高考物理一轮复习课时分层作业（四十五）原子结构含答案

课时分层作业(四十五)　原子结构

基础性题组

1．(多选)以下说法正确的是(　　)

A.卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构模型

B.原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的线状谱

C.汤姆孙通过对不同材料做阴极发出的射线研究，并研究光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更小的基本的物质单元

D.玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，该理论能解释大多数原子光谱的实验规律

2．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原子核的半径约是10－15 m，其中正确的是    (　　)

A．①②③         B．①③④

C.①②④          D．①②③④

3.氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为(　　)

A．12.09 eV    B．10.20 eV

C.1.89 eV    D．1.51 eV

4.

抗战疫情取得阶段性的胜利，2020年5月6日湖北省高三学生迎来了开学，学校校门口都设有红外测温仪，其原理是：被测物体辐射的电磁波只有红外线可被该测温仪捕捉，并转变成电信号．如图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV，当大量处于第5能级的氢原子向较低能级跃迁时，所辐射出的光子中能被红外测温仪捕捉到的光子频率种类有(　　)

A.1种    B．2种

C.3种    D．4种

5.

(多选)如图所示为氢原子的能级图．已知氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射出A光；当B光照射氢原子时，可以使处于n＝2能级的氢原子跃迁到n＝3能级．以下判断正确的是 (　　)

A.A光的波长小于B光的波长

B.A光比B光更容易发生衍射

C.A光光子的动量小于B光光子的动量

D.从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子可以使逸出功为1.88 eV的金属发生光电效应

综合性题组

6.

原子钟是利用原子跃迁产生固定频率的光进行计时的工具．中国在2020年6月发射了最后一颗北斗卫星，这也是中国北斗三号系统的“收官之星”，这些卫星都采用星载氢原子钟．如图为氢原子的能级图，用大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管中的遏止电压(也叫截止电压)为7.6 V，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.6×10－19 C，下列判断正确的是(　　)

A.电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6 eV

B.阴极K材料的逸出功为7.6 eV

C.阴极K材料的极限频率约为6.27×1014 Hz

D.氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应

7．(多选)如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出

功和极限频率．以下说法正确的是(　　)

丁

A.若b光为绿光，c光可能是紫光

B．若a光为绿光，c光可能是紫光

C．若b光光子能量为2.81 eV，用它照射由金属铷构成的阴极，产生的大量具有最大初动能的光电子去轰击大量处于n＝3激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光

D．若b光光子能量为2.81 eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光

课时分层作业(四十五)　原子结构

1．解析：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型，故A正确；根据光谱的特点可知，原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的线状谱，故B正确；汤姆孙通过对不同材料做阴极发出的射线研究，并研究光电效应等现象，发现了电子，并说明电子是原子的组成部分，是比原子更小的基本的物质单元，故C正确；玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，该理论较好地解释了氢光谱，但不能解释大多数原子光谱的实验规律，故D错误．

答案：ABC

2．解析：α粒子的散射现象的实验结果表明，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°，有的几乎达到180°而被反弹回来．这说明原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，质量很大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核高速运动，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，原子核的半径约是10－15 m，不能说明金原子是球体，故B正确，A、C、D错误．

答案：B

3．解析：本题考查原子的能级跃迁问题，体现了模型建构的核心素养．

由题图数据分析可知，只有氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内，所以处于基态(n＝1)的氢原子最少也要跃迁到n＝3能级，氢原子吸收的能量最小为ΔE＝E3－E1＝12.09 eV，故选A.

答案：A

4．解析：根据＝＝10种知，大量处于n＝5的氢原子向低能级跃迁时，可能发出10种不同频率的可见光．根据能级的跃迁满足hν＝Em－En，得跃迁产生的光子能量分别是13.06 eV，12.75 eV，12.09 eV，10.2 eV，2.86 eV，2.55 eV，1.89 eV，0.97 eV，0.66 eV，0.31 eV.由于红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV，所以能被红外测温仪捕捉的光子能量有0.97 eV，0.66 eV，0.31 eV，共3种，故C正确，A、B、D错误．

答案：C

5．解析：氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级的能级差大于从n＝2能级跃迁到n＝3能级时的能级差，根据Em－En＝hν＝h知，A光的波长小于B光的波长，故A正确；波长越长的光越容易发生衍射，所以B光更容易发生衍射，故B错误；根据p＝，可知A光光子的动量大于B光光子的动量，故C错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子的能量E32＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV>1.88 eV，可知能使逸出功为1.88 eV的金属发生光电效应，故D正确．

答案：AD

6．解析：因遏止电压为U0＝7.6 V，根据动能定理可知，光电子的最大初动能Ekm＝eU0，光电子的最大初动能为7.6 eV，故A错误；根据光电效应方程，可知，W0＝hν－Ekm，而hν＝E2－E1；因此W0＝10.2 eV－7.6 eV＝2.6 eV，故B错误；因逸出功W0等于hν0，则材料的极限频率ν0＝＝ Hz≈6.27×1014 Hz，故C正确；从n＝4能级跃迁到n＝2能级，释放能量为ΔE＝3.4 eV－0.85 eV＝2.55 eV<2.6 eV，因此发射出的光照射该光电管阴极K时，不能发生光电效应，故D错误．

答案：C

7．解析：本题考查能级跃迁理论及根据I － U图像分析光电效应现象．由光电效应方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek联立有eUc＝hν－W0，即光子照射同一金属时，只要遏止电压一样，说明光子的频率一样，遏止电压越大，光子的频率越大，因此可知b光和c光的频率相同且大于a光的频率，故A错误，B正确；b光照射金属铷，产生光电子的最大初动能为Ek＝2.81 eV－2.13 eV＝0.68 eV，用光电子轰击氢原子，氢原子可以只吸收电子的部分能量而发生跃迁，因此处于n＝3能级的氢原子吸收的能量为ΔEk＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，这时氢原子处在n＝4的能级，向低能级跃迁可辐射＝6种不同频率的光，故C正确；若用b光照射氢原子，氢原子只能吸收能量恰好为能级之差的光子，2.81 eV不满足该条件，因此此光子不被吸收，故D错误．

答案：BC