2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 核心素養(yǎng)提升練三十四 12.2 原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜（含解析）新人教版

《2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 核心素養(yǎng)提升練三十四 12.2 原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜（含解析）新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 核心素養(yǎng)提升練三十四 12.2 原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜（含解析）新人教版（11頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、原子結(jié)構(gòu)　氫原子光譜 (45分鐘　97分) (20分鐘　48分) 　選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，均為單選題) 1.盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示意圖是 (　　) 【解析】選D。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是離金原子核遠(yuǎn)的α粒子偏轉(zhuǎn)角度小，離金原子核近的α粒子偏轉(zhuǎn)角度大，正對(duì)金原子核的α粒子被彈回，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 2.(2019·秦皇島模擬)如圖所示，+Q表示金原子核，α粒子射向金核時(shí)被散射，其偏轉(zhuǎn)軌道可能是圖中的 (　　) A.b　　　 B.c　　　 C.d　　 　D.e 【解析】選B。在α粒子的散射現(xiàn)象中粒子所受金原子核

2、的作用力是斥力，故斥力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，顯然只有c符合要求，而b是不帶電的，對(duì)于e則是帶負(fù)電，而d是不可能出現(xiàn)此軌跡的，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.在分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，不考慮電子對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，這是因?yàn)棣亮Ｗ优c電子 (　　) A.不會(huì)相遇 B.不發(fā)生相互作用 C.發(fā)生的相互作用可以忽略 D.發(fā)生的相互作用可以相互抵消 【解析】選C。盧瑟福在分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，認(rèn)為電子不會(huì)對(duì)α粒子偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，其主要原因是電子的質(zhì)量很小，α粒子與電子發(fā)生的相互作用可以忽略，就算碰到，也不會(huì)引起明顯的偏轉(zhuǎn)；故C項(xiàng)正確，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【加固訓(xùn)練】 　　根據(jù)盧瑟福提出

3、的原子核式結(jié)構(gòu)模型解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)，使極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是 (　　) A.原子核對(duì)α粒子的庫(kù)侖引力 B.原子核對(duì)α粒子的庫(kù)侖斥力 C.核外電子對(duì)α粒子的庫(kù)侖引力 D.核外電子對(duì)α粒子的庫(kù)侖斥力 【解析】選B。α粒子和電子之間有相互作用力，它們接近時(shí)就有庫(kù)侖引力作用，但由于電子的質(zhì)量只有α粒子質(zhì)量的，α粒子與電子碰撞就像一顆子彈與一個(gè)灰塵碰撞一樣，α粒子質(zhì)量大，其運(yùn)動(dòng)方向幾乎不改變，原子核對(duì)α粒子的庫(kù)侖斥力較大，且原子核質(zhì)量較大，導(dǎo)致極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.不同元素都有自己獨(dú)特的光譜線，這是因?yàn)楦髟氐?(　　) A.原子序

4、數(shù)不同　　　　 B.原子質(zhì)量數(shù)不同 C.激發(fā)源能量不同 D.原子能級(jí)不同 【解析】選D。當(dāng)原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差。由于原子的能級(jí)是分立的，所以放出光子的能量也是分立的，這就是產(chǎn)生原子光譜的原因；由于不同元素的能級(jí)差不同，故每種元素都有自己獨(dú)特的光譜線，故A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 5.(2019·石家莊模擬)以下說法中，不屬于玻爾所提出的原子模型理論的是 (　　) A.原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做圓周運(yùn)動(dòng)，但不向外輻射能量 B.原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道分布是不連續(xù)的

5、 C.電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子 D.電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率 【解析】選D。原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，故A項(xiàng)正確；原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，故B項(xiàng)正確；電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子，故C項(xiàng)正確；電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率由能級(jí)差值決定，與電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率無(wú)關(guān)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；本題選不屬于玻爾所提出的原子模型理論的，故選D。 6.處于激發(fā)態(tài)的原子，如果在入射光子的電磁場(chǎng)的影響下，從高

6、能態(tài)向低能態(tài)躍遷，同時(shí)兩個(gè)狀態(tài)之間的能量差以光子的形式輻射出去，這種輻射被稱為受激輻射。原子發(fā)生受激輻射時(shí)，發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強(qiáng)，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理。發(fā)生受激輻射時(shí)，產(chǎn)生激光的原子的總能量En、電子的電勢(shì)能Ep、電子的動(dòng)能Ek的變化情況是 (　　) A.En減小、Ep增大、Ek減小 B.En減小、Ep減小、Ek增大 C.En增大、Ep減小、Ek減小 D.En增大、Ep增大、Ek增大 【解析】選B。原子發(fā)生受激輻射時(shí)，向外輻射能量，可知原子總能量En減小。根據(jù)玻爾理論可知，氫原子的高能級(jí)軌道距離原子核比較遠(yuǎn)，所以氫原子發(fā)生輻射時(shí)，電子

7、的運(yùn)動(dòng)軌道半徑變小。由于原子核對(duì)電子的庫(kù)侖力做正功，故電子的電勢(shì)能 Ep減小、動(dòng)能 Ek增大，故B項(xiàng)正確。 7.(2019·武漢模擬)根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級(jí)公式為En=(n為能級(jí)，A為基態(tài)能量)，一個(gè)氫原子中的電子從n=4的能級(jí)直接躍遷到基態(tài)，在此過程中 (　　) A.氫原子輻射一個(gè)能量為的光子 B.氫原子輻射一個(gè)能量為-的光子 C.氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最大的光子能量為 D.氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最大的光子能量為- 【解析】選B。一個(gè)氫原子中的電子從n=4的能級(jí)直接躍遷到基態(tài)的過程中，只能向外輻射一個(gè)光子；由玻爾理論可知輻射的光子的能量：E=E

8、4-E1=-A=-，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8.用波長(zhǎng)為λ0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅有波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三條譜線，且λ1>λ2>λ3，則 (　　) A.λ0=λ1　　　　　　　　　 B.λ0=λ2+λ3 C.=+ D.=+ 【解析】選C。用波長(zhǎng)為λ0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三條譜線，因λ1>λ2>λ3，則三條譜線中的λ1最大，則頻率最小，且λ3=λ0，h+h=h=h，化簡(jiǎn)，則有：=+，故A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。 【加固訓(xùn)練】 　　原子從a能級(jí)狀態(tài)躍遷到b能級(jí)狀態(tài)時(shí)

9、發(fā)射波長(zhǎng)為λ1的光子；原子從b能級(jí)狀態(tài)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)吸收波長(zhǎng)為λ2的光子，已知λ1>λ2。那么原子從a能級(jí)狀態(tài)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)將要 (　　) A.發(fā)出波長(zhǎng)為λ1-λ2的光子 B.發(fā)出波長(zhǎng)為的光子 C.吸收波長(zhǎng)為λ1-λ2的光子 D.吸收波長(zhǎng)為的光子 【解析】選D。由題意，原子從a能級(jí)狀態(tài)躍遷到b能級(jí)狀態(tài)時(shí)發(fā)射光子，說明a能級(jí)高于b能級(jí)；原子從b能級(jí)狀態(tài)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)吸收光子，說明c能級(jí)高于b能級(jí)；據(jù)題意，λ1>λ2，根據(jù)光子能量公式E=h得知，從a能級(jí)躍遷到b能級(jí)時(shí)發(fā)射的光子能量小于從b能級(jí)躍遷到c能級(jí)時(shí)吸收的光子能量，根據(jù)玻爾理論可知，c能級(jí)高于a能級(jí)，所以原子從a能

10、級(jí)狀態(tài)躍遷到c能級(jí)狀態(tài)時(shí)將要吸收光子。根據(jù)玻爾理論得：a→b：Ea-Eb=h；b→c：Ec-Eb=h；a→c：Ec-Ea=h；聯(lián)立三式得， λ=。 (25分鐘　49分) 　選擇題(本題共7小題，每小題7分，共49分，其中9、10為單選題，11～16為多選題) 9.(2019·上饒模擬)圖中畫出了氫原子的4個(gè)能級(jí)，并注明了相應(yīng)的能量E。處在n=4的能級(jí)的1 200個(gè)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光子。若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的，已知金屬鉀的逸出功為2.22 eV。則在此過程中發(fā)

11、出的光子，能夠從金屬鉀的表面 打出光電子的光子數(shù)為 (　　) A.2 200　　 B.2 000　　 C.1 600　 　D.2 400 【解析】選C。根據(jù)題中所給信息，處在量子數(shù)為4的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的，即向量子數(shù)為2、3的激發(fā)態(tài)和基態(tài)各躍遷1 200×=400個(gè)，發(fā)出光子400×3=1 200個(gè)；同理，處在量子數(shù)為3的激發(fā)態(tài)的400個(gè)氫原子躍遷到量子數(shù)為2的激發(fā)態(tài)和基態(tài)的原子數(shù)都是400×=200個(gè)，發(fā)出光子200×2=400個(gè)；處在量子數(shù)為2的激發(fā)態(tài)的400+200=600個(gè)氫原子躍遷到基態(tài)的原子數(shù)是600×1=6

12、00個(gè)，發(fā)出光子600個(gè)。處在n=4的能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)能發(fā)出不同光電子的數(shù)目為=6種，n=4躍遷到n=3輻射的光子能量為0.66 eV，n=3躍遷到n=2輻射的光子能量為1.89 eV，均小于2.22 eV，不能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)，其他四種光子能量都大于2.22 eV，所以在此過程中能夠從金屬鉀的表面打出光電子的光子數(shù)為1 600個(gè)，故C項(xiàng)正確。 【加固訓(xùn)練】 　　氫原子能級(jí)如圖，當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656 nm。以下判斷正確的是 (　　) A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656 nm B.用波長(zhǎng)為325 nm

13、的光照射，可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級(jí) C.一個(gè)處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線 D.用波長(zhǎng)為633 nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí) 【解析】選D。能級(jí)間躍遷輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，能級(jí)差越大，輻射的光子頻率越大，波長(zhǎng)越小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由Em-En=h可知，B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；一個(gè)處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生2種譜線，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。 10.不同色光的光子能量如表所示。氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖所示。 色光 紅 橙 黃 綠 藍(lán)-靛 紫 光子能量 范圍(eV) 1.61～ 2.00 2.

14、00～ 2.07 2.07～ 2.14 2.14～ 2.53 2.53～ 2.76 2.76～ 3.10 大量處于n=4能級(jí)的氫原子，發(fā)射出的光的譜線在可見光范圍內(nèi)， 其顏色分別為 (　　) A.紅、藍(lán)-靛 B.紅、紫 C.橙、綠 D.藍(lán)-靛、紫 【解析】選A。大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子，能夠發(fā)出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六種光子，對(duì)照表格，1.89 eV和 2.55 eV屬于可見光，則1.89 eV的光子為紅光，2.55 eV的光子為藍(lán)-靛， 故A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。

15、11.關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)和盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是(　　) A.α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核的組成 B.利用α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的半徑 C.少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，盧瑟福認(rèn)為是環(huán)境的影響 D.能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過原子時(shí)離原子核較近的α粒子 【解析】選B、D。根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，而并不是揭示了原子核的組成，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；利用α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，極少數(shù)大角度偏轉(zhuǎn)，可以估算原子核的半徑，故B項(xiàng)正確；能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過原子時(shí)離原子核較近的α粒子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 【加固訓(xùn)練】 　　(多選)α粒子散射實(shí)

16、驗(yàn)結(jié)果表明 (　　) A.原子中絕大部分是空的 B.原子中全部正電荷都集中在原子核上 C.原子內(nèi)有中子 D.原子的質(zhì)量幾乎全部都集中在原子核上 【解析】選A、B、D。α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°而被反彈回來。盧瑟福根據(jù)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型：原子中絕大部分是空的，全部正電荷都集中在原子核上，質(zhì)量幾乎全部集中在原子核上，故A、B、D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 12.(2018·福州模擬)氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說法中正

17、確的是 (　　) A.核外電子受力變小 B.原子的能量減小，電子的動(dòng)能增大 C.氫原子要吸收一定頻率的光子 D.氫原子要放出一定頻率的光子 【解析】選B、D。根據(jù)F=得，軌道半徑減小，則核外電子受力變大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；從距核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道過程中，能級(jí)減小，總能量減小，根據(jù)=知，電子的動(dòng)能增大，故B項(xiàng)正確；從距核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道過程中，總能量減小，要放出一定頻率的光子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 13.μ子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為μ氫原子(bydrogen　muonatom)。它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為μ氫原子的能級(jí)示意圖，假定光子能量為E

18、的一束光照射容器中大量處于n=2能級(jí)的μ氫原子，μ氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且頻率依次增大，則 (　　) A.μ氫原子吸收光子后處于n=5能級(jí) B.μ氫原子吸收光子后處于n=4能級(jí) C.E等于h(ν6-ν4) D.E等于h(ν5-ν2) 【解析】選B、C。μ子吸收能量后從n=2能級(jí)躍遷到較高m能級(jí)，然后從m能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，若從m能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),如果直接躍遷到基態(tài)n=1能級(jí)，則輻射的能量最大，否則躍遷到其他較低的激發(fā)態(tài)時(shí)μ子仍不穩(wěn)定，將繼續(xù)向基態(tài)和更低的激發(fā)態(tài)躍遷，即1、2、3…m任意兩個(gè)軌道之間都可以產(chǎn)生一種頻率的輻射光，故總

19、共可以產(chǎn)生的輻射光子的種類n==6，解得：m=4，即μ子吸收能量后先從n=2能級(jí)躍遷到n=4能級(jí)，然后從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；輻射的光子按能量從小到大的順序排列為能級(jí)4到能級(jí)3，能級(jí)3到能級(jí)2，能級(jí)4到能級(jí)2，能級(jí)2到能級(jí)1，能級(jí)3到能級(jí)1，能級(jí)4到能級(jí)1。所以能量E與hν3相等，也等于h(ν1+ν2)，也等于h(ν6-ν4)，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 14.(2018·池州模擬)如圖是玻爾為解釋氫原子光譜畫出的氫原子能級(jí)示意圖。一群氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)時(shí)，以下說法符合玻爾理論的有 (　　) A.電子軌道半徑減小，動(dòng)能增大 B.氫

20、原子躍遷時(shí)，可產(chǎn)生連續(xù)光譜 C.由n=4躍遷到n=1時(shí)發(fā)出光子的頻率最小 D.金屬鉀的逸出功為2.21 eV，能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線有4條 【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)： (1)根據(jù)電子軌道半徑的變化，結(jié)合庫(kù)侖引力提供向心力分析電子動(dòng)能的變化。 (2)能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，能級(jí)差越大，輻射的光子頻率越大。 (3)根據(jù)輻射的光子能量與逸出功的關(guān)系，判斷能否發(fā)生光電效應(yīng)。 【解析】選A、D。電子的軌道半徑減小，根據(jù)k=m知，電子的動(dòng)能增大，故A項(xiàng)正確；氫原子躍遷時(shí)，輻射的光子能量等于兩能級(jí)的能級(jí)差，由于能級(jí)差是量子化的，則輻射的光子頻率是量子化的

21、，不是連續(xù)光譜，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于n=4和n=1間的能級(jí)差最大，輻射的光子頻率最大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；一群氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，能輻射6種不同頻率的光子，從n=4躍遷到n=1，n=3躍遷到n=1，n=2躍遷到n=1，n=4躍遷到n=2輻射的光子能量均大于金屬的逸出功，則能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線有4條，故D項(xiàng)正確。 15.可見光光子的能量在1.61～3.10 eV范圍內(nèi)。若氫原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，根據(jù)氫原子能級(jí)圖(如圖所示)可判斷 (　　) A.從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)時(shí)發(fā)出可見光 B.從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)發(fā)出可見光 C.從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)發(fā)出可見光 D.從n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)發(fā)出可見光 【解析】選B、C。n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)時(shí)釋放出光子能量為0.66 eV，不在可見光范圍，A錯(cuò)誤。n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)釋放出光子能量為1.89 eV，在可見光范圍，B正確。n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)釋放出光子能量為2.55 eV，在可見光范圍，C正確。n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)釋放出光子能量12.75 eV，不在可見光范圍，D錯(cuò)誤。 - 11 -