高三物理第一轮课时解析复习题18

课时作业44原子结构时间：45分钟满分：100分一、选择题(8×8′＝64′)1．关于α粒子散射实验()A．绝大多数α粒子经过金属箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小C．α粒子在离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算原子核的大小解析：由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数的粒子发生大角度偏转，从α粒子散射实验的数据可估算出原子核的大小约为10－15～10－14m，A错误，D正确．α粒子在接近原子核的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增大，在离开时，电场力做正功，动能增大，电势能减小，B、C均错答案：D图12．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图1中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹，在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中．下列说法中正确的是()A．动能先增大，后减小B．电势能先减小，后增大C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零D．加速度先变小，后变大解析：α粒子从a到b，受排斥力作用，电场力做负动，动能减少，电势能增大；α粒子从b再运动到c，电场力做正功．动能增加，电势能减少；到达c点时，由于a、c在同一等势面上，所以从a到c，总功为零．故A、B错，C对．α粒子从a到b，场强增大，加速度增大；从b到c，场强减小，加速度减小．故D错．答案：C3．氢原子辐射出一个光子后，则()A．电子绕核旋转的半径增大B．电子的动能增大C．氢原子的电势能增大D．原子的能级值增大解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小．另由经典电磁理论知，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，所以Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r).可见，电子运动半径越小，其动能越大．再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减小．综上讨论，可知该题只有答案B正确．答案：B4．如图2所示，是氢原子四个能级的示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a.当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b.则以下判断正确的是()图2A．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的传播速度解析：参照提供的能级图，容易求得b光子的能量大，E＝hν，所以b光子频率高、波长小，所有光子在真空中速度都是相同的，正确答案是C.该题考查光的本性问题，涉及到能级的基本规律．答案：C5．氢原子从n＝3激发态向低能级状态跃迁可能放出的光子中，只有一种光子不能使金属A产生光电效应，则下列说法正确的是()A．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n＝3激发态直接跃迁到基态时放出的B．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n＝3激发态直接跃迁到n＝2激发态时放出的C．从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应D．从n＝4激发态跃迁到基态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应解析：氢原子从n＝3激发态向低能级跃迁时，各能级差为：E3→2＝－1.51eV－(－3.4)eV＝1.89eV，E3→1＝－1.51eV－(－13.6)eV＝12.09eV，E2→1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV，故3→2能级差最低，据E＝hν可知此时辐射的频率最低，因此一定不能使金属A产生光电效应，E4→3＝0.66eV，故一定不能使A发生光电效应．答案：BC6．紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2，下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是()A．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|B．两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＞|ΔE2|解析：原子吸收紫外线，使原子由低能级向高能级跃迁，吸收ΔE1，再由高能级向低能级跃迁，放出可见光，紫外线光子能量大于可见光，故ΔE1＞ΔE2，D正确．答案：D7．如图3中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量En，处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有()A．二种 B．三种C．四种 D．五种图3解析：由题意和能级图知，能够发出6种不同频率的光波．而逸出功W＝hν0<En－Em可产生光电子．代入数据E4－E3＝0.66eVE3－E2＝1.89eVE4－E2＝2.55eVE3－E1＝12.09eVE4－E1＝12.75eVE2－E1＝10.20eV显然总共有4种．答案：C8．(2018·重庆高考)氢原子部分能级的示意图如图4所示．不同色光的光子能量如下表所示．()色光红橙黄绿蓝—靛紫光子能量范围(eV)1.61～2．002.00～2．072.07～2．142.14～2．532.53～2．762.76～3．10图4处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A．红、蓝—靛 B．黄、绿C．红、紫 D．蓝—靛、紫解析：由能级图可知，只有原子从n＝4能级向n＝2能级以及从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发射光子的能量符合题目要求，两种光子对应的能量分别为2.55eV和1.89eV，分别为蓝—靛光和红光，选项A正确．答案：A二、计算题(3×12′＝36′)图59．如图5所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．图6解析：氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足：hν＝En－E2＝2.55eVEn＝hν＋E2＝－0.85eV，所以n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供：ΔE＝E4－E1＝12.75eV.跃迁图如图6.答案：12.75eV见解析图图710．一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，氢原子的能级的示意图如图7所示，则：(1)氢原子可能发射几种频率的光子？(2)氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？(3)用(2)中的光子照射下列中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的能量最大初动能是多大？几种金属的逸出功W金属铯钙镁钛逸出功W/eV1.92.73.74.1解析：(1)可能发射的光谱线条数与发射的频率相对应，因此有N＝eq\f(nn－1,2)可得n＝4时发射的光子频率最多为N＝eq\f(44－1,2)＝6种．(2)由玻尔的跃迁理论可得光子的能量E＝E4－E2＝[(－0.85)－(－3.40)]eV＝2.55eV.(3)E只大于铯的逸出功，故光子只有照射到铯金属上时才能发生光电效应．根据爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能为Ekm＝E－W，代入数据解得：Ekm＝0.65eV(或1.1×10－19J)．答案：(1)6种(2)2.55eV(3)铯0.65eV(或1.1×10－19J)11．氢原子处于基态时，原子能量E1＝－13.6eV，已知电子电量e＝1.6×10－19C，电子质量m＝0.91×10－30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1＝0.53×10－(1)若要使处于n＝2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？(2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n＝2的定态时，核外电子运动的等效电流多大？(3)若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？解析：(1)要使处于n＝2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：hν＝0－eq\f(E1,4)得：ν＝8.21×1014Hz.(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力作向心力，有eq\f(Ke2,r22)＝eq\f(4π2mr2,T2)①其中r2＝4r1，根据电流强度的定义I＝eq\f(e,T)②由①②得I＝eq\f(e2,16πr1)eq\r(\f(K,mr1))③将数据代入③得：I＝1.3×10－4(3)由于钠的极限频率为6.00×101