高中物理第十八章原子结构习题课件新人教版选修3-

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T． 求电子比荷．
解析：无偏转时，洛伦兹力和电场力平衡，则 eE＝evB v2 只存在磁场时，有 evB＝m r ， L 由几何关系 r＝ sin θ L 偏转角很小时，r≈ θ 联立上述各式并代入数据得电子的比荷 e Eθ 11 ＝ 2 ≈1.3×10 C/kg. m BL
答案：1.3×1011 C/kg
解析：选 AC．氢原子处于 n 能级向较低激发态或基态跃迁时， 可能产生的光谱线条数的计算公式为 n(n－1) 2 N＝ Cn＝ .设氢原 2
子被激发到量子数为 n′的激发态时出现的氢光谱中有 N′条谱线， n(n＋1) 若 n′＝n＋1，N′＝ ＝N＋n，故 A 项正确．氢原子能级 2 hc 越高相邻能级差越小， 由 ΔE＝ λ ， n′>n， 则 ΔE′<ΔE， 所以 λ′>λ， 故 C 项正确．
解析：选 D．卢瑟福设计的 α 粒子散射实验是为了探究原子内 电荷的分布，并非为了验证汤姆孙模型是错误的，A 错误；卢 瑟福并不是认识到“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构” 理论，B 错误；卢瑟福做了 α 粒子散射实验后，由实验现象而 提出了“核式结构”理论，C 错误，D 正确．
2 ． (2017· 南京高二检测 ) 关于线状谱，下列说法中正确的是 ( )
A．从 n＝3 的能级跃迁到 n＝2 的能级时的辐射光 B．从 n＝5 的能级跃迁到 n＝2 的能级时的辐射光 C．从 n＝4 的能级跃迁到 n＝3 的能级时的辐射光 D．从 n＝2 的能级跃迁到 n＝1 的能级时的辐射光
解析：选 B．从氢原子光谱图上可以看出谱线 a、b 相邻且波长 λb<λa，则谱线 b 光子的频率大于谱线 a 光子的频率，产生谱线 b 的能级差仅大于产生谱线 a 的能级差，所以 B 正确．
三、非选择题(本题共 3 小题，共 40 分．解答时应写出必要的 文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能 得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 11． (20 分)汤姆孙 1897 年用阴极射线管测量了 电子的比荷(电子电荷量与质量之比 )，其实验 原理如图所示．电子流平行于极板射入，极板 P、P′间同时存在匀强电场 E 和垂直纸面向里 的匀强磁场 B 时，电子流不会发生偏转；极板间只存在垂直纸 面向里的匀强磁场 B 时，电子流穿出平行板电容器时的偏转角 1 θ＝ rad.已知极板长 L＝3.0×10－2 m，电场强度大小为 E＝ 15 1.5×104 V/m， 磁感应强度大小为 B＝5.0×10
－13.6 解析：(1)n＝2 时，E2＝ 2 eV＝－3.4 eV 2 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＝3.4 eV
－19 ΔE 3.4×1.6×10 ν＝ ＝ Hz≈8.21×1014 Hz. －34 h 6.63×10
A．放出光子，能量增加 C．吸收光子，能量增加
解析：选 B．氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能 量减少，故选项 B 正确，选项 A、C、D 错误．
4．如图所示是某原子的能级图，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，则正确的是 ( )
8．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，下列说法中正确的是( A．核外电子受力变小 B．原子的能量减少，电子的动能增加 C．氢原子要吸收一定频率的光子 D．氢原子要放出一定频率的光子 )
解析：选 BD．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，A e2 v2 1 2 ke2 错；由 k 2＝m 得 Ek＝ mv ＝ 知电子的动能变大，由 En＝ r r 2 2r 13.6 － 2 eV 知 n 减小时原子能量减少，B 对；电子由高能级向低 n 能级跃迁时放出一定频率的光子，C 错，D 对．
c c hc 解析：选 C．根据 ΔE＝hν，ν＝ ，可知 λ＝ ＝ ，能级差越 λ ν ΔE 大，波长越小，所以 a 的波长最小，b 的波长最大，答案选 C．
5．如图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱．已知谱 线 a 是氢原子从 n＝4 的能级跃迁到 n＝2 的能级时的辐射光， 则谱线 b 是氢原子( )
A．线状谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线 B．线状谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线 C．线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线是特征谱线 D． 同一元素的线状谱的明线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的
解析：选 CD．根据光谱理论知，明线光谱与吸收光谱都能表示 元素的特点，都是元素的特征谱线，而同一元素的线状谱与吸 收光谱都是一一对应的，C、D 正确．
(2)波长为 200 nm 的紫外线一个光子所具有的能量
8 3 × 10 － －19 E0＝h· ν0＝6.63×10 34× J ＝ 9.945 × 10 J －9 200×10
电离能 ΔE＝3.4×1.6×10
－19
J＝5.44×10
－19
J
1 2 由能量守恒：hν0－ΔE＝ mv 2 代入数值解得：v≈9.95×105 m/s.
6．有两个质量为 m 的均处于基态的氢原子 A、B，A 静止，B 以速度 v0 与它发生碰撞．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(E1<0)．则速度 v0 至少为( A． C． －E1 m －3E1 m B． D． ) －2E1 m －4E1 m
答案：(1)8.21×1014 Hz
(2)9.95×105 m/s
Байду номын сангаас
解析：选 C．由动量守恒定律有 mv0＝2mv，碰撞过程损失的动 1 2 1 能为 ΔE＝ mv0－ · 2mv2， 由能级跃迁知识有 ΔE 至少为由 n＝2 2 2 3 的能级跃迁至基态时的能量变化，则 ΔE＝E2－E1＝－ E1，联 4 立解得 v0＝ －3E1 m ，故 C 正确．
二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分．在每小题 给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得 6 分， 选对但不全的得 3 分，有错选或不答的得 0 分) 7．根据光谱的特征谱线，可以确定物质的化学组成和鉴别物质， 以下说法正确的是( )
A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同 B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同 C．每种原子在任何外界条件下发光的线状谱都相同 D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同
解析：选 C．每种原子在任何外界条件下的线状谱都相同，不 同原子的线状谱不同．
3． (2017· 天津七校联考)一个氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能 级，该氢原子( ) B．放出光子，能量减少 D．吸收光子，能量减少
12．(20 分)将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从 基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子． (1)若要使 n＝2 激发态的氢原子电离， 至少要用多大频率的电磁 波照射该氢原子？ (2)若用波长为 200 nm 的紫外线照射氢原子， 求氢原子电离后电 子的速度多大？(电子电荷量 e＝1.6×10－19 C，电子质量 me＝ 0.91×10－30 kg)
10．用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这 些氢原子被激发到量子数为 n(n>2)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′.下列各式中可能正确的是( A．N′＝N＋n C．λ′>λ B．N′＝N＋n－1 D．λ′<λ )
9． 欲使处于基态的氢原子激发或电离， 下列措施可行的是( A．用 10.2 eV 的光子照射 B．用 11 eV 的光子照射 C．用 14 eV 的光子照射 D．用 10 eV 的光子照射
)
解析：选 AC．由氢原子能级图可求得 E2－E1＝－3.4
eV－
(－13.6 eV)＝10.2 eV， 即 10.2 eV 是第二能级与基态之间的能量 差， 处于基态的氢原子吸收 10.2 eV 的光子后将跃迁到第一激发 态，可使处于基态的氢原子激发，A 项正确；Em－E1≠11 eV、 Em－E1≠10 eV，即不满足玻尔理论关于跃迁的条件，B、D 项 错误；要使处于基态的氢原子电离，照射光的能量须不小于 13.6 eV，而 14 eV>13.6 eV，故用 14 eV 的光子照射可使基态的 氢原子电离，C 项正确．
第十八章
原子结构
一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 6 分，共 36 分．在每 小题给出的四个选项中，只有一个选项正确) 1．关于原子结构理论与 α 粒子散射实验的关系，下列说法正确 的是( )
A． 卢瑟福做 α 粒子散射实验是为了验证汤姆孙的“枣糕模型” 是错误的 B． 卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结 构”理论 C． 卢瑟福的 α 粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性 D． 卢瑟福依据 α 粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构” 理论