高中物理一轮复习练习：原子结构

原子结构练习一、选择题1.(多选)α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，少数发生了大角度偏转，只有极少数被反弹回来，如图所示。若反弹回来的α粒子速度大小几乎不变，则下列说法正确的是()A．碰撞反弹过程中，α粒子的动量变化量Δp＝0B．碰撞反弹过程中，α粒子的动能变化量ΔEk＝0C．极少数α粒子被反弹回来，是因为受到了核力的作用D．少数α粒子大角度偏转，是因为受到了金原子核的库仑力作用2.(多选)如图甲是J.J.汤姆孙的原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地分布在整个球体内，电子镶嵌在其中。甲图中的小圆点代表正电荷，大圆点代表电子。J.J.汤姆孙的原子模型无法解释α粒子散射实验。如图乙是卢瑟福为解释α粒子散射实验假设的情景：占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质应集中在很小的空间范围。下列说法中正确的是()A．α粒子的质量远大于电子的质量，电子对α粒子速度的影响可以忽略B．入射方向的延长线越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越大C．由不同元素对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的质量D．由α粒子散射的实验数据可以估计出原子核半径的数量级是10－15m3.(多选)对原子光谱，下列说法正确的是()A．线状谱和吸收光谱可用于光谱分析B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的发光光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的发光光谱也不相同D．发光光谱可以用来鉴别物质中含哪些元素4.(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱B．霓虹灯产生的是线状谱C．进行光谱分析时，只能用线状谱D．同一元素吸收光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的5.(多选)氢原子能级图如图所示，可见光的光子能量范围为1.62～3.11eV。根据玻尔理论判断下列说法正确的是()A．一个处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光B．大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生3种不同频率的光C．大量处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，由n＝5能级向n＝4能级跃迁辐射出的光子的波长最长D．大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生3种不同频率的可见光6.如图为氢原子能级示意图的一部分，已知当氢原子吸收能量大于或等于其所在能级与n＝∞能级的能级差时，氢原子将电离，吸收的多余能量将转化为电离的电子的动能，相反氢离子俘获电子时，可类似看为电离过程的“相反过程”。则下列说法正确的是()A．当处于基态的氢原子吸收光子能量发生电离时，光子能量必须恰好为13.6eVB．当处于基态的氢原子受到质子撞击时，当质子动能为13.6eV时，氢原子一定会电离C．当氢离子俘获电子形成氢原子时，会以光子形式释放能量，光子最大能量可能大于13.6eVD．当氢离子俘获电子形成氢原子时，会以光子形式释放能量，光子最小能量为0.54eV7.氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.62～3.11eV的光为可见光。要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A．12.09eV B．10.20eVC．1.89eV D．1.51eV8.原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则()A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek9．(多选)将甲图的特殊楼梯的台阶编号比作乙图原子能级的量子数n，用一系列水平线表示原子的能级，相邻水平线之间的距离与相应的能级差成正比。这样的一系列水平线便构成乙图氢原子的能级图，下列说法正确的是()A．甲图台阶的间隔可以比作乙图的能级差B．乙图中的水平线呈现“上密下疏”的分布特点，当量子数很大时，水平线将很密集地“挤”在一起C．当量子数很大时，氢原子接近电离状态，量子化能量也逐渐趋于连续且接近某个正值D．对乙图，能量最低的状态为基态，高于基态的状态为激发态二、非选择题10.如图为J.J.汤姆孙做阴极射线实验时用到的气体放电管，在K、A之间加高电压，便有阴极射线射出；C、D间不加电压时，光屏上O点出现亮点，当C、D之间加如图所示电压时，光屏上P点出现亮点。(1)要使K、A之间有阴极射线射出，则K应接高压电源________(选填“正极”或“负极”)；要使光屏上P处的亮点再回到O点，可以在C、D间加垂直纸面________(选填“向里”或“向外”)的匀强磁场；(2)J.J.汤姆孙换用不同材料的阴极做实验，发现不同阴极发出的射线的比荷是________(选填“相同”或“不同”)的。11.根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？(结果保留1位小数，R∞＝1.10×107m－1)答案：1.BD设α粒子的质量为m，速度为v，反弹回来的α粒子速度大小不变，方向反向，以反弹速度方向为正方向，则动量变化量为Δp＝mv－(－mv)＝2mv，故A错误；动能为标量，大小与速度方向无关，所以动能变化量ΔEk＝0，故B正确；极少数α粒子被反弹回来，是因为受到金原子核的库仑力作用，故D正确，C错误。故选BD。2.ABDα粒子的质量远大于电子的质量，电子对α粒子速度的影响可以忽略，故A正确；入射方向的延长线越接近原子核的α粒子，所受库仑力就越大，发生散射时的偏转角就越大，故B正确；α粒子散射类似于碰撞，根据实验数据无法确定各种元素原子核的质量，故C错误；由α粒子散射的实验数据可以估计出原子核半径的数量级是10－15m，故D正确。3.AC线状谱和吸收光谱都含有原子的特征谱线，因此可用于光谱分析，故A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；发光光谱分为线状谱和连续谱，对线状谱进行光谱分析可鉴别物质组成，连续谱不能用于光谱分析，故D错误。4.BD太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析，白炽灯光产生的是连续谱，不可进行光谱分析，故A错误；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为线状谱，故B正确；线状谱和吸收光谱均可进行光谱分析，且同一元素吸收光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的，故C错误，D正确。5.AC一个处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出5－1＝4种不同频率的光，故A正确；大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光，故B错误；光子的频率越低，波长越长，大量处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，由n＝5能级向n＝4能级跃迁辐射出的光子的频率最低，则波长最长，故C正确；大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生Ceq\o\al(2,3)＝3种不同频率的光子，可见光的光子能量范围为1.62～3.11eV，n＝3能级到n＝2能级跃迁释放的光子能量为[(－1.51)－(－3.4)]eV＝1.89eV，在可见光范围内，其他跃迁产生的光子能量不在1.62～3.11eV范围内，不属于可见光，故D错误。6.C氢原子吸收光子能量发生电离时，其吸收的光子能量大于或等于其所在能级与n＝∞能级的能级差，故A错误；当质子撞击氢原子时，质子的动能只有部分会被氢原子吸收，所以氢原子并不会电离，故B错误；当氢离子俘获电子形成氢原子时，相当于电子从n＝∞能级向低能级跃迁，当电子初始动能为零时，释放光子能量为能级差，当电子在n＝∞能级处动能不为零时，从n＝∞能级跃迁到n＝1能级时释放能量将大于13.6eV，故C正确；氢原子的激发态并不只有5个，释放光子的最小能量不一定是0.54eV，故D错误。故选C。7.A由题意可知，基态(n＝1)氢原子被激发后，至少被激发到n＝3能级后，跃迁才可能产生能量在1.62～3.11eV的可见光，故ΔE＝－1.51eV－(－13.6)eV＝12.09eV，故选A。8.A由题图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据E＝hν可知②的频率小于④的频率，选项B错误；因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据Ek＝hν－W0，则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误。故选A。9．ABD题图甲台阶的间隔可以比作乙图的能级差，A正确；题图乙中的水平线呈现“上密下疏”的分布特点，当量子数很大时，水平线将很密集地“挤”在一起，B正确；当量子数很大时，氢原子接近电离状态，量子化能量也逐渐趋于连续且接近零，C错误；对题图乙，能量最低的状态为基态，高于基态的状态为激发态，D正确。故选ABD。10.(1)负极向外(2)相同解析：(1)要使K、A之间有阴极射线射出，则K应接高压电源负极；要使光屏上P处的亮点再回到O点，则洛伦兹力向上，根据左手定则可知，可以在C、D间加垂直纸面向外的匀强磁场。(2)J.J.汤姆孙换用不同材料的阴极做实验，发现不同阴极发出的射线的比荷是相同的。11.654.5nm484.8nm能够引起人的视觉的可见光波长范围为400～700nm。由巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5，…)知，当n＝3和4时对应波长较长当n＝3时，λ1≈654.5nm(λ1在可见光范围内)；当n＝4时，λ2≈484.8nm(λ2在可见光范围内)。氢原子在可