粤教版高中物理选修35课时练习第三章原子结构之谜章末质量评估Word文件下载.docx
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A.光电效应实验B.伦琴射线的发现
C.α粒子散射实验D.氢原子光谱的发现
光电效应实验说明了光的粒子性,伦琴射线的发现说明X射线是一种比光波波长更短的电磁波,氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出.C正确.
C
3.仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是( )
A.氢原子只有几个能级
B.氢原子只能发出平行光
C.氢原子有时发光,有时不发光
D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的
氢原子在不同的能级之间跃迁时,辐射出不同能量的光子,并且满足E=hν.能量不同,相应光子频率不同,体现在光谱上是一些不连续的亮线.
D
4.在卢瑟福提出原子核式结构的实验基础α粒子散射实验中,大多数α粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动,其较为合理的解释是( )
A.α粒子穿越金箔时距离原子核较近
B.α粒子穿越金箔时距离原子核较远
C.α粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力
D.α粒子穿越金箔时受到原子与电子的作用力构成平衡力
根据α粒子散射实验现象,卢瑟福提出了原子的核式结构,认为原子的中心有一个很小的核,聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量,当大多数α粒子穿越金箔时距离金原子核较远,所以受到原子核的作用力较小,大多数α粒子仍然沿着原来的方向运动,选项B正确.
B
5.根据玻尔理论,在氢原子中,量子数n越大,则( )
A.电子轨道半径越小B.核外电子运动速度越大
C.原子能量越大D.电势能越小
由rn=n2r1可知A错误;
氢原子在n能级的能量En与基态能量E1关系为En=
.因为能量E1为负值,所以n越大,则En越大,所以C正确;
核外电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供k
=
.可知rn越大,速度越小,则B错误;
由E=Ek+Ep可知D错误.
6.人们在研究原子结构时提出过许多模型,其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型,它们的模型示意图如图所示.下列说法中正确的是( )
A.α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关
B.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型,建立了核式结构模型
C.科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型,建立了枣糕模型
D.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型,建立了玻尔的原子模型
α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关,通过该实验,否定了枣糕模型,建立了核式结构模型,故B正确.
7.关于α粒子散射实验,下列说法中正确的是( )
A.绝大多数α粒子经过金箔后,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,动能减少,电势能减少
C.α粒子离开原子核的过程中,动能增大,电势能也增大
D.对α粒子散射实验的数据进行分析,可以估算出原子核的大小
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,只有极少数发生大角度的偏转.从α粒子散射实验数据可以估计出原子核的大小约为10-15m.由此可知A错误,D正确.
用极端法,设α粒子向金核射去,如图所示.可知α粒子接近原子核时,克服电场力做功,所以其动能减少,电势能增加;
当α粒子远离原子核时,电场力做功,其动能增加,电势能减少,所以选项B、C都错.
8.用紫外线照射一些物质时,会发生荧光效应,即物质发出可见光.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.先向高能级跃迁,再向低能级跃迁,且|ΔE1|<
|ΔE2|
B.先向高能级跃迁,再向低能级跃迁,且|ΔE1|>
C.两次均向高能级跃迁,且|ΔE1|>
D.两次均向低能级跃迁,且|ΔE1|<
物质原子吸收紫外线,由低能级向高能级跃迁,处于高能级的原子再向低能级跃迁,发出可见光,因紫外线光子能量大于可见光的光子能量,故|ΔE1|>
|ΔE2|,B正确.
9.氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态,设真空中的光速为c,则( )
A.吸收光子的波长为
B.辐射光子的波长为
C.吸收光子的波长为
D.辐射光子的波长为
由玻尔理论的跃迁假设,当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子,故A、C错;
由关系式ν=
和λ=
,得辐射光子的波长λ=
,故B错,D对.
10.处于n=3的激发态的大量氢原子向基态跃迁的过程中,只有一种光子不能使某金属W产生光电效应,则下列说法正确的是( )
A.不能使金属W产生光电效应的是从n=3激发态跃迁到基态发出的光子
B.不能使金属W产生光电效应的是从n=2激发态跃迁到基态发出的光子
C.若光子从n=4激发态跃迁到n=3激发态,一定不能使金属W产生光电效应
D.若光子从n=4激发态跃迁到n=2激发态,一定不能使金属W产生光电效应
只有光子能量大于金属逸出功时才能发生光电效应,从n=3能级向n=2能级跃迁时光子能量最小,A、B错误;
因E42>
E32,故可能发生光电效应,D错误;
E43<
E32,不能发生光电效应,C正确.
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
11.下列说法中,正确的是( )
A.汤姆生精确地测出了电子电荷量e=1.60217733×
10-19C
B.电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C.汤姆生油滴实验更重要的发现是:
电荷量是量子化的,即任何电荷量只能是e的整数倍
D.通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e的值,就可以确定电子的质量
密立根油滴实验测出了电子的电量,故A错误,B正确;
元电荷一个电量的单位,所有带电物体的电荷量均为元电荷电量的整数倍,是密立根发现的,故C错误,D正确.
BD
12.19世纪初,爱因斯坦提出光子理论,使得光电效应现象得以完美解释,玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的.关于光电效应和氢原子模型,下列说法正确的是( )
A.光电效应实验中,入射光足够强就可以有光电流
B.若某金属的逸出功为W0,该金属的截止频率为
C.保持入射光强度不变,增大入射光频率,金属在单位时间内逸出的光电子数将减小
D.一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁时,将向外辐射六种不同频率的光子
发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率,并不是光足够强,就能发生光电效应,故A错误;
金属的逸出功W0=hν,得ν=
,故B正确;
一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时,入射光的频率越高,单个光子的能量值越大,光子的个数越少,单位时间内逸出的光电子数就越少,故C正确;
一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁的过程中,根据C
=6,可知最多将向外辐射六种不同频率的光子,故D正确.
BCD
13.如图所示为氢原子能级示意图的一部分,根据玻尔理论,下列说法中正确的是( )
A.从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长
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,电子的动能增大
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2.5eV的金属发生光电效应
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=0.66eV,从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子能量E2=1.89eV,根据E=hν可知光子能量越小,光子频率小,光子的波长越大,其中E2=1.89eV<
2.5eV,所以从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子不能使得逸出功为2.5eV的金属发生光电效应,故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,故B错误;
从n=4能级跃迁到n=3能级,氢原子向外发射电子,能量减小,根据
可知,氢原子越大的半径减小,则电子的动能增大,故C正确.
AC
14.氢原子能级图的一部分如图所示,a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径,设在a、b、c三种跃迁过程中,放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc,则( )
A.λb=λa+λcB.
+
C.λb=λaλcD.Eb=Ea+Ec
Ea=E3-E2,Eb=E3-E1,Ec=E2-E1,所以Eb=Ea+Ec,D正确;
由ν=
得λa=
,λb=
,λc=
,取倒数后得到
,B正确.
三、非选择题(本题共4小题,共54分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.答案中必须明确写出数值和单位)
15.(12分)已知氢原子的能级公式En=-
eV(n=1,2,3…),某金属的极限波长恰等于氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级所发出的光的波长,现在用氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光去照射,则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏?
由题意可知:
E1=-13.6eV,E2=-3.4eV,E4=-0.85eV,
金属的逸出功W0=E4-E2=-0.85eV-(-3.4)eV=2.55eV,
氢原子由n=2能级跃迁到n=1的能级发出的光子能量
ΔE=E2-E1=-3.4eV-(-13.6)eV=10.2eV,
故用光子照射金属时光电子的最大初动能
Ekm=ΔE-W0=10.2eV-2.55eV=7.65eV.
7.65eV
16.(14分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n=3的激发态,已知氢原子处于基态时的能量为E1,则吸收光子的频率ν是多少?
当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时,可发出几条谱线?
辐射光子的能量分别为多少(答案用字母表示,已知普朗克常量h)?
据跃迁理论hν=E3-E1,
而E3=
E1,所以ν=
=-
.
由于是大量原子,可从n=3跃迁到n=1,从n=3跃迁到n=2,再从n=2跃迁到n=1,故应有三条谱线.
光子能量分别为E3-E1,E3-E2,E2-E1,即-
E1,-
E1.
见解析
17.(14分)氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV,氦离子能级的示意图如图所示,用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢原子.则
(1)氦离子发出的光子中,有几种能使氢原子发生光电效应?
(2)发生光电效应时,光电子的最大初动能最大是多少?
一群处于n=4能级的氦离子跃迁时,一共发出N=
=6种光子.
由频率条件hν=Em-En知6种光子的能量分别是
由n=4到n=3,hν1=E4-E3=2.6eV,
由n=4到n=2,hν2=E4-E2=10.2eV,
由n=4到n=1,hν3=E4-E1=51.0eV,
由n=3到n=2,hν4=E3-E2=7.6eV,
由n=3到n=1,hν5=E3-E1=48.4eV,
由n=2到n=1,hν6=E2-E1=40.8eV,
由发生光电效应的条件知,hν3、hν5、hν63种光子可使处于基态的氢原子发生光电效应.
(2)由光电效应方程Ek=hν-W0知,能量为51.0eV的光子使氢原子逸出的光电子最大初动能最大,将W0=13.6eV代入Ek=hν-W0,得Ek=37.4eV.
(1)3种
(2)37.4eV
18.(14分)氢原子基态能量E1=-13.6eV,电子绕核运动半径r1=0.53×
10-10m.En=
,rn=n2r1,当氢原子处于n=4激发态时:
(普朗克常量h=6.63×
10-34J·
s)
(1)求原子系统具有的能量;
(2)求电子在轨道上运动的动能;
(3)求电子具有的电势能;
(4)大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种?
其中最低频率为多少(结果保留两位有效数字)?
(1)根据氢原子能级公式E4=
=-0.85eV.
(2)由题意知r4=42r1,
根据库仑力提供向心力:
=m
,得
动能Ek4=
mv2=
=1.36×
10-19J≈0.85eV.
(3)由于E4=Ek4+Ep4,
所以电势能Ep4=E4-Ek4=-1.7eV.
(4)辐射光子的频率最多有
=6种,即
n=4→3,3→2,2→1,4→2,4→1,3→1.
能级差最小的是n=4→n=3,
所辐射的光子能量ΔE=hν=E4-E3=0.66eV,
解得ν≈1.6×
1014Hz.
(1)-0.85eV
(2)0.85eV (3)-1.7eV
(4)6种 1.6×
1014Hz
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- 粤教版 高中物理 选修 35 课时 练习 第三 原子结构 谜章末 质量 评估
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