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頁珍藏版）》請在裝配圖網(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粒子轟擊金箔的實驗研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實驗結(jié)果的示意圖是 (　　) 【解析】選D。實驗結(jié)果是離金原子核遠的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，正對金原子核的α粒子被彈回，故A、B、C錯誤，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，對于e則是帶負電，而d是不可能出現(xiàn)此軌跡的，故B項正確，A、C、D項錯誤。 3.在分析α粒子散射實驗現(xiàn)象時，不考慮電子對α粒子運動軌跡的影響，這是因為α粒子與電子 (　　) A.不會相遇 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粒子散射實驗現(xiàn)象時，認為電子不會對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，也不會引起明顯的偏轉(zhuǎn)；故C項正確，A、B、D項錯誤。 【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α粒子散射實驗，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α粒子的庫侖引力 B.原子核對α粒子的庫侖斥力 C.核外電子對α粒子的庫侖引力 D.核外電子對α粒子的庫侖斥力 【解析】選B。α粒子和電子之間有相互作用力，它們接近時就有庫侖引力作用，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灰塵碰撞一樣，α粒子質(zhì)量大，其運動方向幾乎不改變，原子核對α粒子的庫侖斥力較大，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項正確，A、C、D項錯誤。 4.不同元素都有自己獨特的光譜線，這是因為各元素的 (　　) 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.原子能級不同 【解析】選D。當(dāng)原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出光子的能量等于前后兩個能級之差。由于原子的能級是分立的，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差不同，故每種元素都有自己獨特的光譜線，故A、B、C項錯誤，D項正確。 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，雖然電子做圓周運動，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動相對應(yīng)，而電子的可能軌道分布是不連續(xù)的

5、 C.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射(或吸收)一定頻率的光子 D.電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率 【解析】選D。原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量，故A項正確；原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，故B項正確；電子從一個軌道躍遷到另一軌道時，輻射(或吸收)一定頻率的光子，故C項正確；電子躍遷時輻射的光子的頻率由能級差值決定，與電子繞核做圓周運動的頻率無關(guān)，故D項錯誤；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的影響下，從高

6、能態(tài)向低能態(tài)躍遷，同時兩個狀態(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，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，這就是激光產(chǎn)生的機理。發(fā)生受激輻射時，產(chǎn)生激光的原子的總能量En、電子的電勢能Ep、電子的動能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，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，氫原子的高能級軌道距離原子核比較遠，所以氫原子發(fā)生輻射時，電子

7、的運動軌道半徑變小。由于原子核對電子的庫侖力做正功，故電子的電勢能 Ep減小、動能 Ek增大，故B項正確。 7.(2019·武漢模擬)根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級公式為En=(n為能級，A為基態(tài)能量)，一個氫原子中的電子從n=4的能級直接躍遷到基態(tài)，在此過程中 (　　) A.氫原子輻射一個能量為的光子 B.氫原子輻射一個能量為-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。一個氫原子中的電子從n=4的能級直接躍遷到基態(tài)的過程中，只能向外輻射一個光子；由玻爾理論可知輻射的光子的能量：E=E

8、4-E1=-A=-，故B項正確，A、C、D項錯誤。 8.用波長為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到波長分別為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，則有：=+，故A、B、D項錯誤，C項正確。 【加固訓(xùn)練】 　　原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時

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

10、級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收光子。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個能級，并注明了相應(yīng)的能量E。處在n=4的能級的1 200個氫原子向低能級躍遷時，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的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(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的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(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，發(fā)出光子400×3=1 200個；同理，處在量子數(shù)為3的激發(fā)態(tài)的400個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，發(fā)出光子200×2=400個；處在量子數(shù)為2的激發(fā)態(tài)的400+200=600個氫原子躍遷到基態(tài)的原子數(shù)是600×1=6

12、00個，發(fā)出光子600個。處在n=4的能級的一群氫原子向低能級躍遷時能發(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，故C項正確。 【加固訓(xùn)練】 　　氫原子能級如圖，當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時，輻射光的波長為656 nm。以下判斷正確的是 (　　) A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時，輻射光的波長大于656 nm B.用波長為325 nm

13、的光照射，可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級 C.一個處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線 D.用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級 【解析】選D。能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，故A項錯誤；由Em-En=h可知，B項錯誤，D項正確；一個處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生2種譜線，故C項錯誤。 10.不同色光的光子能量如表所示。氫原子部分能級的示意圖如圖所示。 色光 紅 橙 黃 綠 藍-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-靛 B.紅、紫 C.橙、綠 D.藍-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-靛， 故A項正確，B、C、D項錯誤。

15、11.關(guān)于α粒子散射實驗和盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是(　　) A.α粒子散射實驗揭示了原子核的組成 B.利用α粒子散射實驗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粒子是穿過原子時離原子核較近的α粒子 【解析】選B、D。根據(jù)α粒子散射實驗現(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項錯誤；利用α粒子散射實驗現(xiàn)象，極少數(shù)大角度偏轉(zhuǎn)，可以估算原子核的半徑，故B項正確；能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過原子時離原子核較近的α粒子，故C項錯誤，D項正確。 【加固訓(xùn)練】 　　(多選)α粒子散射實

16、驗結(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粒子散射實驗現(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，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°，有的甚至幾乎達到180°而被反彈回來。盧瑟福根據(jù)該實驗現(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項正確，C項錯誤。 12.(2018·福州模擬)氫原子的核外電子由離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時，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項錯誤；從距核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道過程中，能級減小，總能量減小，根據(jù)=知，電子的動能增大，故B項正確；從距核較遠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項錯誤，D項正確。 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 B.μ氫原子吸收光子后處于n=4能級 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能級躍遷到較高m能級，然后從m能級向較低能級躍遷，若從m能級向低能級躍遷時,如果直接躍遷到基態(tài)n=1能級，則輻射的能量最大，否則躍遷到其他較低的激發(fā)態(tài)時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能級躍遷到n=4能級，然后從n=4能級向低能級躍遷，故A項錯誤，B項正確；輻射的光子按能量從小到大的順序排列為能級4到能級3，能級3到能級2，能級4到能級2，能級2到能級1，能級3到能級1，能級4到能級1。所以能量E與hν3相等，也等于h(ν1+ν2)，也等于h(ν6-ν4)，故C項正確，D項錯誤。 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)地躍遷到較低能級時，以下說法符合玻爾理論的有 (　　) A.電子軌道半徑減小，動能增大 B.氫

20、原子躍遷時，可產(chǎn)生連續(xù)光譜 C.由n=4躍遷到n=1時發(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： (1)根據(jù)電子軌道半徑的變化，結(jié)合庫侖引力提供向心力分析電子動能的變化。 (2)能級躍遷時輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，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，電子的動能增大，故A項正確；氫原子躍遷時，輻射的光子能量等于兩能級的能級差，由于能級差是量子化的，則輻射的光子頻率是量子化的

21、，不是連續(xù)光譜，故B項錯誤；由于n=4和n=1間的能級差最大，輻射的光子頻率最大，故C項錯誤；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)。若氫原子從高能級躍遷到低能級，根據(jù)氫原子能級圖(如圖所示)可判斷 (　　) A.從n=4能級躍遷到n=3能級時發(fā)出可見光 B.從n=3能級躍遷到n=2能級時發(fā)出可見光 C.從n=4能級躍遷到n=2能級時發(fā)出可見光 D.從n=4能級躍遷到n=1能級時發(fā)出可見光 【解析】選B、C。n=4能級躍遷到n=3能級時釋放出光子能量為0.66 eV，不在可見光范圍，A錯誤。n=3能級躍遷到n=2能級時釋放出光子能量為1.89 eV，在可見光范圍，B正確。n=4能級躍遷到n=2能級時釋放出光子能量為2.55 eV，在可見光范圍，C正確。n=4能級躍遷到n=1能級時釋放出光子能量12.75 eV，不在可見光范圍，D錯誤。 - 11 -