高考物理一轮总复习 第13章 原子结构 原子核 第1讲 原子结构 氢原子光谱-人教版高三全册物理试题.doc

第1讲 原子结构 氢原子光谱时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共11小题，每小题7分，共77分。其中16为单选，711为多选)1关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有()A它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B它发展了卢瑟福的核式结构学说C它完全抛弃了经典的电磁理论D原子可以处于连续的能量状态中答案B解析玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量，解决了卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难，所以A、D错误，B正确；玻尔理论不足之处在于保留了经典粒子的观念，仍然把电子运动看作经典力学的轨道运动，故C错误。22017·福建检测许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱的研究是探索原子结构的一条重要途径。关于氢原子光谱、氢原子能级和氢原子核外电子的运动，下列说法中正确的是()A氢原子巴尔末线系谱线是包含从红外到紫外的线状谱B氢原子光谱的不连续性，表明氢原子的能级是不连续的C氢原子处于不同能级时，电子在各处的概率是相同的D氢光谱管内气体导电发光是热辐射现象答案B解析氢原子巴尔末线系谱线是包含从可见光到紫外线的线状谱，选项A错误；氢原子光谱的不连续性，表明氢原子的能级是不连续的，选项B正确；氢原子处于不同能级时，电子在各处的概率是不同的，选项C错误；氢光谱管内气体导电发光是高压放电现象，选项D错误。3如图所示，是氢原子四个能级的示意图。当氢原子从n4的能级跃迁到n3的能级时，辐射出光子a。当氢原子从n3的能级跃迁到n2的能级时，辐射出光子b。则以下判断正确的是()A光子a的能量大于光子b的能量B光子a的频率大于光子b的频率C光子a的波长大于光子b的波长D在真空中光子a的传播速度大于光子b的传播速度答案C解析EaE4E30.66 eV，EbE3E21.89 eV，Ea<Eb，选项A错误；根据Eh可得E/h，因为Ea<Eb，所以a<b，选项B错误；根据c/，a<b，可得a>b，选项C正确；在真空中光子的传播速度相同，均是3×108 m/s，选项D错误。42016·扬州模拟对玻尔理论的下列说法中，不正确的是()A继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量C用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D氢原子中，量子数n越大，核外电子的速率越大答案D解析玻尔原子理论在卢瑟福原子模型基础上，为了解释卢瑟福原子模型用经典力学理论解释的光谱连续性与原子光谱实际上不连续之间的矛盾，对原子能量和电子轨道引入了量子化假设，认为原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定能量，故选项A、B说法正确；玻尔应用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系，选项C说法正确；玻尔理论中，对于氢原子，量子数n越大，核外电子的能级越高，其电势能越大，动能越小，选项D说法不正确。52016·太原模拟在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n2能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出不同频率的谱线的条数为()A3 B4 C6 D8答案C解析一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，说明该氢原子是从n4能级自发跃迁的，这两条巴耳末线系谱线分别是n4、n3能级原子跃迁至n2能级产生的，因此，这群氢原子自发跃迁最多可发出不同频率的谱线条数为NCC6，选项C正确，其他选项错误。6氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 ()A42.8 eV(光子) B43.2 eV(电子)C41.0 eV(电子) D54.4 eV(光子)答案A解析入射光子使原子跃迁时，其能量应正好等于原子的两能级之差，而电子使原子跃迁时，其能量可以大于等于原子的能级之差，唯有电离时入射光子的能量可以大于54.3 eV，故答案选A。7以下说法正确的是()A在一个氢原子的某一次跃迁中，可以放出一系列不同频率的光子B在一个氢原子的某一次跃迁中，可以放出若干个同一频率的光子C一个处于n4能级的氢原子向基态跃迁时，最多放出3种不同频率的光子D一群处于n4能级的氢原子在某一时刻放出的光子中可以包含6种不同频率的光子答案CD解析一个氢原子在一次跃迁中，只能放出一个某一频率的光子，A、B选项错误。一个氢原子在从n4能级跃迁到基态时，最多可跃迁3次，即n4n3，n3n2，n2n1，故最多可放出3种不同频率的光子，C选项正确。大量氢原子处于n4能级发生跃迁时，各种可能的跃迁方式都可能发生，故放出光子包含NC6种不同频率的光子，D选项正确。8如图甲所示的是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析了解该矿物中缺乏的是()Aa元素 Bb元素 Cc元素 Dd元素答案BD解析将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照，没有的谱线即是该矿物质中缺少的，故选B、D。92016·上海十三校联考如图所示是英国物理学家卢瑟福和他的合作者们做的用放射性元素放出的粒子轰击金箔的实验装置。下列关于粒子轰击金箔实验的分析描述中正确的是()A粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成B实验中所用金箔应适当厚一点C实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后发生了散射D粒子从金原子内部出来后携带了原子内部的信息答案AD解析当粒子穿过原子时，电子对粒子影响很小，影响粒子运动的主要是原子核，离核远则粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成，选项A正确；实验中所用金箔应适当薄一点，选项B错误；实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后不发生散射，选项C错误；粒子从金原子内部出来后携带了原子内部的信息，选项D正确。102017·贵阳一中月考下列说法正确的有()A天然放射元素衰变的快慢与所处的化学、物理状态无关B粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一C由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小D在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越大E在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变短答案ABC解析天然放射性元素的半衰期只由原子核的内部结构决定，与其所处的化学、物理状态无关，选项A正确；少数粒子发生了较大偏转，是卢瑟福猜想原子核式模型的主要依据，选项B正确；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级，要辐射一定频率的光子，电场力对电子做正功，电子的电势能减小，由牛顿第二定律得km，则电子的动能Ekmv2，故电子的动能增大，选项C正确；由爱因斯坦光电效应方程EkhW0知，在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小，选项D错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，光子的能量减小，所以动量p减小，由得，波长变长，选项E错误。11如图为氢原子能级图。下列说法正确的是()A一个处于n3能级的氢原子，可以吸收一个能量为0.7 eV的光子B一个处于n3能级的氢原子，可以吸收一个能量为2 eV的光子C大量处于n3能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的光子D氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中，释放的光子的能量不可能大于13.6 eVE用能量为10 eV和3.6 eV的两种光子同时照射大量氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离答案BCD解析处于n3的氢原子的能量E31.51 eV，若吸收一个能量为0.7 eV的光子，总能量变为0.81 eV，不能跃迁到n4或n5这两个能级，因此不吸收0.7 eV的光子，A选项错误。2 eV的光子的能量大于n3能级的电离能1.51 eV，可以吸收，并发生电离，B选项正确。由于是大量的处于n3能级的氢原子，能释放出C3种频率的光子，C选项正确。氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中，释放出光子的能量为两个能级的能量差，都不可能大于13.6 eV，D选项是正确的。处于基态的氢原子的电离能为13.6 eV，要想使它电离，光子的能量必须大于或等于电离能，所以E选项是错误的。二、非选择题(本题共2小题，共23分)12(11分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有动能13.6 eV、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?答案见解析解析设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能E被基态氢原子吸收。若E10.2 eV，则基态氢原子可由n1跃迁到n2。由动量守恒和能量守恒有：mv02mvmvmv2mv2E，mvEk13.6 eV。解得，E·mv6.8 eV。因为E6.8 eV<10.2 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁。13(12分)将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。(1)若要使处于n2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子；(2)若用波长为200 nm的紫外线照射处于n2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(E113.6 eV，电子电荷量e1.6×1019 C，电子质量me9.1×1031 kg)答案(1)8.21×1014 Hz(2)9.95×105 m/s解析(1)n2时，E2 eV3.4 eV。所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n，n时，E0。所以，要使处于n2激发态的原子电离，电离能应为EEE23.4 eV，1 Hz8.21×1014 Hz。(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量：0h26.63×1034× J9.945×1019 J，电离能E3.4×1.6×1019J5.44×1019 J，由能量守恒：0Emv2，代入数据解得：v9.95×105 m/s。