于电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得了带电液滴带的电荷量。某次测量中，他得到了如下数据，则可得出结论为：________。

液滴编号 1 2 3 4 … 电荷量/C 6.41×109.70×101.6×10－19NNN －19－19 4.82×10… －19 解析：由表格中的数值可得＝4，＝6，＝1，＝3，因此可得，电荷是量子化

eeee的，电荷的电荷量都是元电荷e的整数倍。

答案：电荷是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷的整数倍。

13．(5分)如图(十八)－6所示，图甲是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物

q1q2q3q4

桑水

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的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是________。

图(十八)－6

解析：将图甲中的a、b、c、d与图乙对比可以看出，a、c中的亮条纹在图乙中已出现，而b、d中的亮条纹在图乙中未出现，故该矿物质中缺乏b、d两种元素。

答案：b元素和d元素

14.(5分)氢原子的能级图如图(十八)－7所示。一群氢原子处在n＝4的能级上，向低能级跃迁时，一共辐射出________种光子；用这些光子照射逸出功为W0＝4.54 eV的金属钨时，能使其发生光电效应的有________种光子。

图(十八)－7

4×3

解析：处在n＝4能级上的氢原子一共辐射出N＝种＝6种光子，能量大于4.54 eV

2的光子有4→1、3→1、2→1的三种光子。

答案：6 3

三、计算题(共6小题，共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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．(6分)图(十八)－8中给出氢原子最低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有几种？其中最小的频率等于多少赫兹？(保留两位有效数字)

图(十八)－8

解析：不同频率光子数为N＝ΔEmin＝E4－E3＝hνmin，

桑水

n(n－1)4(4－1)

2

＝2

＝6种。

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E4－E3[－0.85－(－1.51)]×1.6×10－19

νmin＝＝ Hz －34

h6.63×10

＝1.6×10 Hz。 答案：6种 1.6×10 Hz

16．(6分)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.40 eV和－1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×10 Hz，普朗克常量h＝6.63×10

14

－34

14

14

J·s。请通过计算判断，氢

原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。

解析：氢原子放出的光子能量E＝E3－E2，代入数据得E＝1.89 eV 金属钠的逸出功W0＝hνc，代入数据得W0＝2.3 eV 因为E

17．(7分)美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子的电量。油滴实验的原理如图(十八)－9所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况，两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力作用。

图(十八)－9

(1)调节两金属板间的电势差U，当U＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，求该油滴所带的电荷量；

(2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U＝U1时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速直线运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带的电荷量。

解析：(1)质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，则其所受重力与库仑力平衡，则m1g＝

qU0m1gd，得q＝。 dU0

122d(2)质量为m2的油滴向下做匀加速运动，d＝at，得a＝2 2tU1

m2g＋qd若油滴带正电，所受库仑力方向向下，由牛顿第二定律得a＝>g，到达下极板

m2

的时间很短，难以精确测量，与事实不符，则油滴带负电，受到库仑力的方向竖直向上，由

桑水