搜索
1原子结构氢原子光谱1．(多选)(2016·内蒙古包头测评)如图所示为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C三个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是()A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数最少C．相同时间内放在C位置时观察到屏上的闪光次数最少D．放在C位置时观察不到屏上有闪光【解析】卢瑟福α粒子散射实验的结论是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度大于90°，甚至被弹回，则A、C正确．【答案】AC2．(多选)(2016·广东茂名模拟)有关原子结构，下列说法正确的是()A．玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律B．卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性C．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子D．卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”【解析】玻尔提出的原子模型成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱的实验规律；卢瑟福核式结构模型不能解释原子的稳定性；卢瑟福的α粒子散射实验表明原子具有核式结构，否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”；汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子．A、D正确，B、C错误．【答案】AD3．(2016·银川模拟)氢原子辐射出一个光子后，则()A．电子绕核旋转的半径增大B．电子的动能增大C．电子的电势能增大D．原子的能级值增大【解析】氢原子辐射出一个光子后，原子从高能级跃迁到低能级，能级值变小，电子绕核旋转的半径减小，库仑力对电子做正功，因此，电子的动能变大，电势能变小，选项B正确．【答案】B4.(多选)如图所示为氢原子能级图，可见光的能量范围为1.62eV～3.11eV，用可见光照射大量处于n＝2能级的氢原子，可观察到多条谱线，若是用能量为E的实物粒子轰击大量处于n＝2能级的氢原子，至少可观察到两条具有显著热效应的红外线，已知红外线的频率比可见光小，则实物粒子的能量E()2A．一定有4.73eVE1.62eVB．E的值可能使处于基态的氢原子电离C．E一定大于2.86eVD．E的值可能使基态氢原子产生可见光【解析】红外线光子的能量小于可见光光子的能量，用实物粒子轰击大量处于第2能级的氢原子，至少可观察到两种红外线光子，则说明处于第2能级的氢原子受激发后至少跃迁到第5能级．所以实物粒子的最小能量为E＝E5－E2＝－0.54eV－(－3.4eV)＝2.86eV，AC错误；因为E可以取大于或等于2.86eV的任意值，则BD正确．【答案】BD5．(2016·衡水调研)α粒子散射实验中，使α粒子发生散射的原因是()A．α粒子与原子核外电子碰撞B．α粒子与原子核发生接触碰撞C．α粒子发生明显衍射D．α粒子与原子核的库仑斥力作用【解析】α粒子与原子核外电子的作用是很微弱的．由于原子核的质量和电荷量很大，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子发生散射的原因是库仑力的作用，选项D正确．【答案】D6．(多选)α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，关于描述α粒子的有关物理量正确的是()A．动能最小B．电势能最小C．α粒子与金原子组成的系统能量最小D．α粒子所受金原子核的斥力最大【解析】α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，当α粒子最接近金原子核时，其动能最小，电势能最大；由库仑定律可知随着距离的减小，库仑力逐渐增大，故A、D正确．【答案】AD7．(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有()A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量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个轨道时，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【解析】ABC三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念．原子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．电子跃迁辐射或吸收的光子能量为hν＝Em－En，光子频率与电子绕核做圆周运动的频率无关．【答案】ABC8．氢原子从能量为Em的较高激发态跃迁到能量为En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m－EnhB．辐射光子的波长为m－EnhC．吸收光子的波长为chEm－EnD．辐射光子的波长为chEm－En【解析】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3子，由关系式hν＝Em－En得ν＝Em－Enh.又有λ＝cν，故辐射光子的波长为λ＝chEm－En，选项D正确．【答案】D9．(2016·福建福州八县联考)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝E1n2，其中n＝2,3，…用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A．－4hc3E1B．－2hcE1C．－4hcE1D．－9hcE1【解析】处于第一激发态时n＝2，故其能量E2＝E14，电离时吸收的能量ΔE＝0－E2＝－E14，而光子能量ΔE＝hcλ，则解得λ＝－4hcE1，C正确．【答案】C10．(2016·广东肇庆一模)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是()A．这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60eVD．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11eV【解析】这群氢原子能发出C23＝3种频率不同的光，从n＝3跃迁到n＝2所发出的光子能量最小，频率最低，波长最长，A错误．从n＝3跃迁到n＝1的光子能量最大，频率最高，B错误．由ΔE＝|E3－E1|＝12.09eV，照射到金属钠表面发出的光电子的最大初动能Ek＝ΔE－W0＝9.60eV，C正确，D错误．【答案】C二、非选择题11.(2016·南京模拟)氢原子的能级示意图如图所示，有一群处于n＝4能级的氢原子．如果原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：(1)这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？(2)从能级n＝4向n＝1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？4【解析】(1)共有3种频率的光能够使金属发生光电效应，分别从n＝3能级向n＝1能级、从n＝4能级向n＝1能级和从n＝2能级向n＝1能级跃迁释放的光子使金属产生光电效应．(2)从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出光子的能量ΔE＝E4－E1＝12.75eV该金属的逸出功W0＝E2－E1＝10.2eV根据光电效应方程ΔE＝Ek＋W0可知光电子最大初动能Ek＝ΔE－W0＝2.55eV.【答案】(1)3条(2)2.55eV12．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51eV，则：(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种不同频率的光子？【解析】(1)由跃迁公式得：hν＝E3－E1①ν＝cλ②由①②代入数据得：λ＝1.03×10－7m.(2)若要将基态原子电离：hν＝0－E1，代入数据得ν＝3.3×1015Hz.(3)光子种数N＝C23＝－2＝3种．【答案】(1)1.03×10－7m(2)3.3×1015Hz(3)3种13．在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子间的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e＝1.60×10－19C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r1＝0.53×10－10m、r2＝4r1，据此求：(1)电子分别在第1、2可能轨道运行时的动能(以eV为单位)；(2)当电子从第1可能轨道跃迁到第2可能轨道时，原子还需吸收10.2eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2)【解析】(1)电子所受静电力提供向心力ke2r2＝mv2r，故Ek＝12mv2＝ke22rEk1＝9.0×109－1922×0.53×10－10J＝13.6eVEk2＝14Ek1＝3.4eV(2)根据能量守恒，ΔEp＝ΔE＋(Ek1－Ek2)，故ΔEp＝20.4eV【答案】见解析