高二物理【原子结构】练习题

高二物理原子结构练习题一、单选题1．在原子物理学的发展过程中，出现了许多著名的科学家和他们的研究成果，有关他们的说法中哪个是正确的（ ）A ．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，并测出了电子所带的电荷量B ．卢瑟福通过对α粒子散射实验数据的分析提出了原子的核式结构模型C ．玻尔的原子理论把量子观念引入了原子领域，成功地揭示了微观粒子的运动规律D ．巴耳末发现的巴耳末公式可求出氢原子所发光的波长2．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a 运动到b 、再运动到c 的过程中，下列说法正确的是( )A ．动能先增大，后减小B ．电势能先减小，后增大C ．电场力先做负功，后做正功，总功等于零D ．加速度先变小，后变大3．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。

红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。

图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV ，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于2n =激发态的氢原子提供的能量为（ ）A ．10.20eVB ．2.89eVC ．2.55eVD ．1.89eV4．氢原子第n 能级的能量绝对值为E n =12E n，其中E 1是基态能量的绝对值，而量子数n=1，2，3…。

假设通过电场加速的电子轰击氢原子时，电子全部的动能被氢原子吸收，使氢原子从基态跃迁到激发态，则使电子加速的电压至少为（e 为电子所带的电荷量的绝对值）（ ）A ．14E eB ．12E eC ．134E eD ．1E e5．关于玻尔的原子模型，下列说法正确的是（ ）A ．按照玻尔的观点，电子在定态轨道上运行时不向外辐射电磁波B ．电子只能通过吸收或放出一定频率的光子在轨道间实现跃迁C ．电子从外层轨道跃迁到内层轨道时，动能增大，原子能量也增大D ．电子绕着原子核做匀速圆周运动。

在外层轨道运动的周期比在内层轨道运动的周期小 6．中国“北斗三号”全球组网卫星计划将在2017年7月左右进行首次发射．“北斗三号”采用星载氢原子钟，其精度将比“北斗二号”的星载铷原子钟提高一个数量级．如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是（ ）A ．处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子B ．欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09eV 的光子照射C ．当氢原子从n=5的状态跃迁到n=3的状态时，要吸收光子D ．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射金属铂（逸出功为6.34eV ）时不能发生光电效应7．卢瑟福α粒子散射实验装置如图所示，荧光屏和显微镜一起转至图中的A 、B 、C 、D 四个位置时，相同时间在荧光屏上观察到的闪光次数A ．在A 位置最多B ．在B 位置最多C ．在C 位置最少D ．在D 位置观察不到闪光8．如图所示为氢原子的能级图，一个氢原子吸收能量后由基态跃迁到 n=4的激发态，然后向低能级跃迁，下列说法正确的是（ )A ．可能发出 6 种能量的光子B ．只能发出 1 种能量的光子C ．吸收的能量为 12.75eVD ．可能发出能量为 0.85eV 的光子二、多选题9．下列关于光谱的说法正确的是（）A．到达地球上的太阳光的光谱是连续光谱B．日光灯产生的光谱是连续光谱C．酒精灯火焰中的钠蒸气所产生的光谱是线状谱D．白光通过温度较低的钠蒸气，所产生的光谱是线状谱10．下列关于特征谱线的几种说法，正确的有（）A．线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．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C．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D．同一元素的吸收光谱中的暗线与线状谱中的明线是相对应的11．图为氢原子的能级示意图。

关于氢原子跃迁，下列说法中正确的是（）A．一群处于量子数n=5激发态的氢原子，它向低能级跃迁时，最多可产生6种不同频率的光B．处于n=2激发态的氢原子吸收具有3.8eV能量的光子后被电离C．用11eV的光子碰撞处于基态的氢原子，氢原子会跃迁到n=2激发态上D．用11eV的电子碰撞处于基态的氢原子，可能会使氢原子会跃迁到n=2激发态上12．如图所示,O点表示金原子核的位置,曲线ab和cd表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹,其中可能正确的是（）A．B．C．D．三、计算题：13．氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m．求氢原子处于n=4激发态时：(电子的质量m=0.9×10-30kg)（1）原子系统具有的能量；（2）电子在轨道上运动的动能；（3）电子具有的电势能；（4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为多少?(结果保留两位有效数字）高二物理原子结构练习题参考答案一、单选题：1．BA．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，密立根测出了电子所带电荷量，故A错误；B．卢瑟福指导学生完成了α粒子散射实验，通过对实验数据的分析提出了原子的核式结构模型，故B正确；C．玻尔的原子理论把量了观念引入原子领域，但还保留了经典粒子的观念，还不成完全揭示微观粒子的运动规律，故C错误；D．巴耳末公式只适用于氢原子可见光区的谱线，故D错误；故选B。

2．Cα粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知：从a 运动到b 过程中电场力做负功，电势能增加，动能减小，从b 运动到c 过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，整个过程中由于a 与c 在同一等势线上，故电场力不做功，AB 错误，C 正确；根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此α粒子加速度先增大后减小，故D 错误．故选C ．3．CAB ．处于n =2能级的原子不能吸收10.20eV 、2.89eV 的能量，则选项AB 错误；C ．处于n =2能级的原子能吸收2.55eV 的能量而跃迁到n =4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n =4到n =3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62eV 可被红外测温仪捕捉，选项C 正确；D ．处于n =2能级的原子能吸收1.89eV 的能量而跃迁到n =3的能级，从n =3到低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62eV ，不能被红外测温仪捕捉，选项D 错误。

故选C 。

4．C 使氢原子从基态跃迁到n =2的激发态时，使电子加速的电压最小，由能量关系12114E eU E E E -=-=- 得134E U e =； 故选C 。

5．AA ．根据玻尔的原子模型可知，电子在定态轨道上运行时不向外辐射电磁波，A 正确；B ．电子在轨道间跃迁时，可通过吸收或放出一定频率的光子实现，也可通过其他方式实现（如电子间的碰撞），B 错误；C ．电子从外层轨道（高能级）跃迁到内层轨道（低能级）时。

动能增大，但原子的能量减小，C 错误；D ．电子绕着原子核做匀速圆周运动，具有“高轨、低速、大周期”的特点。

即在外层轨道运动的周期比在内层轨道运动的周期大，D 错误。

故选A 。

6．BA 、根据233C =知，这些3n =能级的氢原子可以辐射出三种不同频率的光子，故A 错误；B 、用12eV 电子照射时，1能级与2能级能量之差为 3.4(13.6)10.2eV ---=，1210.2eV eV ＞所以能发生跃迁，选项B 正确；C 、氢原子从高能级跃迁到低能级时放出光子，选项C 错误；D 、从2n =能级跃迁到1n =能级辐射出的光子的能量21 3.4(13.6)10.2 6.34E E E eV eV eV eV =-=---=＞，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，选项D 错误．点睛：根据数学组合公式分析大量氢原子处于3n =的激发态，当向低能级跃迁时辐射不同频率光子的种数；氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收能量；氢原子的核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，原子的能量减小．7．AA ．放在A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多。

说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A 正确；B ．放在B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少。

说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B 错误；C ．放在C 位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少。

说明极少数射线较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大，故C 错误；D ．放在D 位置时，屏上可以观察到闪光，只不过很少很少。

说明很少很少射线发生大角度的偏折，故D 错误。

故选A 。

8．CA 、B 项：一个原子从n=4的激发态向基态跃迁最多能发出n-1=3种，故A 、B 错误；C 项：从基态到n=4的激发态要吸收的能量为两能级差即，故C 正确；D 项：从n=4向基态跃迁有可能有三种能量的光子发出，分别为0.65eV ，1.89eV ，10.2eV ,故D 错误。

故应选：C 。

二、多选题：9．CDA.太阳发出的白光本来是连续光谱，但在穿过太阳表面温度比较低的太阳大气层时，部分频率的光被太阳大气层吸收，所以到达地球上的太阳光的光谱是吸收光谱，故A 错误；B.日光灯是低压蒸气发光，所以产生的是线状谱，故B 错误；C.酒精灯火焰中的钠蒸气属于低压气体，所产生的光谱是线状谱，故C 正确；D.白光通过温度较低的钠蒸气，所产生的光谱是吸收光谱，是线状谱，故D 正确。

10．ADABC.线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，故A 正确，B 错误，C 错误；D.各种元素在吸收光谱中的每一条暗线都跟这种元素在线状谱中的一条明线相对应。

故D 正确。

11．BDA ．这些氢原子总共可辐射出25C 种即10种不同频率的光子，故A 错误；B ．对于能量为3.8eV 的光子，其能量大于处于n =2激发态的氢原子的电离能，可使氢原子电离，而不受氢原子能级间跃迁条件限制，故B 正确；C ．由玻尔理论的跃迁假设可知，氢原子跃迁时，只能吸收能量值刚好等于两能级能量差的光子，根据氢原子能级图不难算出，10.2eV 为氢原子2n =和1n =两能级的能量差，所以用11eV 的光子碰撞处于基态的氢原子，氢原子不会跃迁到n =2激发态上，故C 错误；D ．用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于某个激发态和基态的能量差，就可使氢原子发生跃迁，故D 正确。

故选BD 。

12．BD在α粒子的散射现象中绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔,偏转很小,但有少数α粒子发生角度很大的偏转,个别的α粒子偏转角大于90︒,极少数的α粒子偏转角大于150︒,甚至个别粒子沿原方向弹回.原因在α粒子的散射现象中粒子所受原子核的作用力是斥力, 而合力都是指向轨迹的内侧,越靠近原子核的粒子受到的斥力越大,轨迹的偏转角越大, 而显然C中粒子受力是引力；故选BD.三、计算题：13．（1）（2）0.85eV（3）-1.7eV（4）0.66eV【解析】（1）（2）所以动能（3）由于所以电势能（4）最多有六种．从n=4→3；3→2；2→1；4→2；4→1；3→1．能级差最小的是n=4→n=3，所辐射的光子能量为：本题考查的是对氢原子光谱能级及跃迁辐射的理解，根据玻尔氢原子理论和能级关系计算出氢原子处于n=4激发态时具有的能量；根据电子轨道特点计算出其动能；根据总能量等于势能加动能得到电势能；根据跃迁方式得到光子能量；。