高考物理总复习巩固练习原子的核式结构模型、玻尔的氢原子理论 （提高）

【巩固练习】一、选择题1、关于粒子散射实验，下列说法中正确的是（ ） A绝大多数粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转 B粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少 C粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大 D对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小2、下列能揭示原子具有核式结构的实验是（ ）A光电效应实验 B伦琴射线的发现C粒子散射实验 D氢原子光谱的发现3、如图，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为Ua、Ub和Uc，UaUbUc.一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知（） A.粒子从K到L的过程中，电场力做负功B.粒子从L到M的过程中，电场力做负功C.粒子从K到L的过程中，静电势能增加 D.粒子从L到M的过程中，动能减少4、(2015 福建龙岩综测)图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n4的能级跃迁到n2能级时的辐射光，则谱线b可能是氢原子（ ）时的辐射光。A从n5的能级跃迁到n3的能级 B从n4的能级跃迁到n3的能级C从n5的能级跃迁到n2的能级 D从n3的能级跃迁到n2的能级5、如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是 ( )A原子A可能辐射出3种频率的光子B原子B可能辐射出3种频率的光子C原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E46、用大量具有一定能力的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，n和E的可能值为（ ）A、n=1，13.22 eV E13.32 eVB、n=2，13.22 eV E13.32 eVC、n=1，12.75 eV E13.06 eVD、n=2，12.75 eV E13.06 Ev7、如图所示为某原子的能级图，a、b、c为这原子跃迁所发出的三种波长的光，在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是（ ）8、用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为、的三条谱线，且，则（ ） (填入正确选项前的字母)A. B. C. D.9、子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用。图为氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为、和的光，且频率依次增大，则E等于（ ）A、h（） B、 h（） C、h D、h10、处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率为、的三种光，且，则该照射光的光子能量为（ ）Ah Bh ChDh(+)二、填空题1、(2015 江苏连云港、徐州、宿迁、三市联调) 如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为 eV，若用此光照射到逸出功为2.75 eV的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为 V。2、大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：189eV，102eV，1209eV。跃迁发生前这些原子分布在_个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_eV（基态能量为136eV）。3、在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原于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_条不同频率的谱线。三、计算题1、(2015 江苏宿迁市三校检测) 已知氢原子的基态能量为，量子数为n的激发态的能量为现有一群氢原子处于n=3的能级，在向低能级跃迁过程中，其中从n=2能级向n=1能级跃迁辐射出的光照射某金属的表面恰能发生光电效应，求该金属的极限频率和能从该金属表面逸出的光电子的最大初动能2、有一群氢原子处于n=4的能级上，已知氢原子的基态能量E1=13.6 eV，普朗克常量h=6.6310-34 Js。求：（1）这群氢原子的光谱共有几条谱线？（2）这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？【答案与解析】一、选择题1、【答案】D【解析】粒子散射实验的内容是：绝大多数粒子几乎不发生偏转；少数粒子发生了较大角度的偏转；极少数粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90，有的甚至几乎达到180，被反弹回来），A错；由于粒子受排斥力作用，在接近原子核的过程中，动能减少，电势能增加，B错；离开原子核的过程中，动能增大，电势能减少，C错；可以估算出原子核的大小，D对，故选D。2、【答案】C【解析】光电效应实验说明光具有粒子性，A选项错误；X射线（伦琴射线）的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1896年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生，B选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征，D选项错误；所以选择C。3、【答案】AC【解析】电场线与等势面垂直，由较高的等势面指向较低的等势面，分布图如图，粒子受到排斥力作用。粒子从K到L的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增加，AC对；粒子从L到M的过程中，电场力做正功，动能增大，电势能减少，BD错，故选AC。 4、【答案】C【解析】谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光，波长大于谱线b，所以a光的光子频率小于b光的光子频率，所以b光的光子能量大于n=4和n=2间的能级差；n=3跃迁到n=2，n=5跃迁到n=3的能级差小于n=4和n=2的能级差；n=5和n=2间的能级差大于n=4和n=2间的能级差，故A、B、D错误，C正确。故选：C【考点】本题旨在考查氢原子的能级公式和跃迁。5、【答案】B【解析】根据氢原子能级理论，处于激发态的氢原子向较低能级跃迁时会放出相应频率的光子。氢原子向较高能级跃迁时会吸收相应频率的光子。氢原子A在第二能级向基态跃迁时只能放出一种频率的光子，选项A错误，选项B正确。由氢原子能级的量子性，吸收光子必须满足，选项C、D错误，故选B。6、【答案】AD【解析】根据光线条数分析：一种可能为氢原子处于n=5跃迁到n=6，n1，增加的5条光谱线为n=65，4，3，2，1，调高后电子能量E使氢原子处于n=67状态之间，其中E113.6eV，选项A正确；还有种可能为氢原子处于n=2跃迁到n=4，n=2，增加的5条光谱线为n=43，2，1和n=32，1，调高后电子能量正使氢原子处于n45状态之间，选项D正确。故选AD。7、【答案】C【解析】从能级图上可以看出，a光子的能量最大，光的波长最短，b光子的能量最小，频率最低，波长最长，因此C选项正确。8、【答案】B【解析】大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有：，解得，选项B正确。9、【答案】C【解析】子吸收能量后从高能级向低能级跃迁，可以产生的光的频率数为，可知子吸收能量后从n=4能级向低能级跃迁，发射光子的能量按从小到大的顺序排列为4到3（），3到2（），4到2（），2到1（），3到1（），4到1（）。所以能量E与h相等，选项C正确。10、【答案】C【解析】根据玻尔理论，当电子在两个能级间跃迁时，其辐射光的光子能量等于这两个能级间的能量差。所以要使电子从高能级往低能级跃迁时发出三种光，则由如图可看出该定态（能量为E2）与基态（能量为E0）之间只可能隔一个定态（能量为E1），题中已说明这三种光的频率大小次序为，因此在某单色光的照射下，处于基态的氢原子跃迁到某一能量为E2的定态，则该单色光的频率应为，这样在频率的单色光束的照射下，处于基态的一些氢原子各吸收了一个能量为的光子后将跃迁到能量为E2的激发态。这些处于激发态的氢原子中，有的辐射出能量为的光子而跃迁到能量为E1的定态，有些辐射出能量为的光子而跃迁到基态。那些跃迁到能量为E2的激发态的氢原子又将辐射出能量为的光子而跃迁到基态。因此，总共发出频率为、的三种光。C正确。二、填空题1、【答案】12.75、10【解析】根据知，大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子，能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足：所以频率最大的光子能量为：E=E4-E1=-0.85eV+13.6eV=12.75eV根据爱因斯坦光电效应方程，有：根据动能定理：eU=Ekm解得：U=10V故答案为：12.75、10。【考点】本题旨在考查氢原子的能级公式和跃迁。2、【答案】 2，1.51eV【解析】跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上。最高能级的能量值E（13.6）eV =12.09 eV，E=1.51eV 3、【答案】6【解析】氢原子光谱中只有两条巴耳末系，即是从n=3，n=4轨道跃迁到n=2轨道，故电子的较高能级应该是在n=4的能级上然后从n=4向n=3，n=2，n=1跃迁，从n=3向n=2，n=1，从n=2向n=1跃迁，故这群氢原子自发跃迁时最大能发出=6条不同频率的谱线。三、计算题1、【答案】、【解析】由，得：所以：氢原子从n=3能级向n=1能级跃迁辐射出的光子能量最大，此时从金属