2019届高考物理一轮复习课时规范练38《原子结构　玻尔理论》(含解析)

课时规范练38　原子结构　玻尔理论

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基础巩固组

1.(原子的核式结构)如图为α粒子散射实验装置示意图,α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四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数可能符合事实的是(　　)

A.1 305、25、7、1 B.202、405、625、825

C.1 202、1 010、723、203 D.1 202、1 305、723、203

答案A

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A处闪烁次数最多,其次是B、C、D三处,所以选项A正确。

2.(原子的核式结构)在α粒子散射实验中,电子对α粒子运动的影响可以忽略,这是因为与α粒子相比,电子(　　)

A.电荷量太小 B.速度太小

C.体积太小 D.质量太小

答案D

解析在α粒子散射实验中,由于电子的质量太小,电子的质量只有α粒子的,它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响,完全可以忽略。故D正确,A、B、C错误。

3.(多选)(原子的核式结构)

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,下列说法正确的是(　　)

A.动能先减小,后增大

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

答案AC

解析α粒子带正电荷,所以原子核对α粒子的电场力先做负功后正功,电势能先增大后减小,电场力先变大后变小,所以加速度先变大后变小。

4.(氢原子的能级及能级跃迁)(2017·陕西西安未央区期末)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2和ν3的三条谱线,且ν3>ν2>ν1,则(　　)

A.ν0<ν1 B.ν3=ν2+ν1

C.ν0=ν1+ν2+ν3 D.

答案B

解析大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱,这说明是从n=3能级向低能级跃迁,由n=3能级向n=1能级跃迁时,hν3=E3-E1;由n=2能级向n=1能级跃迁时,hν2=E2-E1;由n=3能级向n=2能级跃迁时,hν1=E3-E2;将以上三式变形可得hν3=hν2+hν1,即ν3=ν2+ν1,所以B正确,D错误;再根据氢原子理论可知,入射光频率ν0=ν3,所以A、C错误。

5.(氢原子的能级及能级跃迁)一群氢原子处于同一较高的激发态,它们向较低激发态或基态跃迁的过程中(　　)

A.可能吸收一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条暗线

B.可能发出一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条亮线

C.只吸收频率一定的光子,形成光谱中的一条暗线

D.只发出频率一定的光子,形成光谱中的一条亮线

答案B

解析处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁,能量减小,原子要发出光子,由于放出光子的能量满足hν=Em-En,处于较高能级的电子可以向较低的激发态跃迁,激发态不稳定可能继续向较低能级跃迁,所以原子要发出一系列频率的光子,故A、C、D错误,B正确。

6.(多选)(氢原子的能级及能级跃迁)(2017·江西南昌模拟)氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4 eV,氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的粒子中,能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是              (　　)

A.54.4 eV(光子) B.50.4 eV(光子)

C.48.4 eV(电子) D.42.8 eV(光子)

答案AC

解析由玻尔理论可知,基态的氦离子要实现跃迁,入射光子的能量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差,因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收;而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差,均可能被吸收。氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为:ΔE1=E∞-E1=0-(-54.4 eV)=54.4 eV,ΔE2=E4-E1=-3.4 eV-(-54.4 eV)=51.0 eV,ΔE3=E3-E1=-6.0 eV-(-54.4 eV)=48.4 eV,ΔE4=E2-E1=-13.6 eV-(-54.4 eV)=40.8 eV。故光子能量为54.4 eV、电子能量为48.4 eV可使氦离子从基态发生跃迁,故A、C正确。

7.(多选)(氢原子的能级及能级跃迁)(2017·福建厦门模拟)氢原子能级如图所示,一群原处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中(　　)

A.能释放六种频率不同的光子

B.由n=2能级跃迁到n=1能级释放的光子频率最小

C.释放的光子的最大能量为12.75 eV,最小能量为0.66 eV　

D.由n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子波长最长

答案AC

解析由题意,是因为一群原来处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程,根据=6知,辐射的光子频率为6种,选项A正确;由能级差公式Em-En=hν得,能级差越大,辐射光子的频率越大,因而由n=4能级跃迁到n=3能级释放的光子频率最小,选项B错误;由n=4向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大,数值为13.6 eV-0.85 eV=12.75 eV,由n=4向n=3能级跃迁辐射的光子能量最小,数值为-0.85 eV+1.51 eV=0.66 eV,选项C正确;根据能级差公式Em-En=hν得,能级差越大,辐射光子的频率越大,知从n=4直接跃迁到n=1时能级差最大,辐射光子频率最大,光子波长最小,选项D错误。〚导学号06400495〛

能力提升组

8.

(2017·江西赣州月考)红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体,利用其中的铬离子产生激光。铬离子的能级如图所示,E1是基态,E2是亚稳态,E3是激发态。若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体,使处于基态的铬离子受激发跃迁到E3,然后自发跃迁到E2,释放波长为λ2的光子,处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光。则这种激光的波长λ为(　　)

A. B. C. D.

答案A

解析通过题意可知有h=E3-E1,h=E3-E2和=E2-E1,联立得,解得λ=,所以选项A正确。〚导学号06400496〛

9.用能量为E0的光子照射基态氢原子,刚好可使该原子中的电子成为自由电子,这一能量E0称为氢的电离能。现用一频率为ν的光子能从基态氢原子中击出一电子(电子质量为m)。求:

(1)该电子在远离核以后速度的大小;

(2)其德布罗意波长λ。(普朗克常量为h)

答案(1)　(2)

解析(1)由能量守恒定律,hν=E0+mv2,解得:v=

(2)电子动量p=mv=m,

德布罗意波长λ=。

10.

如图为氢原子的能级图,氢原子从某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子。

(1)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?

(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。

答案(1)12.75 eV　(2)跃迁图见解析

解析(1)氢原子从某一能级跃迁到n=2的能级辐射出光子,那么一定是从大于n=2的能级跃迁的,辐射光子的频率满足

hν=Em-E2=2.55 eV,则Em=hν+E2=-0.85 eV,

结合题图知m=4。

基态氢原子要跃迁到m=4的能级,应吸收的能量为

ΔE=E4-E1=12.75 eV

所以最少给基态氢原子提供12.75 eV的能量。

(2)辐射跃迁图如图所示。

〚导学号06400497〛