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1、能级物质波河北省鸡泽县第一中学（057350）吴社英说明：本试卷分为第、卷两部分，请将第卷选择题的答案填入题后括号内，第卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.根据玻尔的原子模型，原子中电子绕核运动的半径 （ ）A.可以取任意值B.可以在某一范围内任意取值C.可以取一系列不连续的任意值D.是一系列不连续的特定值解析本题考查玻尔原子理论.由轨道量子化知正确选项为D.答案D2.根据玻尔的氢
2、原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指 （ ）A.电子的动能B.电子的电势能C.电子的动能和电势能之和D.电子的动能、电势能和原子核的动能之和解析根据玻尔的氢原子理论可知，电子在各条可能轨道上运动的能量是指电子的动能和电势能之和，故正确选项是C.答案C3.根据物质波理论，以下说法正确的是 （ ）A.微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性B.宏观物体和微观粒子都具有波动性C.宏观物体的波动性不易被观察到，是因为它的波长太短D.物质波是一种概率波解析根据物质波理论，宏观物体和微观粒子都具有波动性，只是宏观物体的物质波波长太短，不易观察到它的波动性，物质波也是一种概率波，故正确选项是B、C、D.
3、答案BCD4.某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E的轨道时，辐射出波长为的光，已知普朗克常量为h，光在真空中的速度为c，则E等于 （ ）A.E-hB.E+hC.E+hD.E-h解析根据玻尔理论，原子放出光子后能量减少：E-=h，所以：=E-h,故A正确.答案A5.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小C.原子能级的能量越小D.电子的电势能越大解析根据可能的轨道半径公式rn=n2r1可知，量子数n越大，电子轨道半径越大，A错误.由,得v=e,可见，随着量子数n的增大，电子的运动速度减小，B对.根据En=E1,原子的能量随量子数n的增大
4、即轨道半径的增大而增大（因E1为负值），故C错误.因轨道半径增大时，需要克服原子核的引力做功，所以电子的电势能增加，D对.答案BD6.氢原子从n=2的激发态直接跃迁到n=4的激发态时，需要吸收蓝光光子.当氢原子从基态直接跃迁到n=4的激发态时，不可能吸收的是 （ ）A.红外线B.红光C.紫光D.射线解析本题考查玻尔理论.氢原子从n=2的激发态直接跃迁到n=4的激发态时，需要吸收蓝光光子，则氢原子从基态直接跃迁到n=4的激发态时需要吸收的光子能量一定大于蓝光光子能量，所以吸收的不可能是红外线光子和红光光子；射线光子是高频光子，能量很大，若处于基态的氢原子吸收了射线光子，则氢原子一定被电离，不可能
5、处在n=4的激发态，故吸收的不可能是射线.紫光光子能量大于蓝光，故吸收的可能是紫光.答案ABD7.“秒”是国际单位制中时间的单位，它等于133Cs原子基态的两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9 192 631 770倍.据此可推知，这两能级之间的能量差为（普朗克常量h=6.6310-34 Js） （ ）A.6.0910-24 eVB.6.0910-24 JC.3.8110-5 JD.3.8110-5 eV解析设133Cs原子在两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波的周期为T0，由题意知：9 192 631 770T0=1 s，故v=9 192 631 770 Hz，E=hv=6.6
6、310-349 192 631 770 J=6.0910-24 J=3.8110-5 eV.答案BD8.处于基态的氢原子在某单色光的照射下，只能发出频率为v1、v2、v3的三种光，且v1v2v3,则该单色光的能量为 （ ）A.hv1B.hv2C.hv3D.h(v1+v2+v3)解析处于基态的原子要发光，必须先吸收一定的能量E，如果是用光照射来提供这个能量，则E=hv,使之处于激发态.由于激发态能量高，原子不稳定，就会向低能级跃迁，从而发出一系列频率的光子，但这些光子的频率决不会大于v，且必有一种频率等于v.由题意知，该氢原子受激后只能发出频率为v1、v2、v3的三种光，且v1v2v3，即最高频
7、率是v3，那么照射光频率必是v3，光子能量是hv3.答案C9.在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构,因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m=1.6710-27 kg，普朗克常量h=6.6310-34 Js,可以估算出德布罗意波长=1.8210-10 m的热中子的动量的数量级可能是 （ ）A.10-17 kgm/sB.10-18 kgm/sC.10-20 kgm/sD.10-24 kgm/s解析本题考查德布罗意波.根据德布罗意波长公式=得：p=kgm/s=3.610-24 kgm/s可见，热中子的动量的数量级是10-24 kgm/s.答案D10.如图所示为氢原子的能
8、级图，若用能量为12.75 eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则 （ ）A.氢原子能从基态跃迁到n=4的激发态上去B.有的氢原子能从基态跃迁到n=3的激发态上去C.氢原子最多能发射3种波长不同的光D.氢原子最多能发射6种波长不同的光解析本题考查玻尔理论.根据氢原子的能级图可知，处于基态的氢原子的能量E1=-13.6 eV,吸收能量为12.75 eV的光子后，其能量变为：En=(-13.6+12.75) eV=-0.85 eV.由能级图可知，氢原子被激发到n=4的能级上，故A正确，B错误.处在n=4激发态上的氢原子可以向n=1、n=2、n=3能级跃迁，发出3种不同波长的光；处在n=3激发态上
9、的氢原子可以向n=1、n=2能级跃迁，发出2种不同波长的光；处在n=2激发态上的氢原子可以向n=1能级跃迁发出1种波长的光.可见氢原子最多可发出6种不同波长的光，D正确，C错误.答案AD第卷（非选择题共60分）二、本题共5小题，每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.质量为5 t的汽车，以20 m/s的速度行驶时，其对应的德布罗意波长为m，已知可见光波长的数量级是10-11 m，则它是汽车的德布罗意波长数量级的倍.解析= m=6.6310-39 mk=1028.答案6.6310-39102812.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比值是.解析
10、根据En=E1，所以：E2=E1，E3=E1,=.答案9413.氢原子在基态时的能级E1=-13.6 eV，其电子的轨道半径r1=0.3510-10 m，则电子在此轨道上的电势能为 .解析根据m，所以Ek1=mv12=13.6 eVE1=Ek1+Ep1，Ep1=E1-Ek1=-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV.答案-27.2 eV14.氢原子的能级图如图所示，欲使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子至少需要吸收的光子能量为eV，此光子的频率为Hz.解析本题考查氢原子能级跃迁.从能级图知，处于基态的氢原子要想释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子至少需要吸收13
11、.6 eV能量的光子；根据E=hvv=Hz=3.31015 Hz.答案13.63.3101515.已知氢原子的基态能量是E1=-13.6 eV，第二能级能量是E2=-3.4 eV.如果氢原子吸收 eV的能量，它可由基态跃迁到第二能级.如果氢原子再获得1.89 eV的能量，它还可由第二能级跃迁到第三能级.因此，氢原子的第三能级能量E3= eV.解析本题考查玻尔氢原子能级.由题意知E1=E2-E1=-3.4 eV+13.6 eV=10.2 eVE3=E2+E2=-3.4 eV+1.89 eV=-1.51 eV.答案10.2-1.51三、本题4小题，共40分.解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的
12、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.16.（9分）处于基态的氢原子的核外电子的轨道半径r=0.3510-10 m，试计算在这种定态下，核外电子的德布罗意波长.（电子的电荷量e=1.6010-19 C，电子的质量m=0.9110-30 kg，静电力常量k=9109 Nm2/C2）解析根据得：v=e电子的德布罗意波长：=m=2.7 10-10 m=0.27 nm.答案0.27 nm17.(9分)钠光谱中两条黄色谱线的波长分别为1=589.6 nm，2=598.0 nm，试分别计算钠原子辐射这两种波长的光时跃迁前后的能级差.解析根据玻尔理论，钠原子在某两
13、能级之间跃迁时，辐射出的光子的能量就等于钠原子在这两能级之间跃迁时的能级差.即：E1=hv1=J=3.7310-19 J=2.108 eVE2=h2=J=3.32610-19 J=2.079 eV.答案2.108 eV2.079 eV18.(10分)氢原子的核外电子处于第三轨道上，当它向能级较低的轨道跃迁时，放出光子，则放出光子的最长波长和最短波长之比是多少？解析氢原子从第三轨道跃迁到第二轨道时，放出光子的能量最小，波长最长：h=E3-E2=-氢原子从第三轨道跃迁到第一轨道时，放出光子的能量最大，波长最短：h由以上方程得：即放出光子的最长波长和最短波长之比是325.答案32519.（12分）氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于n=3的激发态，它们在向基态跃迁过程中，最多能发出几种频率的光？频率各是多少？解析本题考查氢原子能级跃迁.从能级图可以看出，氢原子从n=3的激发态向基态跃迁过程中可以发出3种频率的光：（1）E3-E1=hv1v1=1.6010-19 Hz=3.11015 Hz（2）E3-E2=hv2v2=4.61014 Hz（3）E2-E1=hv3v3= =2.51015 Hz.答案33.11015 Hz4.61014 Hz2.51015 Hz
