高中物理魯科版選修35原子結(jié)構(gòu)練習(xí)及答案

1、第二章 原子結(jié)構(gòu)第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的早期探究我國(guó)西周的“五行說(shuō)”； 古希臘的亞里士多德認(rèn)為萬(wàn)物的本質(zhì)是土、水、火、空氣四種“元素”，天體則由第五種“元素”“以太”構(gòu)成；古希臘哲學(xué)家德謨克利特等人建立了早期的原子論。1661年，玻意耳以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立了科學(xué)的元素論19世紀(jì)初，道爾頓提出了原子論，認(rèn)為原子是元素的最小單位1811年，意大利化學(xué)家阿伏伽德羅提出了分子假說(shuō)，指出分子可以由多個(gè)相同的原子組成結(jié)論：在物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中存在著分子、原子這樣的層次，宏觀物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)決定于分子，而分子則由原子組成原子是構(gòu)成物質(zhì)的不可再分割的最小顆粒，它既不能創(chuàng)生，也不能消滅二、電子的發(fā)現(xiàn)

2、及湯姆孫模型19世紀(jì)末物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)：1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線；X射線發(fā)現(xiàn)后不久，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性；1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子湯姆孫的原子模型：原子帶正電的部分充斥整個(gè)原子，很小很輕的電子鑲嵌在球體的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那樣三、“陰極射線”性質(zhì)（1）電性的確定方法一：讓陰極射線進(jìn)入已知電場(chǎng)，由所受電場(chǎng)力方向確定帶電的性質(zhì)方法二：讓陰極射線進(jìn)入磁場(chǎng)，由所受洛倫茲力的方向，根據(jù)左手定則確定帶電的性質(zhì)（2）比荷的測(cè)定方法讓粒子通過(guò)正交的電磁場(chǎng)，如圖所示，讓其做直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡條件，即F洛F電(BqvqE)得到粒子的運(yùn)動(dòng)速度v.在其他條件不變的情況下，撤去電場(chǎng)，如圖212所

3、示，保留磁場(chǎng)，讓粒子只在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力即Bqv，根據(jù)磁場(chǎng)情況和軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識(shí)求出其半徑R.由以上方法確定粒子比荷的表達(dá)式：.1早期原子論是由誰(shuí)創(chuàng)立的()A阿伏伽德羅 B湯姆孫 C玻意耳 D德謨克利特2下列說(shuō)法不正確的是 ()A湯姆孫研究陰極射線，用測(cè)定粒子比荷的方法發(fā)現(xiàn)了電子B電子的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可分的 C湯姆孫認(rèn)為原子里面帶正電荷的物質(zhì)應(yīng)充斥整個(gè)原子，而帶負(fù)電的電子，則鑲嵌在球體的某些固定位置D湯姆孫原子模型是正確的3歷史上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)電子的科學(xué)家是()A貝可勒爾 B道爾頓 C倫琴 D湯姆孫4關(guān)于電荷的電荷量，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A電子的電荷量是由密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)

4、得的 B物體所帶電荷量可以是任意值C物體所帶電荷量最小值為1.6×1019 C D物體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍5（多選）湯姆孫對(duì)陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”關(guān)于電子的說(shuō)法正確的是()A任何物質(zhì)中均有電子 B不同的物質(zhì)中具有不同的電子C電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍 D電子是一種粒子，是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元6（多選）關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是 ()A陰極射線帶負(fù)電 B陰極射線帶正電C陰極射線中的負(fù)電粒子的比荷與氫離子的基本相同 D陰極射線中的負(fù)電粒子的帶電荷量與氫離子的相同7（多選）如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說(shuō)法中正確的是()A若

5、在D1、D2之間不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B若在D1、D2之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn) C若在D1、D2之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D若在D1、D2之間加上垂直紙面向里的磁場(chǎng)，則陰極射線不偏轉(zhuǎn)8如圖所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，則陰極射線將()A向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) B向紙外偏轉(zhuǎn)C向下偏轉(zhuǎn) D向上偏轉(zhuǎn)9（多選）如圖所示，一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡往下偏，則 () A導(dǎo)線中的電流由A流向BB導(dǎo)線中的電流由B流向AC若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過(guò)改變AB中的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)

6、D電子束的徑跡與AB中的電流方向無(wú)關(guān)10在湯姆孫測(cè)電子比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖所示的陰極射線管，從電子槍C出來(lái)的電子經(jīng)過(guò)A、B間的電場(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度為L(zhǎng)的D、G平行板間，接著在熒光屏中心F出現(xiàn)熒光斑若在D、G間加上方向向下，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場(chǎng)區(qū)加上一垂直紙面的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，電子向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為，試解決下列問(wèn)題(1)說(shuō)明圖中磁場(chǎng)沿什么方向；(2)根據(jù)L、E、B和，求出電子的比荷【答案】(1)垂直紙面向里 (2) 11湯姆孫用來(lái)測(cè)定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝

7、置如圖所示真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后，穿過(guò)A中心的小孔沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行極板P和P間的區(qū)域，平行極板間距為b.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏和中心O點(diǎn)處，形成了一個(gè)亮點(diǎn)；加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點(diǎn)偏離到O點(diǎn)，(O點(diǎn)與O點(diǎn)的豎直間距為d，水平間距可忽略不計(jì))此時(shí)，在P和P間的區(qū)域，再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大小 【答案】第2節(jié) 原子的核式結(jié)構(gòu)模型一、 粒子散射實(shí)驗(yàn)湯姆孫的葡萄干面包模型盧瑟福的原子核式模型分布情況

8、正電荷和質(zhì)量均勻分布，負(fù)電荷鑲嵌在其中正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在原子中心的一個(gè)極小核內(nèi)，電子質(zhì)量很小，分布在很大空間內(nèi)受力情況粒子在原子內(nèi)部時(shí)，受到的庫(kù)侖斥力相互抵消，幾乎為零少數(shù)靠近原子核的粒子受到的庫(kù)侖力大，而大多數(shù)離核較遠(yuǎn)的粒子受到的庫(kù)侖力較小偏轉(zhuǎn)情況不會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，更不會(huì)彈回絕大多數(shù)粒子運(yùn)動(dòng)方向不變，少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90°，有的甚至被彈回分析結(jié)論不符合粒子散射現(xiàn)象符合粒子散射現(xiàn)象二、盧瑟福的原子模型及原子大小(1)核式結(jié)構(gòu)模型：原子的內(nèi)部有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子繞核運(yùn)動(dòng)原子的核式結(jié)

9、構(gòu)模型又被稱為行星模型(2)原子的大小：原子直徑數(shù)量級(jí)：1010 m.原子核直徑數(shù)量級(jí)：1015_m.1下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)是()A光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)B倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C粒子散射實(shí)驗(yàn) D氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)2盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的根據(jù)是粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中他發(fā)現(xiàn)粒子()A全部穿過(guò)或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn) B全部發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)，甚至有的被反彈回C絕大多數(shù)不發(fā)生或只發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)，有極少數(shù)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)，個(gè)別甚至被反彈回D絕大多數(shù)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)，甚至被反彈回，只有少數(shù)穿過(guò)3（多選）粒子散射實(shí)驗(yàn)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

10、幾乎全部都集中在原子核上4在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮電子和粒子的碰撞影響，是因?yàn)?)A粒子與電子根本無(wú)相互作用B粒子受電子作用的合力為零，是因?yàn)殡娮邮蔷鶆蚍植嫉腃粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計(jì)D電子很小，粒子碰撞不到電子5(多選)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，觀察到的現(xiàn)象，下述說(shuō)法中正確的是()A放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置稍少些C放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光D放在D位置時(shí)，屏上仍能觀察一些閃光，但次數(shù)極少6（多選）英國(guó)物理學(xué)

11、家盧瑟福用粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)了粒子的散射現(xiàn)象如圖所示，O表示金原子核的位置，則能正確表示該實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過(guò)金原子核附近的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡的是()BD7如圖所示，根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型圖中虛線表示原子核所形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線，實(shí)線表示一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡在粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A動(dòng)能先增大，后減小 B電勢(shì)能先減小，后增大 C電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零D加速度先變小，后變大8(多選)粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)粒子最接近原子核時(shí)，粒子符合下列哪種情況()A動(dòng)能最小 B勢(shì)能最小C粒子與金原子組成的系統(tǒng)的能量最小 D所受原子核的斥力最大9如圖所示，實(shí)

12、線表示金原子核電場(chǎng)的等勢(shì)線，虛線表示粒子在金核電場(chǎng)中散射時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)粒子通過(guò)a、b、c三點(diǎn)時(shí)速度分別為va、vb、vc，電勢(shì)能分別為a、b、c，則()Avavbvc，bacBvbvcva，bacCvbvavc，bacDvbvavc，bac10在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫出的是其中兩個(gè)粒子經(jīng)歷金箔散射過(guò)程的徑跡，其中正確的是()C第3節(jié) 玻爾的原子模型一、玻爾理論的內(nèi)容軌道量子化：軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值能量量子化：與軌道量子化對(duì)應(yīng)的能量不連續(xù)的現(xiàn)象躍遷假說(shuō)：原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為E2)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為E1)時(shí)，它輻射(或吸

13、收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hE2E1(或E1E2)總而言之根據(jù)玻爾的原子理論假設(shè)，電子只能在某些可能的軌道上運(yùn)動(dòng)，電子在這些軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不輻射能量，處于定態(tài)只有電子從一條軌道躍遷到另一條軌道上時(shí)才輻射能量，輻射的能量是一份一份的，等于這兩個(gè)定態(tài)的能量差這就是玻爾理論的主要內(nèi)容二、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)氫原子在不同能級(jí)上的能量和相應(yīng)的電子軌道半徑為En(n1,2,3，)；rnn2r1(n1,2,3，)，式中E113.6 eV，r10.53×1010 m.三、原子能級(jí)躍遷（1）能級(jí)躍遷：處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，經(jīng)過(guò)一次或幾次躍遷到達(dá)

14、基態(tài)所以一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為NC。（2）光子的輻射與吸收：由于原子的能級(jí)是一系列不連續(xù)的值，任意兩個(gè)能級(jí)差也是不連續(xù)的，故原子輻射或吸收一些特定頻率的光子原子輻射光子后會(huì)從較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷；原子吸收光子后會(huì)從較低能級(jí)向較高能級(jí)躍遷輻射或吸收光子的能量滿足hEmEn(mn)，能級(jí)差越大，輻射或吸收光子的頻率就越高（3）原子能量的變化當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖引力做正功，原子的電勢(shì)能減小，電子動(dòng)能增大，原子向外輻射光子，原子能量減小反之，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢(shì)能增大，電子動(dòng)能減小，原子吸收光子，原子能量增大1（多選）關(guān)于玻爾的原子模型，下述說(shuō)法中正確的有

15、()A它徹底否定了經(jīng)典的電磁理論 B它發(fā)展了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)C它完全拋棄了經(jīng)典的電磁理論 D它引入了普朗克的量子理論2(多選)玻爾在他的原子模型中所提出的假設(shè)有()A原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量B原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子能量D電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率3(多選)關(guān)于玻爾的原子模型理論，下列說(shuō)法正確的是()A原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中 B原子的能量狀態(tài)不可能是連續(xù)的C原子的核外電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，要

16、向外輻射能量D.原子的核外電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，不向外輻射能量4關(guān)于玻爾的原子模型理論，下面說(shuō)法正確的是()A原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中 B原子的能量狀態(tài)不是連續(xù)的C原子中的核外電子繞核做加速運(yùn)動(dòng)一定向外輻射能量D原子中的電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是連續(xù)的5根據(jù)玻爾的氫原子理論，電子在各條可能軌道上運(yùn)動(dòng)的能量是指()A電子的動(dòng)能 B電子的電勢(shì)能C電子的動(dòng)能與電勢(shì)能之和 D電子的動(dòng)能、電勢(shì)能和原子核能量之和6(多選)原子的能量量子化現(xiàn)象是指()A原子的能量是不可以改變的 B原子的能量與電子的軌道無(wú)關(guān)C原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的 D原子具有分立的能級(jí) 7(多選)氫原子的n1,2,3,4各個(gè)能級(jí)的能量如圖

17、所示，一群氫原子由n1的狀態(tài)激發(fā)到n4的狀態(tài)，在它回到n1的狀態(tài)過(guò)程中()A可能發(fā)出的能量不同的光子只有3種B可能發(fā)出6種不同頻率的光子C可能發(fā)出的光子的最大能量是12.75 eVD可能發(fā)出的光子的最大能量是0.85 eV8有一個(gè)處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)中的氫原子在向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可能發(fā)出的光子個(gè)數(shù)為()A1 B2 C3 D無(wú)法確定9一個(gè)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，該氫原子()A放出光子，能量增加 B放出光子，能量減少C吸收光子，能量增加 D吸收光子，能量減少10一個(gè)氫原子處于第三能級(jí)時(shí)，外面射來(lái)了一個(gè)波長(zhǎng)為6.63×107 m的光子，下列說(shuō)法中正確的是()A氫原子不吸收這個(gè)光

18、子B氫原子被電離，電離后電子的動(dòng)能約為0.36 eVC氫原子被電離，電離后電子的動(dòng)能為0 eVD氫原子吸收這個(gè)光子后躍遷到更高能級(jí)11有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們躍遷時(shí)：(1)有可能放出幾種能量的光子？(2)在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)，所發(fā)出的光子的波長(zhǎng)最長(zhǎng)？波長(zhǎng)是多少？【答案】(1)3(2)n3n2的躍遷6.58×107 m12已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑為r10.528×1010 m，量子數(shù)為n的能級(jí)值為En eV. (1)求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)畫出能級(jí)圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線(3)計(jì)算這幾

19、條光譜線中波長(zhǎng)最短的一條的波長(zhǎng) (其中靜電力常量k9.0×109 N·m2/C2，電子電量e1.6×1019 C，普朗克常量h6.63×1034 J·s，真空中光速c3.0×108 m/s)【答案】(1)13.6 eV (2)見(jiàn)解析 (3)1.03×107 m13氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為E113.6 eV，求：(1)當(dāng)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)，向外輻射的光子的波長(zhǎng)是多少？(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的光子照射氫原子？(3)一群氫原子在n4能級(jí)時(shí)可放出幾種不同能量的光子？畫出能級(jí)圖，并標(biāo)出這

20、些光譜線【答案】(1) 6.58×107 m (2)3.28×1015 Hz (3)6種光譜線如圖所示第4節(jié) 氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)一、氫原子光譜(1)氫原子光譜的特點(diǎn)從紅外區(qū)到紫外區(qū)呈現(xiàn)多條具有確定波長(zhǎng)的譜線；HH的這n個(gè)波長(zhǎng)數(shù)值成了氫原子的“印記”，不論是何種化合物的光譜，只要它里面含有這些波長(zhǎng)的光譜線，就能斷定這種化合物里一定含有氫從長(zhǎng)波到短波，HH等譜線間的距離越來(lái)越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性(2)巴爾末公式R()(n3,4,5)，其中R叫做里德伯常量，數(shù)值為R1.096_775_81×107_m1.（3）規(guī)律：巴爾末線系的14條譜線都處于可見(jiàn)光區(qū)；在巴爾末線系

21、中n值越大，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)越短，即n3時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最長(zhǎng)；除了巴爾末系，氫原子光譜在紅外區(qū)和紫外區(qū)的其他譜線也都滿足與巴爾末公式類似的關(guān)系式。1（多選）有關(guān)氫原子光譜的說(shuō)法，正確的是()A氫原子的發(fā)射光譜是線狀譜B氫原子光譜說(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的D氫原子光譜線的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān)2對(duì)于巴爾末公式，下列說(shuō)法正確的是 ()A所有氫原子光譜的波長(zhǎng)都與巴爾末公式相對(duì)應(yīng)B巴爾末公式只確定了氫原子發(fā)光的可見(jiàn)光部分的光的波長(zhǎng)C巴爾末公式確定了氫原子發(fā)光的一個(gè)線系的波長(zhǎng)，其中既有可見(jiàn)光，又有紫外光D巴爾末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長(zhǎng)3氫原子光譜的巴爾末公式是R()(n3,4,5