北京專用高考物理總復習第十六章第1講原子結構精練含解析

第1講原子結構A組基礎鞏固1.(2017豐臺一模)根據(jù)盧瑟福提出的原子核式結構模型解釋α粒子散射實驗,使極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉的作用力是()答案Bα粒子跟電子的碰撞過程動量守恒,因電子的質量遠小于α粒子的,所以α粒子的速度變化很小,故電子不可能使α粒子發(fā)生大角度偏轉。因為原子核帶正電而α粒子也帶正電,故它們間的作用力是庫侖斥力。2.一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,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,能量減少答案B根據(jù)玻爾原子理論知,氫原子從高能級n=3向低能級n=2躍遷時,將以光子形式放出能量,放出光子后原子能量減少,故B選項正確。3.(2016北京理綜,13,6分)處于n=3能級的大量氫原子,向低能級躍遷時,輻射光的頻率有()答案C處于能級為n的大量氫原子向低能級躍遷能輻射光的種類為Cn2,所以處于n=3能級的大量氫原子向低能級躍遷,輻射光的頻率有4.關于原子模型,下列說法錯誤的是()A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子具有核式結構B.盧瑟福完成的α粒子散射實驗,說明了原子的“棗糕”模型是不正確的C.按照玻爾理論,氫原子核外電子從高能級向低能級躍遷時,輻射出光子D.按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減小,原子總能量增加答案A湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子是有結構的,原子是可再分的,故A不正確;盧瑟福完成的α粒子散射實驗,說明原子中有核結構存在,故說明“棗糕”模型是不正確的,B說法正確;氫原子核外電子從高能級向低能級躍遷時,輻射出光子,C說法正確;氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電場力做負功,電子動能減小,躍遷過程需要吸收光子,故總能量增加,D說法正確。5.(2018房山二模)如圖所示為氫原子的能級示意圖,大量氫原子處于n=3能級的激發(fā)態(tài),在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子,用這些光照射逸出功為2.29eV的金屬鈉,下列說法中正確的是()B.從n=3能級躍遷到n=2能級所發(fā)出光子的波長最短C.金屬鈉發(fā)出的光電子的最大初動能為9.80eVD.從n=3能級躍遷到n=1能級所發(fā)出的光子頻率最低答案C大量處于n=3能級的氫原子能發(fā)出C36.氫原子能級圖如圖所示,一群原處于n=4能級的氫原子回到n=1能級的狀態(tài)過程中()C.放出的光子的最大能量為12.75eV,最小能量是0.66eVD.放出的光子能夠使逸出功為13.0eV的金屬發(fā)生光電效應答案C氫原子從n=4能級躍遷到n=1能級,C47.1885年瑞士的中學教師巴耳末發(fā)現(xiàn),氫原子光譜中可見光部分的四條譜線的波長可歸納成一個簡單的經驗公式:1λ=R(122-1n2),n為大于2的整數(shù),R為里德伯常量。1913年,丹麥物理學家玻爾受到巴耳末公式的啟發(fā),同時還吸取了普朗克的量子假說、愛因斯坦的光子假說和盧瑟福的核式結構原子模型,提出了自己的原子理論。根據(jù)玻爾理論,推導出了氫原子光譜譜線的波長公式:1m=1,n=2、3、4、…組成的線系叫賴曼系;m=2,n=3、4、5、…組成的線系叫巴耳末系;m=3,n=4、5、6、…組成的線系叫帕邢系;m=4,n=5、6、7、…組成的線系叫布喇開系;m=5,n=6、7、8、…組成的線系叫逢德系。以上線系只有一個在紫外光區(qū),這個線系是()答案A與可見光相比,紫外線的頻率高,能量高,即題目列出的線系中能量最高的即為紫外光區(qū)。而根據(jù)ν=cλ,知波長最短的在紫外光區(qū)。根據(jù)1λ=R(1m2-1n8.從宏觀現(xiàn)象中總結出來的經典物理學規(guī)律不一定都能適用于微觀體系。但是在某些問題中利用經典物理學規(guī)律也能得到與實際比較相符合的結論。例如,玻爾建立的氫原子模型,仍然把電子的運動看做經典力學描述下的軌道運動。他認為,氫原子中的電子在庫侖力的作用下,繞原子核做勻速圓周運動。已知電子質量為m,元電荷為e,靜電力常量為k,氫原子處于基態(tài)時電子的軌道半徑為r1。(1)氫原子處于基態(tài)時,電子繞原子核運動,可等效為環(huán)形電流,求此等效電流值。(2)氫原子的能量等于電子繞原子核運動的動能、電子與原子核系統(tǒng)的電勢能的總和。已知當取無窮遠處電勢為零時,點電荷電場中離場源電荷q為r處的各點的電勢φ=kqr答案(1)e22π解析(1)電子繞原子核做勻速圓周運動ke2rT=2π解得T=2π電子繞原子核運動的等效電流I=eI=e(2)由(1)可知,處于基態(tài)的氫原子的電子的動能Ek1=12mv1取無窮遠處電勢為零,距氫原子核為r1處的電勢φ=ke處于基態(tài)的氫原子的電子的電勢能Ep1=-eφ=-k所以,處于基態(tài)的氫原子的能量E1=Ek1+Ep1=-kB組綜合提能1.物理學家在微觀領域發(fā)現(xiàn)了“電子偶素”這一現(xiàn)象。所謂“電子偶素”就是由一個負電子和一個正電子繞它們連線的中點,做勻速圓周運動形成相對穩(wěn)定的系統(tǒng)。類比玻爾的原子量子化模型可知:兩電子做圓周運動的可能軌道半徑的取值是不連續(xù)的,所以“電子偶素”系統(tǒng)對應的能量狀態(tài)(能級)也是不連續(xù)的。若規(guī)定兩電子相距無限遠時該系統(tǒng)的引力勢能為零,則該系統(tǒng)的最低能量值為E(E<0),稱為“電子偶素”的基態(tài),基態(tài)對應的電子運動的軌道半徑為r。已知正、負電子的質量均為m,電荷量大小均為e,靜電力常量為k,普朗克常量為h。則下列說法中正確的是()A.“電子偶素”系統(tǒng)處于基態(tài)時,一個電子運動的動能為kB.“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級躍遷后,電子做圓周運動的動能增大C.處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子的最大波長為-hcD.處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子的最小頻率為-E答案A電子做勻速圓周運動,正、負電子之間的引力充當向心力,有ke2(2r)2=mv2r,故一個電子的動能Ek=12mv2=ke2.每種原子都有自己的特征譜線,所以運用光譜分析可以鑒別物質和進行深入研究。氫原子光譜中巴耳末系的譜線波長公式為1λ=E1hc(122-1n2),n=3、4、5…,E1為氫原子基態(tài)能量,h為普朗克常量,c為光在真空中的傳播速度。鋰離子Li+的光譜中某個線系的波長可歸納成一個公式1λ'=E1' D.12答案C因為鋰離子Li+的這個線系光譜與氫原子巴耳末系光譜完全相同,故有E1hc(122-132)=E13.(2018朝陽一模)在玻爾的原子結構理論中,氫原子由高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時能發(fā)出一系列不同頻率的光,波長可以用巴耳末—里德伯公式1λ=R1(1)如圖所示的裝置中,K為一金屬板,A為金屬電極,都密封在真空的玻璃管中,S為石英片封蓋的窗口,單色光可通過石英片射到金屬板K上。實驗中:當滑動變阻器的滑片位于最左端,用某種頻率的單色光照射K時,電流計G指針發(fā)生偏轉;向右滑動滑片,當A比K的電勢低到某一值Uc(遏止電壓)時,電流計G指針恰好指向零?，F(xiàn)用氫原子發(fā)出的光照射某種金屬進行光電效應實驗。若用賴曼系中波長最長的光照射時,遏止電壓的大小為U1;若用巴耳末系中n=4的光照射金屬時,遏止電壓的大小為U2。金屬表面層內存在一種力,阻礙電子的逃逸。電子要從金屬中掙脫出來,必須克服這種阻礙做功。使電子脫離某種金屬所做功的最小值,叫做這種金屬的逸出功。已知電子電荷量的大小為e,真空中的光速為c,里德伯常量為R。試求:1;0。(2)光子除了有能量,還有動量,動量的表達式為p=hλa.請你推導光子動量的表達式p=hλb.處于n=2激發(fā)態(tài)的某氫原子以速度v0運動,當它向k=1的基態(tài)躍遷時,沿與v0相反的方向輻射一個光子。輻射光子前后,可認為氫原子的質量為M不變。求輻射光子后氫原子的速度v(用h、R、M和v0表示)。答案見解析解析(1)a.在賴曼系中,氫原子由n=2躍遷到k=1時,對應光的波長最長,波長為λ1。則有1λ1所以λ1=4所以ν1=cλ1b.在巴耳末系中,氫原子由n=4躍遷到k=2,對應光的波長為λ2,頻率為ν2。則有1λ2ν2=c設用波長為