新教材同步系列2024春高中物理第五章原子与原子核第一节原子的结构课后提升训练粤教版选择性必修第三册

第五章第一节A组·基础达标1．关于电子的发觉，下列叙述中不正确的是()A．电子的发觉，说明原子是由电子和原子核组成的B．电子的发觉，说明原子具有肯定的结构C．电子是第一种被人类发觉的微观粒子D．电子的发觉，比较好地说明白物体的带电现象【答案】A【解析】发觉电子之前，人们认为原子是不行再分的最小粒子，电子的发觉，说明原子有肯定的结构，B正确；电子是人类发觉的第一种微观粒子，C正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D正确．2．(2023年福建三明月考)卢瑟福通过α粒子散射试验得出了原子核式结构模型，试验装置如图所示，带电粒子打到光屏上就会产生光斑，为验证α粒子散射试验结论，现在1、2、3、4四处放置带有荧光屏的显微镜，则这四处位置一段时间内统计的闪耀次数符合试验事实的是()A．1605、35、11、1 B．1242、1305、723、203C．2、10、655、1205 D．1232、1110、733、203【答案】A【解析】α离子散射试验现象是绝大多数粒子干脆穿过，少数发生大角度偏转，极少数甚至原路返回，A符合事实，B、C、D不符合事实．3．关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是()A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态不是连续的C．原子中的核外电子绕核做变速运动肯定向外辐射能量D．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的【答案】B【解析】玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到了困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要内容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，处在定态的原子不向外辐射能量，B正确．4．卢瑟福预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)存在．他的主要依据是()A．核电荷数与核内质子数相等B．核电荷数与核外电子数相等C．核的质量大于核内质子的质量D．核电荷数在数值上约是质量数的一半【答案】D【解析】卢瑟福预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)存在．他的主要依据是通过试验发觉原子核的核电荷数在数值上约为质量数的一半，D正确．5．汞原子的能级图如图所示，现让一束单色光照耀到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光，那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是()A．可能大于或等于7.7eV B．可能大于或等于8.8eVC．肯定等于7.7eV D．包含2.8eV，5eV，7.7eV三种【答案】C【解析】由玻尔理论可知，轨道是量子化的，能级是不连续的，只能放射不连续的单色光，于是要发出三种不同频率的光，只有从基态跃迁到n＝3的激发态上，其能量差ΔE＝E3－E1＝7.7eV，C正确，A、B、D错误．6．(2023年全国卷)α粒子散射试验被评为世界十大经典物理试验之一，此试验开创了原子结构探讨的先河，关于α粒子散射试验，下列说法正确的是()A．该试验的数据支持了原子结构的“西瓜模型”B．α粒子散射试验，证明白原子核是可以再分的C．该试验选用金的缘由之一是金的延展性好，可以制成很薄的金箔D．该试验表明原子中心有一个体主动大的核，它占有原子体积的极大部分【答案】C【解析】汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”不能说明卢瑟福的α粒子散射试验中的大角度偏转问题，该试验说明白汤姆孙的“西瓜模型”是错误的，A错误；卢瑟福的α粒子散射试验，证明白原子是可以再分的，B错误；该试验选用金的缘由之一是金的延展性好，可以制成很薄的金箔，C正确；从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推想使α粒子受到排斥力的核体主动小，试验表明：原子中心有一个微小的核，它占有原子体积的微小部分，D错误．7．关于α粒子散射试验，下列说法不正确的是()A．该试验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光【答案】D【解析】本题考查α粒子散射试验装置及其作用，荧光屏不只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光，所以D错误．8．密立根油滴试验装置如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场．用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴．通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A．悬浮油滴带正电B．悬浮油滴的电荷量为eq\f(mg,U)C．增大场强，悬浮油滴将向上运动D．油滴的电荷量不肯定是电子电荷量的整数倍【答案】C【解析】带电油滴在两板间静止时，受竖直向下的重力和竖直向上的电场力，则油滴应带负电，A错误；qE＝mg，即qeq\f(U,d)＝mg，所以q＝eq\f(mgd,U)，B错误；当E变大时，qE变大，原来悬浮的油滴所受合力向上，油滴向上运动，C正确；任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍，D错误．9．(2023年宝鸡模拟)如图为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，下列说法正确的是()A．这群氢原子最多能发出4种频率不同的光子B．这群氢原子发出的光子中，从n＝4跃迁到n＝1所发出的光子波长最长C．氢原子向较低能级跃迁时，核外电子动能减小，电势能增大D．用这些光照耀逸出功为2.49eV的金属钠，金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为10.26eV【答案】D【解析】一群氢原子处于n＝4的激发态，可能发出不同频率的光子种数Ceq\o\al(2,4)＝eq\f(4×(4－1),2)＝6，A错误；因为n＝4和n＝3间能级差最小，所以从n＝4跃迁到n＝3发出的光子频率最小，波长最长，B错误；氢原子从高能级向低能级跃迁时，电子的轨道半径减小，原子能量减小，依据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)可知，动能增大，则电势能减小，C错误；从n＝4跃迁到n＝1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6eV－0.85eV＝12.75eV，依据光电效应方程得Ekm＝hν－W0＝12.75eV－2.49eV＝10.26eV，D正确．B组·实力提升10．(2023年湛江模拟)如图是氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线中，频率从大到小列第三位的是()A．Hα B．HβC．Hγ D．Hδ【答案】B【解析】由图可知，从n＝4能级跃迁到n＝2能级时辐射的谱线能量第三大，因此频率列第三位，即Hβ，A、C、D错误，B正确．11．(2023年江苏模拟)如图为人们利用量子理论研制的电子显微镜拍摄到的铀酰微晶照片，放大了约1亿倍，这是光学显微镜做不到的，对于量子理论的建立过程，下列说法符合事实的是()A．卢瑟福提出的能量子假说很好地说明白黑体辐射试验规律B．爱因斯坦光子说说明白光电效应现象，说明白光具有波动性C．玻尔氢原子理论中的电子做核外运动是以电子云形式D．电子显微镜利用高速电子束的德布罗意波长比可见光波长更小提高了辨别实力【答案】D【解析】普朗克提出的能量子假说很好地说明白黑体辐射试验规律，不是卢瑟福提出来的，A错误；光电效应现象，说明白光具有粒子性，不是波动性，B错误；玻尔氢原子理论中的核外电子在特定的轨道上运动，C错误；电子显微镜利用电子束达到微小物体表面，再反射到荧光板上成像来实现视察，这是由于电子束的德布罗意波长比可见光短，辨别率高，D正确．12．(2023年衡阳联考)氢原子从较高能级跃迁到较低能级时要放射光子，而氩原子从一个能级跃迁到一个较低能级时，可能不放射光子，而是把相应的能量转交给另一能级上的电子，并使之脱离原子，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子．若氩原子的基态能量为E1，处于n＝2能级的电子跃迁时，将释放的能量转交给处于n＝4能级的电子，使之成为俄歇电子a.假设氩原子的能级能量公式类似于氢原子的，即En＝eq\f(E1,n2)(n＝1，2，3，…，表示不同能级)，则()A．氩原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时释放的能量为eq\f(3,4)E1B．氯原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时释放的能量为－eq\f(1,4)E1C．俄歇电子a的动能为－eq\f(11,16)E1D．俄歇电子a的动能为－eq\f(1,16)E1【答案】C【解析】由跃迁学问可知，氩原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时释放的能量等于这两个能级间的能量差ΔE＝E2－E1＝eq\f(E1,22)－eq\f(E1,12)＝－eq\f(3,4)E1，A、B错误；n＝4能级的电子跃迁到n＝∞能级时须要汲取的能量等于这两个能级间的能量差ΔE′＝E∞－E4＝0－eq\f(E1,42)＝－eq\f(1,16)E1，剩余的能量为俄歇电子a的动能，即Ek＝ΔE－ΔE′＝－eq\f(11,16)E1，C正确，D错误．13．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV，问：(1)氢原子在n＝4的定态上时，可放出几种光子？(2)若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照耀此原子？解：(1)原子处于n＝1的定态，这时原子对应的能量最低，这肯定态是基态，其他的定态均是激发态．原子处于激发态时不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式多种多样，当氢原子从n＝4的定态向基态跃迁时，可释放出6种不同频率的光子．(2)要使处于基态的氢原子电离，就是要使氢原子第一条可能轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚，则hν≥E∞－E1＝13.6eV＝2.176×10-18J，即ν≥eq\f(E∞－E1,h)＝eq\f(2.176×10-18,6.63×10-34)Hz＝3.28×1015Hz.14．氢原子能级跃迁如图所示，由图求：(1)假如有许多氢原子处于n＝3的能级，在原子回到基态时，可能产生哪几种跃迁？出现几种不同光谱线？(2)假如用动能为11eV的外来电子去激发处于基态的氢原子，可使氢原子激发到哪一个能级上？(3)假如用能量为11eV的外来光去激发处于基态的氢原子，结果又如何？解：(1)对于处于n＝3的许多氢原子而言，在它们回到n＝1的基态时，可能观测到三种不同频率的光谱线，其频率分别为2.92×1015Hz、4.51×1014Hz、2.47×1015Hz.(2)从氢原子能级图可以推算出：氢原子从n＝1的能级激发到n＝2的能级时所需汲取的能量ΔE21＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，假如氢原子从n＝1的能级激发到n＝3的能级，那么所需汲取的能量为ΔE31＝E3－E1＝1.51e