人教版高三物理总复习一轮课时作业16-50

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第十六章　原子结构和原子核 课时作业50　原子结构 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′)‎ ‎1．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，符合下列哪种情况 ‎(　　)‎ A．动能最小 B．电势能最小 C．α粒子和金原子核组成的系统的能量最小 D．加速度最小 答案：A ‎2．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图1中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹，在α粒子从a 运动到b，再运动到c的过程中．下列说法中正确的是 ‎(　　)‎ 图1‎ A．动能先增大，后减小 B．电势能先减小，后增大 C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零 D．加速度先变小，后变大 解析：α粒子从a到b，受排斥力作用，电场力做负动，动能减少，电势能增大；α粒子从b再运动到c，电场力做正功．动能增加，电势能减少；到达c点时，由于a、c在同一等势面上，所以从a到c，总功为零．故A、B错，C对．α粒子从a到b，场强增大，加速度增大；从b到c，场强减小，加速度减小．故D错．‎ 答案：C ‎3．关于α粒子散射实验 ‎(　　)‎ A．绝大多数α粒子经过金属箔后，发生了角度不太大的偏转 B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小 C．α粒子在离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大 D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算原子核的大小 解析：由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数的粒子发生大角度偏转，从α粒子散射实验的数据可估算出原子核的大小约为10－15～10－14m，A错误，D正确．α粒子在接近原子核的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增大，在离开时，电场力做正功，动能增大，电势能减小，B、C均错．‎ 答案：D ‎4．氢原子辐射出一个光子后，则 ‎(　　)‎ A．电子绕核旋转的半径增大 B．电子的动能增大 C．氢原子的电势能增大 D．原子的能级值增大 解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小．另由经典电磁理论知，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：k＝m，所以Ek＝mv2＝.可见，电子运动半径越小，其动能越大．再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减小．综上讨论，可知该题只有答案B正确．‎ 答案：B ‎5．如图2所示，是氢原子四个能级的示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a.当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b.则以下判断正确的是 ‎(　　)‎ 图2‎ A．光子a的能量大于光子b的能量 B．光子a的频率大于光子b的频率 C．光子a的波长大于光子b的波长 D．在真空中光子a的传播速度大于光子b的传播速度 解析：参照提供的能级图，容易求得b光子的能量大，E＝hν，所以b光子频率高、波长小，所有光子在真空中速度都是相同的，正确答案是C.该题考查光的本性问题，涉及到能级的基本规律．‎ 答案：C ‎6．氢原子从n＝3激发态向低能级状态跃迁可能放出的光子中，只有一种光子不能使金属A产生光电效应，则下列说法正确的是 ‎(　　)‎ A．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n＝3激发态直接跃迁到基态时放出的 B．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n＝3激发态直接跃迁到n＝2激发态时放出的 C．从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应 D．从n＝4激发态跃迁到基态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应 解析：氢原子从n＝3激发态向低能级跃迁时，各能级差为：E3→2＝－1.51eV－(－3.4) eV＝1.89 eV，E3→1＝－1.51 eV－(－13.6) eV＝12.09 eV，E2→1＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，故3→2能级差最低，据E＝hν可知此时辐射的频率最低，因此一定不能使金属A产生光电效应，E4→3＝0.66 eV，故一定不能使A发生光电效应．‎ 答案：BC ‎7．紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发生可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2，下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是 ‎(　　)‎ A．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|‎ B．两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|‎ C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|‎ D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＞|ΔE2|‎ 解析：原子吸收紫外线，使原子由低能级向高能级跃迁，吸收ΔE1‎ ‎，再由高能级向低能级跃迁，放出可见光，紫外线光子能量大于可见光，故ΔE1＞ΔE2，D正确．‎ 答案：D ‎8．如图3中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量En，处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 ‎(　　)‎ 图3‎ A．二种　　　　　　　 B．三种 C．四种 D．五种 解析：由题意和能级图知，能够发出6种不同频率的光波．而逸出功W＝hν02的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．‎ 图4‎ 解析：氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足：‎ hν＝En－E2＝2.55 eV En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4‎ 基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供：‎ ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.跃迁图如图5.‎ 图5‎ 答案：12.75eV　见解析图 ‎10．一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，氢原子的能级的示意图如图6所示，则：‎ 图6‎ ‎(1)氢原子可能发射几种频率的光子？‎ ‎(2)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多少电子伏？‎ ‎(3)用(2)中的光子照射下列中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的能量最大初动能是多大？‎ 几种金属的逸出功W 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功W/eV ‎1.9‎ ‎2.7‎ ‎3.7‎ ‎4.1‎ 解析：(1)可能发射的光谱线条数与发射的频率相对应，因此有 N＝可得n＝4时发射的光子频率最多为 N＝＝6种．‎ ‎(2)由玻尔的跃迁理论可得光子的能量 E＝E4－E2＝[(－0.85)－(－3.40)]eV＝2.55 eV ‎(3)E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应．根据爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能为Ekm＝E－W，代入数据解得：Ekm＝0.65 eV(或1.1×10－19J)‎ 答案：(1)6种　(2)2.55eV　(3)铯　0.65eV(或1.1×10－19J ‎11.氢原子在基态时轨道半径r1＝0.53×10－10m，能量E1＝－13.6eV.求氢原子处于基态时：‎ ‎(1)电子的动能．‎ ‎(2)原子的电势能．‎ ‎(3)用波长是多少的光照射可使其电离？‎ 解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，则：‎ k＝.‎ ‎∴电子动能 Ek1＝mv＝＝eV ‎＝13.6 eV.‎ ‎(2)E1＝Ek1＋Ep1，‎ ‎∴Ep1＝E1－Ek1＝－13.6 eV－13.6 eV＝－27.2 eV.‎ ‎(3)设用波长是λ的光照射可使氢原子电离：‎ ＝0－E1.‎ ‎∴λ＝－＝ m＝0.9141×10－7 m.‎ 答案：(1)13.6 eV　(2)－27.2 eV　(3)0.9141×10－7m