全国版2019版高考物理一轮复习第13章近代物理初步48原子结构能力训练.doc

1、【 精品教育资源文库 】 48 原子结构 1在卢瑟福的 粒子散射实验中，有少数 粒子发生大角度偏转，其原因是 ( ) A原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B正电荷在原子中是均匀分布的 C原子中存在着带负电的电子 D原子只能处于一系列不连续的能量状态中 答案 A 解析 粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有 粒子质量的 17300，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样， 粒子质量大，其运动方向几乎不改变， 粒子散射实验中，有少数 粒子发 生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子

2、的体积很小，故 A 正确。 2如图所示为 粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中 a、 b、 c、 d 四个位置。则这四个位置在相等时间内统计的闪烁次数符合实验事实的是 ( ) A 1305、 25、 7、 1 B 202、 405、 625、 825 C 1202、 1010、 723、 203 D 1202、 1305、 723、 203 答案 A 解析 由于绝大多数粒子运动方向基本不变 ，所以 a 位置闪烁次数最多，少数粒子发生了偏转，极少数发生了大角度偏转。符合该规律的数据只有 A 选项。 3 (2018 长春外国语学校期末 )(多选 )氢原

3、子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是 ( ) A核外电子受力变小 【 精品教育资源文库 】 B原子的能量减少 C氢原子要吸收一定频率的光子 D氢原子要放出一定频率的光子 答案 BD 解析 根据 F ke2r2得，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故 A 错误；由较远轨道跃迁到较近轨道，原子能量减小，故 B 正确；因为原子能量减小， 所以氢原子放出一定频率的光子，故 C 错误、 D 正确。 4 (2017 吉林高中三调 )下列说法正确的是 ( ) A 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B 粒子散射实验揭示了原子具有枣糕式结构 C氢原子核外电子轨道半径越

4、大，其能量越低 D原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 1的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长为 2的光子，已知 1 2，那么原子从 a 能级跃迁到 c 能级状态时将要吸收波长为 1 21 2的光子 答案 D 解析 衰变是原子核中的中子转化为质子同 时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故 A 错误； 粒子散射实验揭示了原子具有核式结构， B 错误；氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高， C 错误；原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 1的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长为 2的光子，已知 1 2。根据玻尔

5、理论得 a b： Ea Eb h c1， b c： Ec Eb h c2， a c： Ec Ea hc ，联立上三式得， 1 21 2， D 正确。 【 精品教育资源文库 】 5 (2017 湖北七市联考 )(多选 )如图所示是氢原子的能级图，大量处于 n 5 激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出 10 种不同频率的光子。其中莱曼系是指氢原子由高能级向 n 1 能级跃迁时释放的光子，则 ( ) A 10 种光子中波长最短的是 n 5 激发态跃迁到基态时产生的 B 10 种光子中有 4 种属于莱曼系 C使 n 5 能级的氢原子电离至少要 0.85 eV 的能量 D从 n 2 能级跃迁到

6、基态释放光子的能量等于 n 3 能级跃迁到 n 2 能级释放光子的能量 答案 AB 解析 n 5 激发态跃迁到基态时产生的光子的能量最 大、频率最大，所以波长最短，故A 正确；由题意知，从 n 5、 4、 3、 2 激发态跃迁到 n 1 时发出的 4 种光子属于莱曼系，故B 正确；由图知， n 5 能级的电离能为 0.54 eV，故 C 错误；从 n 2 能级跃迁到基态释放光子的能量大于 n 3 能级跃迁到 n 2 能级释放光子的能量，故 D 错误。 6 (多选 )按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能。当一个氢原子从 n

7、4 的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是 ( ) A氢原子系统的电势能减小，电子的动能增加 B氢 原子系统的电势能减小，电子的动能减小 C氢原子可能辐射 6 种不同波长的光 D氢原子可能辐射 3 种不同波长的光 答案 AD 解析 当一个氢原子从 n 4 的能级向低能级跃迁时，轨道半径减小，能量减小，根据ke2r2 mv2r知，电子动能增大，电势能减小，故 A 正确， B 错误；当一个氢原子从 n 4 的能级向低能级跃迁时，可能放出 3 种不同波长的光子，分别由 n 4 跃迁到 n 3、 n 3 跃迁到 n 2、 n 2 跃迁到 n 1 所释放的光子，故 C 错误、 D 正确。 7按照玻尔原子

8、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 _(填 “ 释放 ” 或 “ 吸收 ”) 能量。已知氢原子的基态能量为 E1(E10)，电子的质量为 m，则基态氢原子的电离能为 _，基态氢原子中的电子吸收一频率为 的光子后被电离，电离后电子的速度大小为 _(已知普朗克常量为 h)。 答案 吸收 E1 h E1m 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 E1(E10)，则发生电离， 基态氢原子的电离能为 E1，根据能量守恒得： h E1 12mv2，解得电离后电子的速度大小为： v h E1m 。

9、 【 精品教育资源文库 】 8 (2017 江西宜川五校联考 )如图为氢原子的能级图，大量处于 n 4 激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为 _eV，若用此光照射到逸出功为 2.75 eV 的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为 _V。 答案 12.75 10 解析 根据 C24 6 知， 大量处于 n 4 的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 6 种能量不同的光子。能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足 h Em En。所以频率最大的光子能量为 E E4 E1 0.85 eV 13.6 eV 12.75 eV。根据爱因斯坦光电效应方程，有 Ek h W0。根据动

10、能定理 eU Ek，解得： U 10 V。 9 (2016 北京高考 )处于 n 3 能级的大量氢原子向低能级跃迁时，辐射光的频率有( ) A 1 种 B 2 种 C 3 种 D 4 种 答案 C 解析 因为是大量氢原子，所以根据 C2n可得有 3 种可能，故 C 正确。 【 精品教育资源文库 】 10. (2017 陕西咸阳二模 )已知类氢结构氦离子 (He )的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知 ( ) A氦离子 (He )处于 n 1 能级时，能吸收 45 eV 的能量跃迁到 n 2 能级 B大量处在 n 3 能级的氦离子 (He )向低能级跃迁时，只能发出 2 种不同频率的光子 C

11、氦离子 (He )从 n 4 能级跃迁到 n 3 能级比从 n 3 能级跃迁到 n 2 能级辐射出光子的波长大 D若氦离子 (He )从 n 2 能级跃迁到基态，辐射出的光子能使某金属板发生光电效应，则从 n 4 能级跃迁到 n 2 能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应 答案 C 解析 吸收的光子能量等于两能级间的能量差，才能发生跃迁，从 n 1 能级跃迁到 n2 能级，吸收的光子能量为 40.8 eV，故 A 错误；大量处在 n 3 能级的氦离子 (He )向低能级跃迁，能发出 3 种不同频率的光子，故 B 错误；由图可知，从 n 4 能级跃迁到 n 3 能级辐射的光子能量小于从 n

12、 3 能级跃迁到 n 2 能级辐射的光子能量，所以从 n 4 能级跃迁到n 3 能级比从 n 3 能级跃迁到 n 2 能级辐射出光子的频率低，波长大，故 C 正确；从 n 2能级跃迁到基态释放的光子能量为 13.6 eV ( 54.4 eV) 40.8 eV，若能使某金属板发生光电效应，从 n 4 能级跃迁到 n 2 能级释放的光子能量为 3.4 eV ( 13.6 eV) 10.2 eV40.8 eV，则不一定能使该金属板发生光电效应，故 D 错误。 【 精品教育资源文库 】 11. (2017 天津五校联考 )氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从 n 4 能级向 n 2能级跃迁时辐射

13、出可见光 a，从 n 3 能级向 n 2 能级跃迁时辐射出可见光 b，则 ( ) A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 射线 B氢原子从 n 4 能级向 n 3 能级跃迁 时会辐射出紫外线 C从 n 3 能级跃迁到 n 2 能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量也减小 D氢原子在 n 2 能级时可吸收任意频率的光而发生电离 答案 C 解析 射线的产生机理是原子核受激发才产生的，故 A 错误；根据跃迁规律可知氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级的能量差，从 n 4 能级向 n 3能级跃迁时辐射出的光子能量小于 a 光子的能量，不可能为紫外线，故 B 错误；根据库仑引力提

14、供向心力，结合牛顿第二定律，可知 ke2r2 mv2r，从 n 3 能级跃迁到 n 2 能级时，电子的动能增大，电子的电势能减小，由于放出光子，氢原子的能量减小，故 C 正确；欲使在 n 2 能级的氢原子发生电离，吸收的光子能量一定不能小于 3.4 eV，故 D 错误。 12 (2017 天津五区县质检 )实验室考查氢原子跃迁时的微观效应。已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为 mH 1.6710 27 kg。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。 【 精品教育资源文库 】 (1)求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 hc 表示 (h 为普朗克常量， 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。 (结果保留三位有效数字 ) 答案 (1)10