【紅對(duì)勾】2014屆高三物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)42 原子結(jié)構(gòu)

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1、 課時(shí)作業(yè)42　原子結(jié)構(gòu) 時(shí)間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．(2012·北京理綜)一個(gè)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，該氫原子(　　) A．放出光子，能量增加　　　 B．放出光子，能量減少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少 解析：由玻爾原子模型、躍遷的特點(diǎn)，由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷過程中能量減少，減少的能量以光子形式放出，選項(xiàng)B正確． 答案：B 2．(2012·江蘇高考)如右圖所示是某原子的能級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光．在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是(　　)

2、 解析：由En＝、h＝ΔE及能級(jí)躍遷圖可得a光的波長(zhǎng)最短，b光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，選項(xiàng)C正確． 答案：C 3．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，右圖中虛線表示原子核所形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線，實(shí)線表示一個(gè)α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，在α粒子從a 運(yùn)動(dòng)到b，再運(yùn)動(dòng)到c的過程中．下列說法中正確的是(　　) A．動(dòng)能先增大，后減小 B．電勢(shì)能先減小，后增大 C．電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零 D．加速度先變小，后變大 解析：α粒子從a到b，受排斥力作用，電場(chǎng)力做負(fù)動(dòng)，動(dòng)能減少，電勢(shì)能增大；α粒子從b再運(yùn)動(dòng)到c，電場(chǎng)力做正功．動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少；到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，由于a、c在同一等勢(shì)面上

3、，所以從a到c，總功為零．故A、B錯(cuò)，C對(duì)．α粒子從a到b，場(chǎng)強(qiáng)增大，加速度增大；從b到c，場(chǎng)強(qiáng)減小，加速度減?。蔇錯(cuò)． 答案：C 4．氫原子輻射出一個(gè)光子后，則(　　) A．電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大 B．電子的動(dòng)能增大 C．氫原子的電勢(shì)能增大 D．原子的能級(jí)值增大 解析：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道，在此躍遷過程中，電場(chǎng)力對(duì)電子做了正功，因而電勢(shì)能應(yīng)減小．另由經(jīng)典電磁理論知，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即為氫核對(duì)電子的庫(kù)侖力：k＝m，所以Ek＝mv2＝.可見，電子運(yùn)動(dòng)半徑越小，其動(dòng)能越大．再結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，氫原子放出光子

4、，輻射出一定的能量，所以原子的總能量減?。C上討論，可知該題只有答案B正確． 答案：B 5．如圖所示，是氫原子四個(gè)能級(jí)的示意圖．當(dāng)氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)，輻射出光子a.當(dāng)氫原子從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射出光子b.則以下判斷正確的是(　　) A．光子a的能量大于光子b的能量 B．光子a的頻率大于光子b的頻率 C．光子a的波長(zhǎng)大于光子b的波長(zhǎng) D．在真空中光子a的傳播速度大于光子b的傳播速度 解析：參照提供的能級(jí)圖，容易求得b光子的能量大，E＝hν，所以b光子頻率高、波長(zhǎng)小，所有光子在真空中速度都是相同的，正確答案是C.該題考查光的本性問題，涉及到

5、能級(jí)的基本規(guī)律． 答案：C 6．氫原子從n＝3激發(fā)態(tài)向低能級(jí)狀態(tài)躍遷可能放出的光子中，只有一種光子不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列說法正確的是(　　) A．不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n＝3激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)時(shí)放出的 B．不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n＝3激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2激發(fā)態(tài)時(shí)放出的 C．從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到n＝3激發(fā)態(tài)，所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng) D．從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng) 解析：氫原子從n＝3激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，各能級(jí)差為：E3→2＝－1.51 eV－(－3.4) eV＝1.89 eV，

6、E3→1＝－1.51 eV－(－13.6) eV＝12.09 eV，E2→1＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，故3→2能級(jí)差最低，據(jù)E＝hν可知此時(shí)輻射的頻率最低，因此一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)，E4→3＝0.66 eV，故一定不能使A發(fā)生光電效應(yīng)． 答案：BC 7．紫外線照射一些物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生熒光效應(yīng)，即物質(zhì)發(fā)出可見光，這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為ΔE1和ΔE2，下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說法中正確的是(　　) A．兩次均向高能級(jí)躍遷，且|ΔE1|>|ΔE2| B．兩次均向低能級(jí)躍遷，且|ΔE1|＜|ΔE2| C．先向高能級(jí)躍遷，再向低能

7、級(jí)躍遷，且|ΔE1|＜|ΔE2| D．先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|ΔE1|＞|ΔE2| 解析：原子吸收紫外線，使原子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，吸收ΔE1，再由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，放出可見光，紫外線光子能量大于可見光，故ΔE1＞ΔE2，D正確． 答案：D 8．(2010·重慶高考)氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖所示．不同色光的光子能量如下表所示．(　　) 色光 紅 橙 黃 綠 藍(lán)—靛 紫 光子能量范圍(eV) 1.61～ 2．00 2.00～ 2．07 2.07～ 2．14 2.14～ 2．53 2.53～ 2．76 2.76～ 3．10

8、 處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為(　　) A．紅、藍(lán)—靛 B．黃、綠 C．紅、紫 D．藍(lán)—靛、紫 解析：由能級(jí)圖可知，只有原子從n＝4能級(jí)向n＝2能級(jí)以及從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量符合題目要求，兩種光子對(duì)應(yīng)的能量分別為2.55 eV和1.89 eV，分別為藍(lán)—靛光和紅光，選項(xiàng)A正確． 答案：A 二、計(jì)算題(3×12′＝36′) 9．如右圖所示，氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，輻射出能量為2.55 eV的光子．問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請(qǐng)?jiān)趫D中畫出獲得該

9、能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖． 解析：氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，滿足： hν＝En－E2＝2.55 eV En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4 基態(tài)氫原子要躍遷到n＝4的能級(jí)，應(yīng)提供： ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.躍遷圖如下圖． 答案：12.75 eV　見解析圖 10．一群氫原子處于量子數(shù)n＝4能級(jí)狀態(tài)，氫原子的能級(jí)的示意圖如圖所示，則： (1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？ (2)氫原子由量子數(shù)n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射光子的能量是多少電子伏？ (3)用(2)中的光子照射下列中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？發(fā)生光

10、電效應(yīng)時(shí)，發(fā)射光電子的能量最大初動(dòng)能是多大？ 幾種金屬的逸出功W 金屬 銫 鈣 鎂 鈦 逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 　　解析：(1)可能發(fā)射的光譜線條數(shù)與發(fā)射的頻率相對(duì)應(yīng)，因此有N＝可得n＝4時(shí)發(fā)射的光子頻率最多為N＝＝6種． (2)由玻爾的躍遷理論可得光子的能量 E＝E4－E2＝[(－0.85)－(－3.40)] eV＝2.55 eV. (3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射到銫金屬上時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝E－W，代入數(shù)據(jù)解得Ekm＝0.65 eV(或1.1×10－19J)． 答案：(

11、1)6種　(2)2.55 eV　(3)銫　0.65 eV(或1.1×10－19J) 11．氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子能量E1＝－13.6 eV，已知電子電量e＝1.6×10－19C，電子質(zhì)量m＝0.91×10－30kg，氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r1＝0.53×10－10m. (1)若要使處于n＝2的氫原子電離，至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子？ (2)氫原子核外電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流，則氫原子處于n＝2的定態(tài)時(shí)，核外電子運(yùn)動(dòng)的等效電流多大？ (3)若已知鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，今用一群處于n＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉，試通過計(jì)算說明有幾條譜線

12、可使鈉發(fā)生光電效應(yīng)？ 解析：(1)要使處于n＝2的氫原子電離，照射光光子的能量應(yīng)能使電子從第2能級(jí)躍遷到無(wú)限遠(yuǎn)處，最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為hν＝0－ 得ν＝8.21×1014Hz. (2)氫原子核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力作向心力，有 ＝　① 其中r2＝4r1，根據(jù)電流的定義I＝?、? 由①②得I＝　③ 將數(shù)據(jù)代入③得I＝1.3×10－4A. (3)由于鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，則使鈉發(fā)生光電效應(yīng)的光子的能量至少為 E0＝hν＝eV＝2.486 eV 一群處于n＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光子，要使鈉發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)使躍遷時(shí)兩能級(jí)的差ΔE≥E0，所以在六條光譜線中有E41、E31、E21、E42四條譜線可使鈉發(fā)生光電效應(yīng)． 答案：(1)8.21×1014Hz　(2)1.3×10－4A　(3)四條 7