2021届(人教版)新高三高考物理一轮复习题型练习卷：原子结构

原子结构

题型一原子的结构

1.电子的发现

英国物理学家汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子。美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”对电子的电荷进行了精确的测定。

2.α粒子散射实验

1909～1911年,英籍物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。这一事实说明汤姆孙模型是错误的。

3.原子的核式结构模型

卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。

4.原子核的尺度

对于一般的原子,整个原子半径的数量级为10-10 m,原子核半径的数量级为10-15 m。

[典例1] (多选)如图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A,B,C,D四个位置时,关于观察到的现象,下列说法正确的是( )

A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多

B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时稍微少些

C.放在C,D位置时屏上观察不到闪光

D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少

变式1:(多选)关于卢瑟福的α粒子散射实验,以下判断中正确的是( )

A.如果用铝箔代替原实验中的金箔,则α粒子不会发生散射现象

B.如果用铝箔代替原实验中的金箔,则α粒子仍会发生散射现象,但现象不显著

C.如果用质子代替原实验中的α粒子,则不会发生散射现象

D.如果用阴极射线代替原实验中的α粒子,则不会发生散射现象

题型二氢原子光谱

1.各种原子的发射光谱都是线状谱,说明原子只发出几种特定频率的光。

2.卢瑟福的原子核式结构模型很好地解释了α粒子散射实验,但无法解释原子光谱的分立特征。

[典例2] 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照射某一金属能发生光电效应,则Hβ也一定能

变式2:原子处于基态时最稳定,处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁,用n表示氢原子所处能级状态的量子数,N表示由该能级状态发生跃迁时可能发出的不同波长的光谱线的数目,则( )

A.当n=1时,N=1

B.当n=2时,N=2

C.当n=3时,N=3

D.当n=4时,N=4

题型三玻尔理论、氢原子能级

1.氢原子从低能级向高能级跃迁时,必须吸收确定能量的光子,该光子能量必须满足hν=E m-E n,大于或小于E m-E n都不能被吸收。

2.氢原子可以吸收大于或等于其电离能量的光子,使其成为氢离子。

3.氢原子吸收实物粒子(如电子)的能量时,可以根据需要吸收其中的一部分能量,也即对电子等实物粒子的能量没有限制条件,只要实物粒子的能量足够就可以。

4.氢原子的电子的动能E kn随r的增大而减小,而总能量E n随n的增大而增大,故电势能E pn随n 的增大而增大,当r减小时,电场力做正功,电势能减小,电子的动能增加。

[典例3]如图是氢原子的能级图。一个氢原子从n=4的能级向低能级跃迁,则以下判断正确的是( )

A.该氢原子最多可辐射出6种不同频率的光子

B.该氢原子跃迁到基态时需要吸收12.75 eV的能量

C.该氢原子只有吸收0.85 eV的光子时才能电离

D.该氢原子向低能级跃迁时,向外辐射的光子的能量是特定值

变式3:(多选)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656 nm。以下判断正确的是( )

A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nm

B.用波长为325 nm的光照射,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633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级

同步练习

1.(原子结构)在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看做静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是( )

2.(氢原子光谱)(多选)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

B.N′=N+n-1

C.λ′>λ

D.λ′<λ

3.(玻尔理论、氢原子能级)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( )

4.(2018·浙江11月选考,14)(多选)处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时,能辐射出a,b

两种可见光,a光照射某金属表面时有光电子逸出,b光照射该金属表面时没有光电子逸出,则( )

A.以相同的入射角射向一平行玻璃砖,a光的侧移量小于b光的

B.垂直入射到同一单缝衍射装置,a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的

C.a光和b光的频率之比可能是20

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D.a光子的动量大于b光子的

5.(2018·浙江4月选考,15)(多选)氢原子的能级图如图所示,关于大量氢原子的能级跃迁,下列说法正确的是(可见光的波长范围为4.0×10-7m～7.6×10-7m,普朗克常量h=

6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s)( )

A.氢原子从高能级跃迁到基态时,会辐射γ射线

B.氢原子处在n=4能级,会辐射可见光

C.氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,辐射的光具有显著的热效应

D.氢原子从高能级向n=2能级跃迁时,辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89 eV

6. (多选)氢原子从n=6跃迁到n=2能级时辐射出频率为ν1的光子,从n=5跃迁到n=2能级时辐射出频率为ν2的光子。下列说法正确的是( )

A.频率为ν1的光子的能量较大

B.频率为ν1的光子的动量较大

C.做双缝干涉实验时,频率为ν1的光产生的条纹间距较大

D.做光电效应实验时,频率为ν1的光产生的光电子的最大初动能较大

7. (多选)如图为氢原子能级图,氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光;从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光,a光和b光的波长分别为λa和λb,照射到逸出功为2.29 eV 的金属钠表面均可产生光电效应,遏止电压分别为U a和U b。则( )