第十八章学业质量标准检测
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，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．(湖北省孝感一中、应城一中等五校2018届高三上学期期末)下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法，正确的是( D )
A．原子中的电子在某一定态时，电子做加速运动，向外辐射能量
B．原子中的电子运行轨道分布是连续的
C．一群氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁，最多能发出两种不同颜色的光子
D．氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时，氢原子的能量增大解析：原子处于定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，故A 错误；原子的能量是量子化的，所以原子中的电子运行轨道分布是不连续的，故B错误；一群氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁，最多能发出3种不同颜色的光子，故C错误；氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时，氢原子的能量增大，故D正确。
2．下面是历史上的几个著名实验的装置图，其中发现电子的装置是( A )
解析：汤姆孙利用气体放电管研究阴极射线，发现了电子。
3．如图所示，实线表示金原子核电场的等势线，虚线表示α粒子在金核电场中散射时的运动轨迹。设α粒子通过a、b、c三点时速度分别为v a、v b、v c，电势能分别为E a、E b、E c，则( D )
A．v a>v b>v c，E b>E a>E c B．v b>v c>v a，E b>E a>E c
C．v b>v a>v c，E b>E a>E c D．v b
解析：金原子核和α粒子都带正电，α粒子在接近金核过程中需不断克服库仑力做功，
它的动能减小，速度减小，电势能增加；α粒子在远离金核过程中库仑力不断对它做功，它的动能增大，速度增大，电势能减小。因此这三个位置的速度大小关系和电势能大小关系为v b
4．(江苏徐州市2015～2016学年高二下学期期末)如图所示为氢原子能级示意图的一部分，一群原来处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级的过程中( B )
A．放出三种频率不同的光子
B．放出六种频率不同的光子
C．氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将减小
D．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出的光子的波长最短
解析：根据C24＝6知，氢原子可能辐射6种频率的光子，故A错误，B正确；核外电子
从高轨道跃迁到低轨道运转动能增大，C错误；根据ΔE＝h c
λ
可知选项D错误。
5．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为( C )
A．α粒子与电子根本无相互作用
B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的
C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
解析：α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的1/7300，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就象一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故答案为C。
6．如图(1)所示为氢原子的能级，图(2)为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子( B )
A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光
D．从n＝1的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
解析：由图(2)看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率，而a谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，所以b谱线对应的能级差应大于n＝4与n ＝2间的能级差，故选项B正确。
7．(浙江省湖州市2017～2018学年高二下学期期末)如图为氢原子能级图，用波长为λ1的a光照射一群处于基态的氢原子，发出3种频率的光；用波长为λ2的b光照射一群处于基态的氢原子，能发出6种频率的光。则( CD )
A．a光的波长λ1小于b光的波长λ2
B．a光、b光同时照射一群基态氢原子能发出9种频率的光
C．a光、b光同时照射一群基态氢原子发出的所有光中，波长最短的是λ2
D．a光、b光同时照射一群基态氢原子发出的所有光中，光子能量差最大值为12.09eV 解析：用波长为λ1的a光照射一群处于基态的氢原子，发出3种频率的光，说明跃迁
到了n＝3能级，即E3－E1＝hc
λ1
；同理用波长为λ2的b光照射一群处于基态的氢原子，能
发出6种频率的光，说明跃迁到了n＝4能级，即E4－E1＝hc
λ2
；则a光的波长λ1大于b光的波长λ2，选项A错误；a光、b光同时照射一群基态氢原子同样只能发出6种频率的光，选项B错误；a光、b光同时照射一群基态氢原子发出的所有光中，频率最大的是从n＝4到n＝1，即波长最短的是λ2，选项C正确；a光、b光同时照射一群基态氢原子发出的所有光中，光子能量最大值为从n＝4到基态的跃迁，对应的能量为(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV；光子能量最小为n＝4到n＝3的跃迁，对应的能量为(－0.85eV)－(－1.51eV)＝0.66eV；光子能量差最大值为12.75eV－0.66eV＝12.09eV，选项D正确。
8．(南昌2015～2016学年高二下学期检测)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是( AC )
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线向上偏转
解析：实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B的说法错误；加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，因而选项D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A的说法正确。
9．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于基态的氢原子受到光子能量为12.75eV的紫外线照射后而发光。从这一
群氢原子所发出的光中取一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为相互分离的x束光，这x束光都照射到逸出功为4.8eV的金属板上(如图乙所示)，在金属板上有y处有光电子射出，则有( BC )
A．x＝3 B．x＝6
C．y＝3 D．y＝6
解析：处于基态的氢原子吸收能量为12.75eV紫外线光子后跃迁到n＝4的激发态，这样氢原子将辐射出6种能量的光子，其中有3种光子的能量大于该金属板的逸出功(4.8eV)，所以x＝6，y＝3，故选项B、C正确。
10．有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与它发生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收，从而使该原子由基态跃迁到激发态，然后此原子向低能级跃迁，并放出光子。若氢原子碰撞后放出一个光子，已知氢原子的基态能量为E1(E1＜0)。则速度v0可能为( CD )
A．－E1
m
B．
－2E1
m
C ．－3E 1m
D ．－4
E 1m
解析：由动量守恒定律有mv 0＝2mv ，碰撞过程损失的动能为ΔE ＝12mv 20－12
·2mv 2，由能级跃迁知识有ΔE 至少为由n ＝2的能级跃迁至基态时的能量变化，则ΔE ＝E 2－E 1＝－34
E 1，联立解得v 0＝－3E 1m
，故选项C 、D 正确。 第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共2小题，每小题7分，共14分。把答案直接填在横线上)
11．按照玻尔原子理论，氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，要__吸收__(选填“释放”或“吸收”)能量。已知氢原子的基态能量为E 1(E 1<0)，电子的质量为m ，则基态氢原子的电离能为__－E 1__，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子后被电离，电离后电子的速度大小为h νE 1__。 解析：氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，原子能量增大，则需要吸收能量。氢原子的基态能量为E 1(E 1<0)，则发生电离，基态氢原子的电离能为
－E 1。根据能量守恒得：h ν＋E 1＝12mv 2，解得电离后电子的速度大小为：v ＝h ν＋E 1m
。 12．一群氢原子处于量子数n ＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能发射__6__种频率的光子；氢原子由量子数n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时辐射光子的能量是__2.55__eV; 用n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时辐射的光子照射下表中几种金属，__铯__金属能发生光电效应。
几种金属的逸出功
解析：从n ＝4的能级跃迁，可能发射6种频率的光子；从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级，发出的光子能量h ν＝E 4－E 2＝2.55eV ，此值大于铯的逸出功，所以可使金属铯发生光电效应。
三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答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)
13．(10分)电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的。他测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍。这个最小电荷量就是电子所带的电荷量。密立根实验的原理如图所示，A 、B 是两块平行放置的水平金属板。A 板带正电，B 板带负电，从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A 、B 两板之间的电场中。小油滴由于摩擦而带负电，调节A 、B 两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C ，油滴半径是1.64×10－4
cm ，油的密度是0.851g/cm 3，求油滴所带的电荷量。这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(g 取
9.8m/s 2)
答案：8.02×10－19 5倍
解析：小油滴质量，m ＝ρV ＝ρ·43πr 3 ①
由题意知，mg －Eq ＝0
② 由①②两式可得：
q ＝ρ·4πr 3g 3E ＝0.851×103×4π－633×1.92×105 C ≈8.02×10－19C
小油滴所带电荷量q 是电子电荷量e 的倍数为
n ＝8.02×10－191.6×10
－19≈5(倍)。 14．(11分)为了测定带电粒子的比荷q m
，让这个带电粒子垂直电场飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则粒子恰好不偏离原来方向(如图)，求q /m 的值。
答案：2dE B 2L 2
解析：仅加电场时d ＝12(Eq m )·(L v 0
)2， 加复合场时Bqv 0＝Eq 。
由以上两式可得q m ＝2dE B 2L 2
15．(12分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.6eV 动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级如图所示)
答案：不能
解析：设运动氢原子的速度为v 0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v ，损失的动能ΔE 被基态氢原于吸收。
若ΔE ＝10.2eV ，则基态氢原子可由n ＝1跃迁到n ＝2，由动量守恒和能量守恒有： mv 0＝2mv
① 12mv 20＝12mv 2＋12
mv 2＋ΔE ② 12
mv 20＝E k ＝13.6eV ③
由①②③得，ΔE ＝12·12
mv 20＝6.8eV 因为ΔE ＝6.8eV<10.2eV
所以不能使基态氢原子发生跃迁 16．(13分)已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为m H ＝1.67×10
－27kg 。设原来处
于静止状态的大量激发态氢原子处于n ＝5的能级状态。
(1)求大量氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；
(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p ＝h νc
表示(h 为普朗克常量，ν为光子频率，c 为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率。(保留三位有效数字)
答案：(1)10 (2)4.17m/s
解析：(1)可以有n ＝C 2
5＝10种不同频率的光辐射。
(2)由题意知氢原子从n ＝5能级跃迁到n ＝1能级时，氢原子具有最大反冲速率。 氢原子发生跃迁时辐射出的光子能量为 E ＝ΔE ＝|E 5－E 1|
开始时，将原子(含核外电子)和即将辐射出去的光子作为一个系统。
由动量守恒定律可知：m H v H －p 光＝0
光子的动量p 光＝h νc
，E ＝h ν 氢原子速度为v H ＝|E 5－E 1|cm H ，所以v H ≈4.17m/s。