1、第十二章 近代物理初步第二讲 原子结构 氢原子光谱课时跟踪练A 组 基础巩固1(2017凉州模拟)20 世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子下图是( )A卢瑟福的 粒子散射实验装置B卢瑟福发现质子的实验装置C汤姆孙发现电子的实验装置D查德威克发现中子的实验装置解析：题图是 粒子轰击金箔，是卢瑟福的 粒子散射实验装置A 正确答案：A2(2015天津卷 )物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上下列说法正确的是( )A天然放射现象说明原子核内部是有结构的B电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C 粒子散射实验的重要
2、发现是电荷是量子化的D密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的解析：天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项 A 正确；电子的发现说明了原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，选项 B 错误；由 粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项 C 错误；密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项 D 错误答案：A3不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )A原子中心有一个很小的原子核B原子核是由质子和中子组成的C原子质量几乎全部集中在原子核内D原子的正电荷全部集中在原子核内解析：为了解释 粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原
3、子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故选项 B 不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D 可以答案：B4(2018安阳模拟 )已知处于某一能级 n 上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出 10 种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是( )解析：由图示可知，在 A 所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长选项 A 正确答案：A5(2018大同模拟 )氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B原子要
4、放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式 En (E113.6 eV)，可知电子E1n2从低轨道(量子数 n 小)向高轨道( n 值较大)跃迁时，要吸收一定能量的光子，选项 B 可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即 ，电子运动的动能ke2r2 mv2rEk mv2 ，由此可知电子离核越远，r 越大时，则电子的动能12 ke
5、22r就越小，选项 A、C 均可排除；由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项 D 正确答案：D6(2018秦皇岛模拟) 如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是( )A这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光B由 n2 能级跃迁到 n1 能级产生的光频率最小C由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光最容易发生衍射现象D用 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发
6、生光电效应解析：由原子跃迁、光电效应的规律分析这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 6 种光子，选项 A 错误；由 n4 能级跃迁到n3 能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项 B 错误；由n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，选项 C 错误；由 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光子能量为 10.20 eV 6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项 D 正确答案：D7(2018株洲模拟 )根据玻尔原子结构理论，氦离子(He )的能级图如图所示电子处在 n3 轨道上比处在 n5 轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”)当大量 H
7、e 处在 n4 的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条解析：根据玻尔原子理论，量子数 n 越小，轨道越靠近原子核，所以 n3 比 n5 的轨道离原子核近，大量处于 n4 激发态的原子跃迁一共有 6 种情形，即产生 6 条谱线答案：近 68氢原子在基态时轨道半径 r10.5310 10 m，能量E1 13.6 eV，求氢原子处于基态时：(1)电子的动能；(2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？解析：(1) 设处于基态的氢原子核外电子速度为 v1，则 k .所以电子动能 Ek1 mv 13.6 eV.12 21 ke22r1(2)因为 E1E k1E p1，所以 Ep1E 1E
8、k113.6 eV 13.6 eV 27.2 eV.(3)设用波长为 的光照射可使氢原子电离0E 1.hc所以 m9.1410 8 m.hcE1 6.6310 343108 13.61.610 19答案：(1)13.6 eV (2)27.2 eV(3)9.14108 mB 组 能力提升9(多选 )(2018大连模拟 )如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是 3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )A用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B一群处于 n3 能级的氢原子向基态跃迁时，能放出 3 种不同频率的光C一群处于 n
9、3 能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为 8.75 eVD用能量为 10.3 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于 3.34 eV，锌板有可能产生光电效应，选项 A 错误；由跃迁关系可知，选项 B 正确；从 n3 能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为 12.09 eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为 8.75 eV，选项 C 正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项 D 错误答案：BC10(多选)(2018 烟台模拟 )已知氢原子的能级如图
10、所示，现用光子能量在 1012.9 eV 范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是( )A在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B在照射光中可能被吸收的光子能量只有 3 种C照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有 6 种D照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有 3 种解析：n1n5，h E 5E 113.06 eV，故能量在1012.9 eV 范围内的光子，仅吸收符合n1n2，n1n3，n1n4 的能级差的三种光子，选项A 错误，B 正确；照射后处于最高能级的原子的量子数 n4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数 N 6，选项 C 正确，D 错n（n 1）2误答案：BC11玻
11、尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示当氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，辐射出频率为_Hz 的光子，用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV 的钾表面，产生的光电子的最大初动能为_eV(电子电荷量 e1.60 1019 C，普朗克常量 h6.6310 34 Js)解析：氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，释放出光子的能量为 E0.85 eV(3.40 eV)2.55 eV，由 h E 解得光子的频率 6.210 14Hz.用此光照射逸出功为 2.25 eV 的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为Ekh W(2.55 2.25) eV
12、0.30 eV.答案：6.210 14 0.3012氢原子基态能量 E113.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径 r1 0.531010 m求氢原子处于 n4 激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在 n4 轨道上运动的动能( 已知能量关系 En E1，半1n2径关系 rn n2r1，k9.010 9 Nm2/C2，e1.610 19 C)；(3)若要使处于 n2 轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子(普朗克常量 h6.63 1034 Js)?解析：(1) 由 En E1 得1n2E4 0.85 eV.E142(2)因为 rnn 2r1，所以 r44 2r1，由圆周运动知识得k m ，v2r4所以 Ek4 mv212 ke232r1 J9.0109（1.610 19）2320.5310 100.85 eV.(3)要使处于 n2 的氢原子电离，照射光的光子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h 0 ，E14解得 8.2110 14Hz.答案：(1) 0.85 eV (2)0.85 eV(3)8.211014 Hz
