新教材2023~2024学年高中物理 第4章 原子结构测评 （2份打包）鲁科版选择性必修第三册

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(时间:75分钟满分:100分)

一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.下列说法正确的是()

A.原子的核式结构模型是汤姆孙建立起来的

B.在α粒子散射实验中,绝大多数粒子发生了大角度偏转

C.玻尔模型能够解释所有原子的光谱现象

D.玻尔认为,电子的轨道是量子化的,原子的能量也是量子化的

2.下列对于氢原子光谱实验规律的认识正确的是()

A.因为氢原子核外只有一个电子,所以氢原子只能产生一种波长的光

B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线

C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线

D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关

3.某原子的部分能级图如图所示,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则可能正确的谱线是()

4.有两个质量为m、均处于基态的氢原子A、B,A静止,B以速度v0与A发生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一条直线上,碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收,从而使该原子由基态跃迁到激发态,然后此原子向低能级跃迁,并放出光子。若氢原子碰撞后放出一个光子,已知氢原子的基态能量为E1(E12)的激发态,此时出现的氢光谱中有N条谱线,其中波长的最大值为λ。现逐渐提高入射电子的动能,当动能达到某一值时,氢光谱中谱线数增加到N'条,其中波长的最大值变为λ'。下列各式可能正确的是()

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

C.λ'>λD.λ'n,则ΔE'λ,故C项正确。

9.答案减小减小

解析基态的氢原子吸收光子后,半径变大,由k得Ek=mv2=,即电子的动能减小;由=4π2mf2r,得f2=,即电子绕核运动的频率减小。

10.答案大减少增加辐射

解析氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时,r减小,由库仑定律知核外电子受力变大;由k=m得Ek=mv2=知电子的动能变大,由En=-eV知n减小时原子能量减少;电子由高能级向低能级跃迁时辐射一定频率的光子。

11.答案(1)2.55(2)铯0.65

解析(1)氢原子由n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量等于两级间的能级差,

即E=E4-E2=[-0.85-(-3.4)]eV=2.55eV。

(2)E只大于铯的逸出功,故光子只有照射铯金属才能发生光电效应。

根据光电效应方程得,Ekm=hν-W0=(2.55-1.9)eV=0.65eV。

12.答案(1)BCD(2)(3)A

解析(1)平行金属板板间存在匀强电场,油滴恰好处于静止状态,静电力与重力平衡,则有mg=qE=

所以需要测出的物理量有油滴质量m,两板间的电压U,两板间的距离d。

故选B、C、D。

(2)根据平衡条件可得mg=qE=

则油滴的电荷量为q=。

(3)若要使原本静止的油滴落到下极板,减小静电力即可,保持两极板间电压U不变,把下极板向下移,则增大极板间距,根据E=可知,电场强度减小,则静电力减小,因此油滴可落到下极板,A正确;断开电源,金属板所带电荷量Q不变,根据C=,C=,E=可得E=,则把下极板向下移或把下极板向上移,两板间距离变化,但两板间电场强度不变,油滴仍处于静止状态,把下极板向右移,S减小了,两板间电场强度增大,油滴会上升,故B、C、D错误。

13.答案1.3×1011C/kg

解析无偏转时,洛伦兹力和静电力平衡,则eE=evB

只存在磁场时,有evB=m

由几何关系r=

偏转角很小时,r=

联立上述各式并代入数据得电子的比荷

=1.3×1011C/kg。

14.答案(1)8.21×1014Hz(2)9.95×105m/s

解析(1)n=2时,E2=eV=-3.4eV

所谓电离,就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n=∞的轨道,n=∞时,E∞=0

所以,要使处于n=2激发态的氢原子电离,电离能为

ΔE=E∞-E2=3.4eV

ν=Hz=8.21×1014Hz。

(2)波长为200nm的紫外线一个光子所具有的能量

E0=h·ν0=6.63×10-34×J

=9.945×10-19J

电离能ΔE=3.4×1.6×10-19J

=5.44×10-19J

由能量守恒有hν0-ΔE=mev2

代入数值解得v=9.95×105m/s。

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

解析(1)根据玻尔理论E3-E1=h

λ=m

=1.03×10-7m。

(2)要使处于基态的氢原子电离,入射光子须满足

hν≥0-E1

解得ν≥-Hz

=3.28×1015Hz。

(3)当大量氢原子处于n=3能级时,最多能释放出的光子频率种类为N==3

由于E2==-=-3.4eV

氢原子由n=3能级向n=2能级跃迁时放出的光子波长最长,设为λ',则h=E3-E2

所以λ'=m

=6.58×10-7m。(共18张PPT)

第4章

本章整合

知识网络·体系构建

重点题型·归纳整合

目录索引

知识网络·体系构建

高速电子流

“葡萄干面包”模型

hν=|Em-En|

重点题型·归纳整合

一、原子核式结构模型

卢瑟福原子核式结构模型是建立在α粒子散射实验基础上,其考查主要从以下两方面:

α粒子散射实验主要是散射实验装置(包括仪器作用的简单描述)、实验现象、现象分析和结论以及实验意义的考查。α粒子散射实验是物理学发展史上一个重要的实验,实验结果使人们对于物质结构的观念发生了根本性变化,从而否定了汤姆孙的原子结构的“葡萄干面包”模型。卢瑟福原子核式结构模型建立的实验依据:绝大多数α粒子穿过金箔基本上不发生偏转;少数发生偏转;极少数发生大角度偏转

卢瑟福原子核式结构模型主要是原子核式结构模型内容的描述和理解,并且知道原子是由原子核和电子组成的。特别是能从力的角度、功能关系角度分析求解有关圆轨迹或曲线运动的轨迹问题

典例1以下选项图所示为在α粒子散射实验中,一束α粒子穿越金箔内一个金原子的轨迹示意图,正确的是()

D

解析A选项中2应该比1有较大偏转,3应该比4有较大偏转;B选项中2、3的偏转方向错误;C选项中3的偏转方向错误;在D选项中,2、4发生了明显偏转,3离核最近,发生大角度偏转,则只有D正确。

针对训练1

(多选)如图所示为α粒子散射实验装置,粒子打到荧光屏上都会引起闪烁,若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置,则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定不符合事实的是()

A.1305、25、7、1

B.202、405、625、825

C.1202、1010、723、203

D.1202、1305、723、203

BCD

解析根据α粒子散射实验的统计结果,大多数粒子能按原来方向前进,少数粒子方向发生了偏转,极少数粒子偏转超过90°,甚至有的被反向弹回。所以在相等时间内A处闪烁次数最多,其次是B、C、D三处,并且数据相差比较大,所以只有选项A符合事实,B、C、D不符合事实。

二、玻尔理论与能级跃迁

1.氢原子的半径公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,r1=0.53×10-10m。

2.氢原子的能级公式(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,E1=-13.6eV。

3.氢原子的能级图(如图所示)

(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态。

(2)横线左端的数字“1,2,3,…”表示量子数,右端的数字“-13.6,-3.4,…”表示氢原子的能级值。

(3)相邻横线间的距离表示相邻的能级差,量子数越大,相邻的能级差越小。

(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁,原子跃迁条件为:hν=Em-En(m>n)。

典例2已知氢原子基态的电子轨道为r1=0.528×10-10m,量子数为n的能

(1)求电子在基态轨道上运动时的动能。

(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,画出能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线。

(3)计算(2)中那几条光谱线中波长最短的一条的波长。(其中静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,电子电荷量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)见解析图

(3)1.03×10-7m

(2)当氢原子从量子数n=3的能级跃迁到较低能级时,可以得到3条光谱线,如图所示。

(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3-E1,

针对训练2

原子从一个能级跃