新教材2023~2024學年高中物理 第4章 原子結構測評 （2份打包）魯科版選擇性必修第三冊

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(時間:75分鐘滿分:100分)

一、單項選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。

1.下列說法正確的是()

A.原子的核式結構模型是湯姆孫建立起來的

B.在α粒子散射實驗中,絕大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉

C.玻爾模型能夠解釋所有原子的光譜現(xiàn)象

D.玻爾認為,電子的軌道是量子化的,原子的能量也是量子化的

2.下列對于氫原子光譜實驗規(guī)律的認識正確的是()

A.因為氫原子核外只有一個電子,所以氫原子只能產生一種波長的光

B.氫原子產生的光譜是一系列波長不連續(xù)的譜線

C.氫原子產生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線

D.氫原子產生的光的波長大小與氫氣放電管放電強弱有關

3.某原子的部分能級圖如圖所示,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光。在下列該原子光譜的各選項中,譜線從左向右的波長依次增大,則可能正確的譜線是()

4.有兩個質量為m、均處于基態(tài)的氫原子A、B,A靜止,B以速度v0與A發(fā)生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一條直線上,碰撞過程中部分動能有可能被某一氫原子吸收,從而使該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),然后此原子向低能級躍遷,并放出光子。若氫原子碰撞后放出一個光子,已知氫原子的基態(tài)能量為E1(E12)的激發(fā)態(tài),此時出現(xiàn)的氫光譜中有N條譜線,其中波長的最大值為λ?，F(xiàn)逐漸提高入射電子的動能,當動能達到某一值時,氫光譜中譜線數(shù)增加到N'條,其中波長的最大值變?yōu)棣?。下列各式可能正確的是()

A.N'=N+nB.N'=N+n-1

C.λ'>λD.λ'n,則ΔE'λ,故C項正確。

9.答案減小減小

解析基態(tài)的氫原子吸收光子后,半徑變大,由k得Ek=mv2=,即電子的動能減小;由=4π2mf2r,得f2=,即電子繞核運動的頻率減小。

10.答案大減少增加輻射

解析氫原子的核外電子由離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時,r減小,由庫侖定律知核外電子受力變大;由k=m得Ek=mv2=知電子的動能變大,由En=-eV知n減小時原子能量減少;電子由高能級向低能級躍遷時輻射一定頻率的光子。

11.答案(1)2.55(2)銫0.65

解析(1)氫原子由n=4的能級躍遷到n=2的能級時輻射光子的能量等于兩級間的能級差,

即E=E4-E2=[-0.85-(-3.4)]eV=2.55eV。

(2)E只大于銫的逸出功,故光子只有照射銫金屬才能發(fā)生光電效應。

根據(jù)光電效應方程得,Ekm=hν-W0=(2.55-1.9)eV=0.65eV。

12.答案(1)BCD(2)(3)A

解析(1)平行金屬板板間存在勻強電場,油滴恰好處于靜止狀態(tài),靜電力與重力平衡,則有mg=qE=

所以需要測出的物理量有油滴質量m,兩板間的電壓U,兩板間的距離d。

故選B、C、D。

(2)根據(jù)平衡條件可得mg=qE=

則油滴的電荷量為q=。

(3)若要使原本靜止的油滴落到下極板,減小靜電力即可,保持兩極板間電壓U不變,把下極板向下移,則增大極板間距,根據(jù)E=可知,電場強度減小,則靜電力減小,因此油滴可落到下極板,A正確;斷開電源,金屬板所帶電荷量Q不變,根據(jù)C=,C=,E=可得E=,則把下極板向下移或把下極板向上移,兩板間距離變化,但兩板間電場強度不變,油滴仍處于靜止狀態(tài),把下極板向右移,S減小了,兩板間電場強度增大,油滴會上升,故B、C、D錯誤。

13.答案1.3×1011C/kg

解析無偏轉時,洛倫茲力和靜電力平衡,則eE=evB

只存在磁場時,有evB=m

由幾何關系r=

偏轉角很小時,r=

聯(lián)立上述各式并代入數(shù)據(jù)得電子的比荷

=1.3×1011C/kg。

14.答案(1)8.21×1014Hz(2)9.95×105m/s

解析(1)n=2時,E2=eV=-3.4eV

所謂電離,就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷到n=∞的軌道,n=∞時,E∞=0

所以,要使處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子電離,電離能為

ΔE=E∞-E2=3.4eV

ν=Hz=8.21×1014Hz。

(2)波長為200nm的紫外線一個光子所具有的能量

E0=h·ν0=6.63×10-34×J

=9.945×10-19J

電離能ΔE=3.4×1.6×10-19J

=5.44×10-19J

由能量守恒有hν0-ΔE=mev2

代入數(shù)值解得v=9.95×105m/s。

15.答案(1)1.03×10-7m(2)3.28×1015Hz(3)3種6.58×10-7m

解析(1)根據(jù)玻爾理論E3-E1=h

λ=m

=1.03×10-7m。

(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離,入射光子須滿足

hν≥0-E1

解得ν≥-Hz

=3.28×1015Hz。

(3)當大量氫原子處于n=3能級時,最多能釋放出的光子頻率種類為N==3

由于E2==-=-3.4eV

氫原子由n=3能級向n=2能級躍遷時放出的光子波長最長,設為λ',則h=E3-E2

所以λ'=m

=6.58×10-7m。(共18張PPT)

第4章

本章整合

知識網絡·體系構建

重點題型·歸納整合

目錄索引

知識網絡·體系構建

高速電子流

“葡萄干面包”模型

hν=|Em-En|

重點題型·歸納整合

一、原子核式結構模型

盧瑟福原子核式結構模型是建立在α粒子散射實驗基礎上,其考查主要從以下兩方面:

α粒子散射實驗主要是散射實驗裝置(包括儀器作用的簡單描述)、實驗現(xiàn)象、現(xiàn)象分析和結論以及實驗意義的考查。α粒子散射實驗是物理學發(fā)展史上一個重要的實驗,實驗結果使人們對于物質結構的觀念發(fā)生了根本性變化,從而否定了湯姆孫的原子結構的“葡萄干面包”模型。盧瑟福原子核式結構模型建立的實驗依據(jù):絕大多數(shù)α粒子穿過金箔基本上不發(fā)生偏轉;少數(shù)發(fā)生偏轉;極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉

盧瑟福原子核式結構模型主要是原子核式結構模型內容的描述和理解,并且知道原子是由原子核和電子組成的。特別是能從力的角度、功能關系角度分析求解有關圓軌跡或曲線運動的軌跡問題

典例1以下選項圖所示為在α粒子散射實驗中,一束α粒子穿越金箔內一個金原子的軌跡示意圖,正確的是()

D

解析A選項中2應該比1有較大偏轉,3應該比4有較大偏轉;B選項中2、3的偏轉方向錯誤;C選項中3的偏轉方向錯誤;在D選項中,2、4發(fā)生了明顯偏轉,3離核最近,發(fā)生大角度偏轉,則只有D正確。

針對訓練1

(多選)如圖所示為α粒子散射實驗裝置,粒子打到熒光屏上都會引起閃爍,若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中A、B、C、D四處位置,則這四處位置在相等時間內統(tǒng)計的閃爍次數(shù)一定不符合事實的是()

A.1305、25、7、1

B.202、405、625、825

C.1202、1010、723、203

D.1202、1305、723、203

BCD

解析根據(jù)α粒子散射實驗的統(tǒng)計結果,大多數(shù)粒子能按原來方向前進,少數(shù)粒子方向發(fā)生了偏轉,極少數(shù)粒子偏轉超過90°,甚至有的被反向彈回。所以在相等時間內A處閃爍次數(shù)最多,其次是B、C、D三處,并且數(shù)據(jù)相差比較大,所以只有選項A符合事實,B、C、D不符合事實。

二、玻爾理論與能級躍遷

1.氫原子的半徑公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1為基態(tài)半徑,又稱玻爾半徑,r1=0.53×10-10m。

2.氫原子的能級公式(n=1,2,3,…),其中E1為基態(tài)能量,E1=-13.6eV。

3.氫原子的能級圖(如圖所示)

(1)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)。

(2)橫線左端的數(shù)字“1,2,3,…”表示量子數(shù),右端的數(shù)字“-13.6,-3.4,…”表示氫原子的能級值。

(3)相鄰橫線間的距離表示相鄰的能級差,量子數(shù)越大,相鄰的能級差越小。

(4)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷,原子躍遷條件為:hν=Em-En(m>n)。

典例2已知氫原子基態(tài)的電子軌道為r1=0.528×10-10m,量子數(shù)為n的能

(1)求電子在基態(tài)軌道上運動時的動能。

(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài),畫出能級圖,在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線。

(3)計算(2)中那幾條光譜線中波長最短的一條的波長。(其中靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,電子電荷量e=1.6×10-19C,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中光速c=3.0×108m/s)

答案(1)13.6eV

(2)見解析圖

(3)1.03×10-7m

(2)當氫原子從量子數(shù)n=3的能級躍遷到較低能級時,可以得到3條光譜線,如圖所示。

(3)與波長最短的一條光譜線對應的能級差為E3-E1,

針對訓練2

原子從一個能級躍