高考物理一轮复习课后练习39 原子结构（含答案解析）

2020版高考物理 全程复习课后练习39

原子结构

A．氢原子的发射光谱是连续谱

B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光

C．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的

D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关

A．原子的能量减少

B．原子的能量不变

C．核外电子受力变小

D．氢原子要吸收一定频率的光子

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

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

A．2、10、625、1 205

B．1 202、1 305、723、203

C．1 305、25、7、1

D．1 202、1 010、723、203

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

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 eV<W0≤12.09 eV

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

9.如图所示为氢原子能级示意图，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种不同频率的光，下列说法正确的是(　　)

A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

B．由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小

C．由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光最容易发生衍射现象

D．用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

A．－        B．－          C．－         D．－

11.一静止的原子核U发生了某种衰变，衰变方程为U→Th＋X，其中X是未知粒子，下列说法正确的是(　　)

A.U发生的是α衰变

B.U发生的是β衰变

C．衰变后新核Th和粒子X的动能相等

D．衰变后新核Th和粒子X的动量大小相等

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

13.氢原子在基态时轨道半径r1=0.53×10－10 m，能量E1=－13.6 eV，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？

14.氢原子基态能量E1=－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1=0.53×10－10 m．求氢原子处于n=4激发态时：

(1)原子系统具有的能量；

(2)电子在n=4轨道上运动的动能(已知能量关系En=E1，半径关系rn=n2r1，k=9.0×109 N·m2/C2，e=1.6×10－19 C)；

(3)若要使处于n=2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子(普朗克常量h=6.63×10－34 J·s)?

答案解析

解析：由于氢原子发射的光子的能量E=En－Em=E1－E1=E1，

所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特定频率的谱线，故A错误，B正确；

由于氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔原子理论知氢原子的能级也是不连续的，即是分立的，

故C错误；当氢原子从较高轨道第n能级跃迁到较低轨道第m能级时，

发射的光子的能量为E=En－Em=hν，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，

故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，D错误．

解析：从距核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，能级减小，总能量减小，所以A正确，

B错误；根据F=，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故C错误；

从距核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，总能量减小，

要放出一定频率的光子，故D错误．

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．

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．

解析：根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回．所以在相等时间内1处闪烁次数最多，2、3、4处越来越少，并且数据相差比较大，故C正确，A、B、D错误．

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．

解析：这群氢原子向低能级跃迁时能够辐射出6种不同频率的光子，A错误；氢原子从低能级向高能级跃迁时吸收的能量等于两能级的能量差，B错误；氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时向外辐射出的光子的频率最大，波长最短，C错误；如果这群氢原子辐射出的光子中只有两种能使某金属发生光电效应，则这两种光子分别是由氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级和氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射出的，由光电效应发生的条件可知，该金属的逸出功应满足E2－E1<W0≤E3－E1，即10.2 eV<W0≤12.09 eV，D正确．

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．

9.答案为：D；

解析：

由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；

由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项B错误；

由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，

最不容易发生衍射现象，选项C错误；

由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为10.20 eV >6.34 eV，

所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．

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．

11.答案为：AD；

解析：

 [A、B、根据衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒，则X的质量数为4，电荷数为2，即X为He，故核反应方程为α衰变，A正确，B错误．C、D、根据动量守恒得，系统总动量为零，则衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小，由于两个粒子的质量不同，则动能不同，C错误，D正确．故选AD.]

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．

13.解：

(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，

则k=.所以电子动能Ek1=mv==13.6 eV.

(2)因为E1=Ek1＋Ep1，所以Ep1=E1－Ek1=－13.6 eV－13.6 eV=－27.2 eV.

(3)设用波长为λ的光照射可使氢原子电离=0－E1.

所以λ=－=m≈9.14×10－8m.

14.解：

(1)由En=E1得E4==－0.85 eV.

(2)因为rn=n2r1，所以r4=42r1，由圆周运动知识得k=m，

所以Ek4=mv2== J≈0.85 eV.

(3)要使处于n=2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，

最小频率的电磁波的光子能量应为hν=0－，解得ν≈8.21×1014Hz.