2024高考物理一轮复习课练38原子结构含解析新人教版

PAGE13-课练38原子结构1．下列叙述正确的是()A．卢瑟福的α粒子散射试验揭示了原子核有困难结构B．玻尔理论胜利地说明白各种原子的发光现象C．爱因斯坦胜利地说明白光电效应现象D．赫兹从理论上预言了电磁波的存在2．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时汲取紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．汲取光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．汲取光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν13．(多选)假定用光子能量为E的一束光照耀大量处于n＝2能级的氢原子，氢原子汲取光子后，发出频率为ν1、ν2和ν3的光，且频率依次增大，则E等于()A．h(ν3－ν1)B．h(ν3－ν2)C．hν3D．hν14．(多选)以下说法正确的是()A．图甲是α粒子散射试验示意图，当显微镜在A、B、C、D中的A位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多B．图乙是氢原子的能级示意图，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时汲取了肯定频率的光子能量C．图丙是光电效应试验示意图，当光照耀锌板时验电器的指针发生了偏转，则此时验电器的金属杆带的是正电荷D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该试验现象说明实物粒子也具有波动性5．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2,3，….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从其次激发态电离的光子的最大波长为()A．－eq\f(4hc,3E1)B．－eq\f(2hc,E1)C．－eq\f(4hc,E1)D．－eq\f(9hc,E1)练高考小题6．[2024·全国卷Ⅰ]氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63eV～3.10eV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，最少应给氢原子供应的能量为()A．12.09eVB．10.20eVC．1.89eVD．1.51eV7．[2024·北京卷·13]处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有()A．1种B．2种C．3种D．4种8．[2024·天津卷·5]氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n＝2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定()A．Hα对应的前后能级之差最小B．同一介质对Hα的折射率最大C．同一介质中Hδ的传播速度最大D．用Hγ照耀某一金属能发生光电效应，则用Hβ也肯定能9．[2024·天津卷]物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实视察的基础上．下列说法正确的是()A．自然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发觉使人们相识到原子具有核式结构C．α粒子散射试验的重要发觉是电荷是量子化的D．密立根油滴试验表明核外电子的轨道是不连续的10．[2024·北京卷]2024年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm(1nm＝10－9m)旁边连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的探讨中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此推断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s)()A．10－21JB．10－18JC．10－15JD．10－12J练模拟小题11．[2024·江西省南昌市摸底]在α粒子散射试验中，α粒子以速度v0与静止的金原子核发生弹性正碰，碰后α粒子以速度v1被反向弹回，若金原子核的质量是α粒子质量的k倍，则v0与v1的大小的比值为()A．kB．k＋1C.eq\f(k＋1,k－1)D.eq\f(k－1,k＋1)12．[2024·宁夏银川一中模拟](多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有()A．原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射(或汲取)肯定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率13．[2024·湖南省娄底市双峰一中模拟]下列四幅图涉及不同的物理学问，其中说法不正确的是()A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是随意的B．光电效应试验说明白光具有粒子性C．电子束穿过铝箔后的衍射图样证明白电子具有波动性D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间14．[2024·济南模拟]卢瑟福通过α粒子散射试验得出了原子的核式结构模型，试验装置如图所示，全部带电粒子打到荧光屏上都产生光斑．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．2、10、625、1205B．1202、1305、723、203C．1305、25、7、1D．1202、1010、723、20315．[2024·洛阳统考]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，下列说法正确的是()A．原子的能量削减B．原子的能量不变C．核外电子受力变小D．氢原子要汲取肯定频率的光子16．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是()A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B．原子的特征谱线可能是原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的C．可以用原子的特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据———[综合测评提实力]———一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．[2024·云南昆明诊断]科学家对氢光谱可见光区的四条谱线进行了分析，发觉这些谱线的波长可以用公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))来表示，关于此公式，下列说法正确的是()A．该公式是玻尔首先通过对光谱的分析得到的B．公式中R为普朗克常量C．公式中n的取值范围为自然数D．公式中n越大，辐射出的光子能量越大2.氢原子能级图如图所示，下列说法错误的是()A．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时，可以发出6种不同频率的光B．用光子能量为0.5eV的光照耀，可使氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级C．用动能为0.5eV的电子轰击氢原子，可使氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级D．处于n＝4能级的氢原子可以汲取氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光子能量而发生电离3．从α粒子散射试验结果动身推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际状况；④原子核的半径的数量级是10－15m．其中正确的是()A．①②③B．①③④C．①②④D．①②③④4．[2024·洛阳模拟]氢原子基态的能量为E1＝－13.6eV，大量氢原子处于某一激发态，在这些氢原子可能发出的全部的光子中，频率最大的光子的能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为Emin，这些光子中有m种不同的频率，已知En＝eq\f(E1,n2)(n＝1,2,3，…)，则()A．Emin＝0.31eV，m＝10B．Emin＝0.31eV，m＝6C．Emin＝0.51eV，m＝10D．Emin＝0.51eV，m＝65．下列说法正确的是()A．产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能为Ek，对于同种金属，Ek与照耀光的频率成线性关系B．氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时释放出甲光子，基态的氢原子汲取乙光子后跃迁到n＝3能级，则甲光子的频率大于乙光子的频率C．已知氡的半衰期为3.8天，若取20g氡放在天平上左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7.6天后，需取走15g砝码天平才能再次平衡D．钍核发生β衰变后，产生的新核的比结合能小于原来钍核的比结合能6.氢原子发出a、b两种频率的光，经三棱镜折射后的光路如图所示，若a光是由能级n＝5向n＝2跃迁时发出的，则b光可能是()A．从能级n＝4向n＝3跃迁时发出的B．从能级n＝4向n＝2跃迁时发出的C．从能级n＝6向n＝3跃迁时发出的D．从能级n＝6向n＝2跃迁时发出的7．如图所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱，已知谱线a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b是氢原子在下列哪种情形下跃迁时的辐射光()A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级B．从n＝5能级跃迁到n＝2能级C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级D．从n＝5能级跃迁到n＝3能级8．[2024·江西南昌模拟]已知氢原子的基态能量为－E1，激发态能量为En＝－eq\f(E1,n2)，其中n＝2,3,4….已知普朗克常量为h，则下列说法正确的是()A．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小B．基态氢原子中的电子汲取一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为eq\r(\f(2hν＋E1,m))(m为电子质量)C．大量处于n＝3的激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出3种不同频率的光D．若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁所产生的光子能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时所产生的光子也肯定能使该金属发生光电效应二、多项选择题(本题共2小题，每小题4分，共8分)9．[2024·广州模拟]氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm.以下推断正确的是()A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmB．用波长为325nm的光照耀，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633nm的光照耀，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级10．关于光谱，下列说法正确的是()A．各种原子的放射光谱都是线状谱B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．由于各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．依据各种原子发光的特征谱线进行光谱分析，可以鉴别物质和确定物质的组成成分三、非选择题(本题共3小题，共22分)11．(6分)[2024·湖南长沙长郡中学入学考试]依据玻尔原子理论，氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，要________(填“释放”或“汲取”)能量．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子的质量为m，则基态氢原子的电离能为______，基态氢原子中的电子汲取一频率为ν的光子后被电离，电离后电子的速度大小为________(已知普朗克常量为h)．12．(8分)(1)(多选)用大量具有肯定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了肯定数目的光谱线，如图．调高电子的能量再次进行观测，发觉光谱线的数目比原来增加了5条．用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量．依据图所示的氢原子的能级图可以推断，Δn和E的可能值为()A．Δn＝1,13.22eV<E<13.32eVB．Δn＝2,13.22eV<E<13.32eVC．Δn＝1,12.75eV<E<13.06eVD．Δn＝2,12.75eV<E<13.06eV(2)如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06eV的光照耀一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子放射的不同波长的光有________种，其中最短波长为________m(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)．13．(8分)(1)如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5eV.现分别用不同能量的光子照耀钨板(各光子的能量已在图上标出)，那么下列各图中，没有光电子达到金属网的是________(填入选项前的字母代号)．能够到达金属网的光电子的最大动能是________eV.(2)动能为12.5eV的电子通过碰撞使处于基态的氢原子激发，最高能跃迁到量子数n＝________的能级．当氢原子从这个能级跃迁返回基态的过程中，辐射的光子的最长波长λ＝________m，已知氢原子基态能量E1＝－13.6eV，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(保留三位有效数字)课练38原子结构[狂刷小题夯基础]1．C卢瑟福通过α粒子散射试验提出原子核式结构学说，A错误；玻尔理论胜利说明白氢原子发光现象，B错误；爱因斯坦胜利地说明白光电效应现象，C正确；麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹证明白电磁波的存在，D错误．2．D氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，Em－En＝hν1，从能级n跃迁到能级k时汲取紫光Ek－En＝hν2，则从能级k跃迁到能级m有Ek－Em＝(Ek－En)－(Em－En)＝hν2－hν1，因红光的能量小于紫光的能量，故能量降低，辐射光子，故D正确，ABC错误．3．BD因为氢原子汲取能量后发出3种不同频率的光子，依据eq\f(nn－1,2)＝3得n＝3，汲取能量后氢原子处于第3能级，所以汲取的光子能量E＝E3－E2，由ν1、ν2、ν3的光的频率依次增大，知它们分别为从n＝3到n＝2、n＝2到n＝1、n＝3到n＝1跃迁所辐射的光子，所以E＝E3－E2＝hν1＝h(ν3－ν2)，故BD正确，AC错误．4．ACD题图甲是α粒子散射试验示意图，当显微镜在A、B、C、D中的A位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多，故A正确；题图乙是氢原子的能级示意图，结合氢原子光谱可知，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时辐射了肯定频率的光子能量，故B错误；题图丙是光电效应示意图，当光照耀锌板时，金属板失去电子，将带正电，所以与之相连的验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是正电荷，故C正确；题图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，由于衍射是波特有的性质，所以该试验现象说明实物粒子也具有波动性，故D正确．5．D其次激发态即第三能级，由题意可知E3＝eq\f(E1,32)，电离是氢原子从第三能级跃迁到最高能级的过程，须要汲取的最小能量为0－E3＝－eq\f(E1,9)，所以有－eq\f(E1,9)＝eq\f(hc,λ)，解得λ＝－eq\f(9hc,E1)，D正确．6．A因为可见光光子的能量范围是1.63eV～3.10eV，所以氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子供应的能量最少为E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，即选项A正确．7．C大量处于n＝3能级的氢原子跃迁时，辐射光的频率有Ceq\o\al(2,3)＝3种，故C项正确．8．AHα的波长最长，频率最低，由跃迁规律可知，它对应的前后能级之差最小，A项正确；由频率越低的光的折射率越小知，B项错误；由折射率n＝eq\f(c,v)可知，在同一介质中，Hα的传播速度最大，C项错误；当入射光频率大于金属的极限频率时可以使该金属发生光电效应现象，因νHβ<νHγ，所以用Hβ照耀时不肯定能使该金属发生光电效应现象，D项错误．9．A本题考查物理学史实及原子物理．自然放射现象说明原子核内部有困难的结构，选项A正确；电子的发觉使人们相识到原子可以再分，选项B错误；α粒子散射试验使人们相识到原子具有核式结构，选项C错误；密立根油滴试验测出了元电荷的电荷量，选项D错误．10．B本题考查光子能量的计算．能够电离一个分子的能量约为E＝heq\f(c,λ)＝6.6×10－34J·s×eq\f(3×108m/s,100×10－9m)＝1.98×10－18J，选项B正确，ACD错误．11．Cα粒子与静止的金原子核发生的是弹性正碰，以α粒子与金原子核组成的系统为探讨对象，设α粒子的质量为m，则金原子核的质量为km，据题意，系统动量守恒，故有mv0＝mv1＋kmv2，由于是弹性碰撞，所以碰撞前后系统的总动能相等，故有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)×kmveq\o\al(2,2)，联立以上两式可得v1＝－eq\f(k－1v0,k＋1)，选项C正确．12．ABC原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，A正确；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，B正确；电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射(或汲取)肯定频率的光子，C正确；电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差值有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，D错误．13．A原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是量子化的，只能是某些特定值，选项A错误；光电效应试验说明白光具有粒子性，选项B正确；衍射是波的特性，电子束穿过铝箔后的衍射图样证明白电子具有波动性，选项C正确；极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子的质量和正电荷主要集中在很小的核上，否则不行能发生大角度偏转，选项D正确．14．C依据α粒子散射试验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，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1处闪耀次数最多，2、3、4处越来越少，并且数据相差比较大，故C正确，A、B、D错误．15．A从距核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，能级减小，总能量减小，所以A正确，B错误；依据F＝eq\f(ke2,r2)，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故C错误；从距核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，总能量减小，要放出肯定频率的光子，故D错误．16．D每种原子都有自己的特征谱线，故可以依据原子光谱来鉴别物质，所以A正确；原子的特征谱线可能是原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的，B正确；利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，不行以深化了解原子的内部结构，所以C正确，D错误．[综合测评提实力]1．D公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))是巴尔末通过对氢原子光谱的分析总结出来的，公式中的R叫做里德伯常量，选项A、B错误；公式中n的取值范围是n＝3,4,5，…，选项C错误；公式中n越大，得出的光的波长λ越短，由ν＝eq\f(c,λ)可知，对应的光的频率越大，由E＝hν可知，对应的光子能量越大，选项D正确．2．B大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时，可以发出Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光，A正确；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级，只能汲取能量为0.31eV的光子，B错误；用动能为0.5eV的电子轰击氢原子，可使氢原子从n＝4能级跃迁到n＝5能级，C正确；处于n＝4能级的氢原子要发生电离，至少要汲取0.85eV的能量，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光子能量E＝E3－E2＝1.89eV>0.85eV，D正确．3．Bα粒子散射试验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大角度的偏转，并有极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的几乎被反弹回来，则从α粒子散射试验结果动身推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际状况，原子核的半径的数量级是10－15m，不能说明金原子是球体，B正确．4．A频率最大的光子的能量为－0.96E1，即En－(－13.6eV)＝－0.96×(－13.6eV)，解得En＝－0.54eV，即n＝5，故m＝Ceq\o\al(2,5)＝10，频率最小的光子的能量为Emin＝E5－E4＝－eq\f(13.6eV,52)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(13.6eV,42)))＝0.31eV，故A正确．5．A依据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，同种金属，逸出功相等，则最大初动能与入射光的频率成线性关系，A正确；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的能级差小于从n＝3能级跃迁到n＝1能级时的能级差，依据Em－En＝hν，可知甲光子的频率小于乙光子的频率，B错误；氡的半衰期为3.8天，经7.6天，即2个半衰期后，有15克氡衰变成新核，衰变成的新核仍具有质量，故取走的砝码要小于15克，天平才能再次平衡，C错误；钍核发生β衰变后，要释放能量，且生成的新核更稳定，则产生的新核的比结合能大于原来钍核的比结合能，D错误．6．D由光路图知，b光的折射率大于a光的折射率，所以b光的光子能量大于a光的光子能量，a光是由能级n＝5向n＝2跃迁时发出的，从能级n＝4向n＝3跃迁时发出的光子能量小于a光的光子能量，故A错误；从能级n＝4向n＝2跃迁时发出的光子能量小于a光的光子能量，故B错误；从能级n＝6向n＝3跃迁时发出的光子能量小于a光的光子能量，故C错误；从能级n＝6向n＝2跃迁时发出的光子能量大于a光的光子能量，故D正确．7．B谱线a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b比a的波长略短，则b光的频率比a光的频率略高，其光子的能量比a光光子的能量略大，所以谱线b是氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，B正确．8．C氢原子由基态跃迁到激发态时，氢原子汲取光子，能量增大，轨道半径增大，依据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)知，电子动能减小，而其电势能增大，故A错误；基态氢原子中的电子汲取一频率为ν的光子被电离后，则电子电离后的最大初动能为Ekm＝hν－E1，因此电子最大速度大小为eq\r(\f(2hν－E1,m))，故B错误；依据Ceq\o\al(2,3)＝3知，这些氢原子可能辐射出三种不同频率的光子，故C正确；若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时所产生的光子能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时所产生的光子能量小于从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射的能量，不肯定能使该金属发生光电效应，故D错误．9．CD依据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长肯定小于656nm，因此A选项错误；依据发生跃迁只能汲取和辐射肯定频率的光子，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确．10．ACD各种原子的放射光谱都是线状谱，都有肯定的特征，也称特征谱线，是因原子结构不同，导致原子光谱也不相同，因而可以通过原子发光的特征谱线来确定和鉴别物质，称为光谱分析．故A、C、D正确，B错误．11．答案：汲取－E1eq\r(\f(2hν＋E1,m))解析：氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，原子能量增大，须要汲取能量．氢原子的基态能量为E1(E1<0)，则基态氢原子的电离能为－E1.依据能量守恒定律得hν＋E1＝eq\f(1,2)mv2，解得电离后电子的速度大小为v＝eq\r(\f(2hν＋E1,m)).12．答案：(1)AD(2)109.5×10－8解析：(