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(8×864)1關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)()A絕大多數(shù)粒子經(jīng)過(guò)金屬箔后，發(fā)生了角度不太大的偏轉(zhuǎn)B粒子在接近原子核的過(guò)程中，動(dòng)能減小，電勢(shì)能減小C粒子在離開原子核的過(guò)程中，動(dòng)能增大，電勢(shì)能增大D對(duì)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，粒子十分接近它的機(jī)會(huì)很少，所以絕大多數(shù)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10151014m，A錯(cuò)誤，D正確粒子在接近原子核的過(guò)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)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)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，在粒子從a 運(yùn)動(dòng)到b，再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中下列說(shuō)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：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；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)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，加速度減小故D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(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電子做了正功，因而電勢(shì)能應(yīng)減小另由經(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(kù)侖力：km，所以Ekmv2.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小綜上討論，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n4的能級(jí)躍遷到n3的能級(jí)時(shí)，輻射出光子a.當(dāng)氫原子從n3的能級(jí)躍遷到n2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，Eh，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(wèn)題，涉及到能級(jí)的基本規(guī)律答案：C5氫原子從n3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(shuō)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n3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n3激發(fā)態(tài)直接躍遷到n2激發(fā)態(tài)時(shí)放出的C從n4激發(fā)態(tài)躍遷到n3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n4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n3激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，各能級(jí)差為：E321.51 eV(3.4) eV1.89 eV，E311.51 eV(13.6) eV12.09 eV，E213.4 eV(13.6) eV10.2 eV，故32能級(jí)差最低，據(jù)Eh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)，E430.66 eV，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E1和E2，下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說(shuō)法中正確的是()A兩次均向高能級(jí)躍遷，且|E1|>|E2|B兩次均向低能級(jí)躍遷，且|E1|E2|C先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|E1|E2|D先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|E1|E2|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E1，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E1E2，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n4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2.22 eV.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Wh0<EnEm可產(chǎn)生光電子代入數(shù)據(jù)E4E30.66 eVE3E21.89 eVE4E22.55 eVE3E112.09 eVE4E112.75 eVE2E110.20 eV顯然總共有4種答案：C8(2020·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)1.612002.002072.072142.142532.532762.76310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n4能級(jí)向n2能級(jí)以及從n3能級(jí)向n2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2.55 eV和1.89 eV，分別為藍(lán)靛光和紅光，選項(xiàng)A正確答案：A二、計(jì)算題(3×1236)圖59如圖5所示，氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)，輻射出能量為2.55 eV的光子問(wèn)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n2的能級(jí)，滿足：hEnE22.55 eVEnhE20.85 eV，所以n4基態(tài)氫原子要躍遷到n4的能級(jí)，應(yīng)提供：EE4E112.75 eV.躍遷圖如圖6.答案：12.75 eV見解析圖圖710一群氫原子處于量子數(shù)n4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)n4的能級(jí)躍遷到n2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可得n4時(shí)發(fā)射的光子頻率最多為N6種(2)由玻爾的躍遷理論可得光子的能量EE4E2(0.85)(3.40) eV2.55 eV.(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EkmEW，代入數(shù)據(jù)解得：Ekm0.65 eV(或1.1×1019J)答案：(1)6種(2)2.55 eV(3)銫0.65 eV(或1.1×1019J)11氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子能量E113.6 eV，已知電子電量e1.6×1019C，電子質(zhì)量m0.91×1030kg，氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r10.53×1010m.(1)若要使處于n2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n2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n4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉，試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明有幾條譜線可使鈉發(fā)生光電效應(yīng)？解析：(1)要使處于n2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(wú)限遠(yuǎn)處，最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為：h0得：8.21×1014Hz.(2)氫原子核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力作向心力，有其中r24r1，根據(jù)電流強(qiáng)度的定義I由得I將數(shù)據(jù)代入得：I1.3×104A(3)由于鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，則使鈉發(fā)生光電效應(yīng)的光子的能量至少為E0heV2.486 eV一群處于n4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光子，要使鈉發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)使躍遷時(shí)兩能級(jí)的差EE0，所以在六條光譜線中有E41、E31、E21、E42四條譜線可使鈉發(fā)生光電效應(yīng)答案：(1)8.21×1014Hz(2)1.3×104A(3)四條