【物理】2020届一轮复习粤教版39原子结构作业

【物理】2020届一轮复习粤教版39原子结构作业

课练 39　原子结构 小题狂练 小题是基础　练小题　提分快 ‎1.下列叙述中符合史实的是(　　)‎ A．玻尔理论很好地解释了氢原子光谱 B．汤姆孙发现了电子，提出了原子具有核式结构 C．卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子的能级假设 D．贝可勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构模型 答案：A 解析：玻尔理论很好地解释了氢原子光谱，选项A正确；汤姆孙发现了电子，提出了原子具有“西瓜模型”结构，选项B错误；卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子的核式结构模型，选项C错误；贝可勒尔发现了天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项D错误．‎ ‎2．[2019·江西省南昌市摸底]在α粒子散射实验中，α粒子以速度v0与静止的金原子核发生弹性正碰，碰后α粒子以速度v1被反向弹回，若金原子核的质量是α粒子质量的k倍，则v0与v1的大小的比值为(　　)‎ A．k B．k＋1‎ C. D. 答案：C 解析：α粒子与静止的金原子核发生的是弹性正碰，以α粒子与金原子核组成的系统为研究对象，设α粒子的质量为m，则金原子核的质量为km，据题意，系统动量守恒，故有mv0＝mv1＋kmv2，由于是弹性碰撞，所以碰撞前后系统的总动能相等，故有mv＝mv＋×kmv，联立以上两式可得v1＝－，选项C正确．‎ ‎3．[2019·宁夏银川一中模拟](多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(　　)‎ A．原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量 B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的 C．电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子 D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 答案：ABC 解析：原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，A正确；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，B正确；电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子，C正确；电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差值有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，D错误．‎ ‎4．[2019·湖南省娄底市双峰一中模拟]下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是(　　)‎ A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的 B．光电效应实验说明了光具有粒子性 C．电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子具有波动性 D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间 答案：A 解析：原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是量子化的，只能是某些特定值，选项A错误；光电效应实验说明了光具有粒子性，选项B正确；衍射是波的特性，电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子具有波动性，选项C正确；极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子的质量和正电荷主要集中在很小的核上，否则不可能发生大角度偏转，选项D正确．‎ ‎5.‎ ‎[2019·天津市耀华中学诊断](多选)如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是(　　)‎ A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的 B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的 C．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光 D．用从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应 答案：CD 解析：由n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量最大，波长最短，且由波长越长，越容易发生衍射，知A错误；跃迁时两能级间能量差越小，辐射出的光的频率越小，则频率最小的光是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的，B错误；这些氢原子总共可辐射出N＝＝6种不同频率的光，C正确；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.2 eV，大于金属铂的逸出功6.34 eV，能发生光电效应，D正确．‎ ‎6．[2019·湖南省益阳市、湘潭市调研]已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝，其中n＝2,3，….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第二激发态电离的光子的最大波长为(　　)‎ A．－ B．－ C．－ D．－ 答案：D 解析：第二激发态即第三能级，由题意可知E3＝，电离是氢原子从第三能级跃迁到最高能级的过程，需要吸收的最小能量为0－E3＝－，所以有－＝，解得λ＝－，D正确．‎ ‎7.‎ ‎[2019·河北省石家庄模拟]如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法正确的是(　　)‎ A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子的波长长 B．处于n＝4的定态时电子的轨道半径r4比处于n＝3的定态时电子的轨道半径r3小 C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小 D．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子可以使逸出功为2.5 eV的金属发生光电效应 答案：A 解析：由题图可知，从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光子能量E1＝0.66 eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量E2＝1.89 eV，根据E＝hν可知光子能量越小，光子频率越小，光子的波长越大，其中E2＝1.89 eV<2.5 eV，所以从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子不能使逸出功为2.5 eV的金属发生光电效应，A正确，D错误；根据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于n＝4的定态时电子的轨道半径r4比处于n＝3的定态时电子的轨道半径r3大，B错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子向外辐射光子，能量减小，根据＝可知，电子的动能增大，C错误．‎ ‎8.‎ 如图所示为氢原子的能级图，对于处在n＝4能级的大量氢原子，下列说法正确的是(　　)‎ A．这群氢原子向低能级跃迁时一共可以辐射出4种不同频率的光子 B．处在n＝4能级的氢原子可以吸收任何一种光子而跃迁到高能级 C．这群氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时向外辐射的光子的波长最长 D．这群氢原子辐射的光子中如果只有两种能使某金属发生光电效应，则该金属的逸出功W0应满足10.2 eV3.10 eV，不在可见光范围内，A错误；处于基态的氢原子电离要吸收13.6 eV的能量，C 错误；大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，先从n＝4能级分别向下面的三个能级各画一条线，可画三条，再从n＝3能级出发，分别向下面两个能级各画一条线，可画两条，再从n＝2能级出发，向下面一能级画一条线，可画一条，则总共可画6条，即能发出6种频率的光子，B正确；处于n＝2能级的氢原子，吸收2.86 eV能量的光子，－3.4 eV＋2.86 eV＝－0.54 eV，跃迁到n＝5能级，选项D正确．‎ ‎13．[2019·洛阳模拟]氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV，大量氢原子处于某一激发态，在这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子的能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为Emin，这些光子中有m种不同的频率，已知En＝(n＝1,2,3，…)，则(　　)‎ A．Emin＝0.31 eV，m＝10‎ B．Emin＝0.31 eV，m＝6‎ C．Emin＝0.51 eV，m＝10‎ D．Emin＝0.51 eV，m＝6‎ 答案：A 解析：频率最大的光子的能量为－0.96E1，即En－(－13.6 eV)＝－0.96×(－13.6 eV)，解得En＝－0.54 eV，即n＝5，故m＝C＝10，频率最小的光子的能量为Emin＝E5－E4＝－－＝0.31 eV，故A正确．‎ ‎14．[2019·广州模拟](多选)氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是(　　)‎ A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级 答案：CD 解析：根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此A选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确．‎ ‎15．从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径的数量级是10－‎15 m．其中正确的是(　　)‎ A．①②③ B．①③④‎ C．①②④ D．①②③④‎ 答案：B 解析：α粒子散射实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大角度的偏转，并有极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的几乎被反弹回来，则从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径的数量级是10－‎15 m，不能说明金原子是球体，B正确．‎ ‎16．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是(　　)‎ A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线 B．原子的特征谱线可能是原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的 C．可以用原子的特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分 D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据 答案：D 解析：每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质，所以A正确；原子的特征谱线可能是原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的，B正确；利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，不可以深入了解原子的内部结构，所以C正确，D错误．‎ 课时测评 综合提能力　课时练　赢高分 ‎1.(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验 B．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子 C．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一 D．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大 答案：BC 解析：玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，玻尔的原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，故A错误；普朗克能量量子化理论：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，故B正确；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一，故C正确；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故D错误．‎ ‎2.‎ 如图所示为氢原子的能级图，在具有下列能量的光子或者电子中，不能使基态氢原子吸收能量而发生跃迁的是(　　)‎ A．13 eV的光子 B．13 eV的电子 C．10.2 eV的光子 D．10.2 eV的电子 答案：A 解析：13 eV的光子的能量小于基态的电离能，又不等于基态与其他激发态间的能量差，该光子不会被吸收，电子与氢原子碰撞，可以把一部分或全部能量传递给氢原子，而使其发生跃迁，所以13 eV的电子和10.2 eV的电子都可以被吸收.10.2 eV 的光子正好等于n＝1能级和n＝2能级的能量差，可以被氢原子吸收发生跃迁．所以不能使基态氢原子吸收能量而发生跃迁的是A.‎ ‎3．(多选)氢原子的部分能级如图所示，已知可见光子能量 在1.62 eV到3.11 eV之间，由此可推知，氢原子(　　)‎ A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光一定为可见光 C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D．大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出两种可见光 答案：AD 解析：由高能级向n＝1能级跃迁，最少能量为10.2 eV，高于可见光频率，A正确；从高能级向n＝2能级跃迁，能量范围是1.89 eV～3.4 eV，有可能比可见光能量高，B错误；从高能级向n＝3能级跃迁，能量范围是0.66 eV～1.51 eV，频率低于可见光，C错误；从n＝4能级向低能级跃迁时，4→2和3→2产生两种可见光，D正确．‎ ‎4．(多选)关于光谱，下列说法正确的是(　　)‎ A．各种原子的发射光谱都是线状谱 B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的 C．由于各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同 D．根据各种原子发光的特征谱线进行光谱分析，可以鉴别物质和确定物质的组成成分 答案：ACD 解析：各种原子的发射光谱都是线状谱，都有一定的特征，也称特征谱线，是因原子结构不同，导致原子光谱也不相同，因而可以通过原子发光的特征谱线来确定和鉴别物质，称为光谱分析．故A、C、D正确，B错误．‎ ‎5．氢原子发出a、b两种频率的光，经三棱镜折射后的光路如图所示，若a光是由能级n＝5向n＝2跃迁时发出的，则b光可能是(　　)‎ A．从能级n＝4向n＝3跃迁时发出的 B．从能级n＝4向n＝2跃迁时发出的 C．从能级n＝6向n＝3跃迁时发出的 D．从能级n＝6向n＝2跃迁时发出的 答案：D 解析：由光路图知，b光的折射率大于a光的折射率，所以b光的光子能量大于a光的光子能量，a光是由能级n＝5向n＝2跃迁时发出的，从能级n＝4向n＝3跃迁时发出的光子能量小于a光的光子能量，故A错误；从能级n＝4向n＝2跃迁时发出的光子能量小于a光的光子能量，故B错误；从能级n＝6向n＝3跃迁时发出的光子能量小于a光的光子能量，故C错误；从能级n＝6向n＝2跃迁时发出的光子能量大于a光的光子能量，故D正确．‎ ‎6.‎ ‎[2019·辽宁沈阳郊联体模拟]根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为(　　)‎ A．13.6 eV　　 B．3.4 eV C．12.75 eV D．12.09 eV 答案：C 解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，说明氢原子从n＝1能级跃迁到n＝4能级上，所以照射氢原子的单色光的光子能量E＝E4－E1＝12.75 eV，C正确．‎ ‎7．[2019·湖南永州模拟]如图所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱，已知谱线a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b是氢原子在下列哪种情形下跃迁时的辐射光(　　)‎ A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级 B．从n＝5能级跃迁到n＝2能级 C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级 D．从n＝5能级跃迁到n＝3能级 答案：B 解析：谱线a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b比a的波长略短，则b光的频率比a光的频率略高，其光子的能量比a光光子的能量略大，所以谱线b是氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，B正确．‎ ‎8．[2019·天津六校联考]‎ 如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是(　　)‎ A．若已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线在可见光范围内的有2条 B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能增加 C．处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3(λ1>λ2>λ3)的三条谱线，则λ1＝λ2＋λ3‎ D．若处于第2能级状态的氢原子向基态跃迁时辐射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光也一定能使此金属板发生光电效应 答案：A 解析：若已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线，对应的能量分别为ΔE1‎ ‎＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，ΔE2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV，ΔE3＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，ΔE4＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，ΔE5＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，ΔE6＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，在可见光范围内的有2条，故A正确；当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，运动半径减小，则氢原子的电势能减小，而根据k＝m可知，电子的动能增加，故B错误；处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3(λ1>λ2>λ3)的三条谱线，则有hν3＝hν2＋hν1，且λ＝，因此h＝h＋h，即＝＋，故C错误；若处于第2能级状态的氢原子跃迁后辐射出的光能使某金属板发生光电效应，由于从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光的能量小于第2能级状态的氢原子向基态跃迁辐射出的光的能量，不一定能使此金属板发生光电效应．故D错误．‎ ‎9．每种原子都有自己的特征谱线，所以运用光谱分析可以鉴别物质和进行深入研究．氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为：＝(n＝3,4,5，…)，E1为氢原子基态能量，h为普朗克常量，c为光在真空中的传播速度．锂离子Li＋的光谱中某个线系的波长可归纳成一个公式：＝(m＝9,12,15，…)，E′1为锂离子Li＋基态能量，经研究发现这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同．由此可以推算出锂离子Li＋基态能量与氢原子基态能量的比值为(　　)‎ A．3 B．6‎ C．9 D．12‎ 答案：C 解析：因为锂离子线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同，则可知对应的各个波长都是相同的，由数学知识可知＝，可得E′1＝9E1，故选C.‎ ‎10．[2019·湖北七市州联考](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从n＝5能级跃迁到n＝1能级时产生的 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能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量 答案：AB 解析：10种光子中波长最短的就是频率(能量)最大的，是从n＝5能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子，A正确；10种光子中，从激发态跃迁到n＝1能级辐射出的光子有四种，分别为从n＝5、4、3、2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子，它们都属于莱曼系，B正确；使n＝5能级的氢原子电离至少要0.54 eV的能量，C错误；从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量为10.20 eV，而从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量为1.89 eV，D错误．‎ ‎11．[2019·江西南昌模拟]已知氢原子的基态能量为－E1，激发态能量为En＝－，其中n＝2,3,4….已知普朗克常量为h，则下列说法正确的是(　　)‎ A．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小 B．基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为 (m为电子质量)‎ C．大量处于n＝3的激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出3种不同频率的光 D．若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁所产生的光子能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时所产生的光子也一定能使该金属发生光电效应 答案：C 解析：‎ 氢原子由基态跃迁到激发态时，氢原子吸收光子，能量增大，轨道半径增大，根据k＝m知，电子动能减小，而其电势能增大，故A错误；基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，则电子电离后的最大初动能为Ekm＝hν－E1，因此电子最大速度大小为 ，故B错误；根据C＝3知，这些氢原子可能辐射出三种不同频率的光子，故C正确；若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时所产生的光子能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时所产生的光子能量小于从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射的能量，不一定能使该金属发生光电效应，故D错误．‎ ‎12．[2019·湖南长沙长郡中学入学考试]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________(填“释放”或“吸收”)能量．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，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ν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　 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，需要吸收能量．氢原子的基态能量为E1(E1<0)，则基态氢原子的电离能为－E1.根据能量守恒定律得hν＋E1＝mv2，解得电离后电子的速度大小为v＝.‎