高三物理第一輪課時(shí)解析復(fù)習(xí)題18

課時(shí)作業(yè)44原子結(jié)構(gòu)時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(8×8′＝64′)1．關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)()A．絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過金屬箔后，發(fā)生了角度不太大的偏轉(zhuǎn)B．α粒子在接近原子核的過程中，動(dòng)能減小，電勢(shì)能減小C．α粒子在離開原子核的過程中，動(dòng)能增大，電勢(shì)能增大D．對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以估算原子核的大小解析：由于原子核很小，α粒子十分接近它的機(jī)會(huì)很少，所以絕大多數(shù)α粒子基本上仍按直線方向前進(jìn)，只有極少數(shù)的粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，從α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可估算出原子核的大小約為10－15～10－14m，A錯(cuò)誤，D正確．α粒子在接近原子核的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大，在離開時(shí)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小，B、C均錯(cuò)答案：D圖12．根據(jù)α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1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)α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，在α粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，再運(yùn)動(dòng)到c的過程中．下列說法中正確的是()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，后變大解析：α粒子從a到b，受排斥力作用，電場(chǎng)力做負(fù)動(dòng)，動(dòng)能減少，電勢(shì)能增大；α粒子從b再運(yùn)動(dòng)到c，電場(chǎng)力做正功．動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少；到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，由于a、c在同一等勢(shì)面上，所以從a到c，總功為零．故A、B錯(cuò)，C對(duì)．α粒子從a到b，場(chǎng)強(qiáng)增大，加速度增大；從b到c，場(chǎng)強(qiáng)減小，加速度減?。蔇錯(cuò)．答案：C3．氫原子輻射出一個(gè)光子后，則()A．電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大B．電子的動(dòng)能增大C．氫原子的電勢(shì)能增大D．原子的能級(jí)值增大解析：由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道，在此躍遷過程中，電場(chǎng)力對(duì)電子做了正功，因而電勢(shì)能應(yīng)減?。碛山?jīng)典電磁理論知，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即為氫核對(duì)電子的庫侖力：keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，所以Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r).可見，電子運(yùn)動(dòng)半徑越小，其動(dòng)能越大．再結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，氫原子放出光子，輻射出一定的能量，所以原子的總能量減?。C上討論，可知該題只有答案B正確．答案：B4．如圖2所示，是氫原子四個(gè)能級(jí)的示意圖．當(dāng)氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)，輻射出光子a.當(dāng)氫原子從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射出光子b.則以下判斷正確的是()圖2A．光子a的能量大于光子b的能量B．光子a的頻率大于光子b的頻率C．光子a的波長(zhǎng)大于光子b的波長(zhǎng)D．在真空中光子a的傳播速度大于光子b的傳播速度解析：參照提供的能級(jí)圖，容易求得b光子的能量大，E＝hν，所以b光子頻率高、波長(zhǎng)小，所有光子在真空中速度都是相同的，正確答案是C.該題考查光的本性問題，涉及到能級(jí)的基本規(guī)律．答案：C5．氫原子從n＝3激發(fā)態(tài)向低能級(jí)狀態(tài)躍遷可能放出的光子中，只有一種光子不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列說法正確的是()A．不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n＝3激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)時(shí)放出的B．不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n＝3激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2激發(fā)態(tài)時(shí)放出的C．從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到n＝3激發(fā)態(tài)，所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)D．從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)解析：氫原子從n＝3激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，各能級(jí)差為：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能級(jí)差最低，據(jù)E＝hν可知此時(shí)輻射的頻率最低，因此一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)，E4→3＝0.66eV，故一定不能使A發(fā)生光電效應(yīng)．答案：BC6．紫外線照射一些物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生熒光效應(yīng)，即物質(zhì)發(fā)出可見光，這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為ΔE1和ΔE2，下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說法中正確的是()A．兩次均向高能級(jí)躍遷，且|ΔE1|>|ΔE2|B．兩次均向低能級(jí)躍遷，且|ΔE1|＜|ΔE2|C．先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|ΔE1|＜|ΔE2|D．先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|ΔE1|＞|ΔE2|解析：原子吸收紫外線，使原子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，吸收ΔE1，再由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，放出可見光，紫外線光子能量大于可見光，故ΔE1＞ΔE2，D正確．答案：D7．如圖3中畫出了氫原子的4個(gè)能級(jí)，并注明了相應(yīng)的能量En，處在n＝4的能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波．已知金屬鉀的逸出功為2.22eV.在這些光波中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有()A．二種 B．三種C．四種 D．五種圖3解析：由題意和能級(jí)圖知，能夠發(fā)出6種不同頻率的光波．而逸出功W＝hν0<En－Em可產(chǎn)生光電子．代入數(shù)據(jù)E4－E3＝0.66eVE3－E2＝1.89eVE4－E2＝2.55eVE3－E1＝12.09eVE4－E1＝12.75eVE2－E1＝10.20eV顯然總共有4種．答案：C8．(2018·重慶高考)氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖4所示．不同色光的光子能量如下表所示．()色光紅橙黃綠藍(lán)—靛紫光子能量范圍(eV)1.61～2．002.00～2．072.07～2．142.14～2．532.53～2．762.76～3．10圖4處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為()A．紅、藍(lán)—靛 B．黃、綠C．紅、紫 D．藍(lán)—靛、紫解析：由能級(jí)圖可知，只有原子從n＝4能級(jí)向n＝2能級(jí)以及從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量符合題目要求，兩種光子對(duì)應(yīng)的能量分別為2.55eV和1.89eV，分別為藍(lán)—靛光和紅光，選項(xiàng)A正確．答案：A二、計(jì)算題(3×12′＝36′)圖59．如圖5所示，氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，輻射出能量為2.55eV的光子．問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請(qǐng)?jiān)趫D中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖．圖6解析：氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，滿足：hν＝En－E2＝2.55eVEn＝hν＋E2＝－0.85eV，所以n＝4基態(tài)氫原子要躍遷到n＝4的能級(jí)，應(yīng)提供：ΔE＝E4－E1＝12.75eV.躍遷圖如圖6.答案：12.75eV見解析圖圖710．一群氫原子處于量子數(shù)n＝4能級(jí)狀態(tài)，氫原子的能級(jí)的示意圖如圖7所示，則：(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？(2)氫原子由量子數(shù)n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射光子的能量是多少電子伏？(3)用(2)中的光子照射下列中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，發(fā)射光電子的能量最大初動(dòng)能是多大？幾種金屬的逸出功W金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.1解析：(1)可能發(fā)射的光譜線條數(shù)與發(fā)射的頻率相對(duì)應(yīng)，因此有N＝eq\f(nn－1,2)可得n＝4時(shí)發(fā)射的光子頻率最多為N＝eq\f(44－1,2)＝6種．(2)由玻爾的躍遷理論可得光子的能量E＝E4－E2＝[(－0.85)－(－3.40)]eV＝2.55eV.(3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射到銫金屬上時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝E－W，代入數(shù)據(jù)解得：Ekm＝0.65eV(或1.1×10－19J)．答案：(1)6種(2)2.55eV(3)銫0.65eV(或1.1×10－19J)11．氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子能量E1＝－13.6eV，已知電子電量e＝1.6×10－19C，電子質(zhì)量m＝0.91×10－30kg，氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r1＝0.53×10－(1)若要使處于n＝2的氫原子電離，至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子？(2)氫原子核外電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流，則氫原子處于n＝2的定態(tài)時(shí)，核外電子運(yùn)動(dòng)的等效電流多大？(3)若已知鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，今用一群處于n＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉，試通過計(jì)算說明有幾條譜線可使鈉發(fā)生光電效應(yīng)？解析：(1)要使處于n＝2的氫原子電離，照射光光子的能量應(yīng)能使電子從第2能級(jí)躍遷到無限遠(yuǎn)處，最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為：hν＝0－eq\f(E1,4)得：ν＝8.21×1014Hz.(2)氫原子核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力作向心力，有eq\f(Ke2,r22)＝eq\f(4π2mr2,T2)①其中r2＝4r1，根據(jù)電流強(qiáng)度的定義I＝eq\f(e,T)②由①②得I＝eq\f(e2,16πr1)eq\r(\f(K,mr1))③將數(shù)據(jù)代入③得：I＝1.3×10－4(3)由于鈉的極限頻率為6.00×101