精練16-12第十六部分  選修3-5十二、能級與原子結(jié)構(gòu)一．選擇題1.（2018洛陽一模）下列說法正確的是（  ）   A．玻爾根據(jù)光的波粒二象性，大膽提出假設(shè)，認為實物粒子也具有波動性B．鈾核裂變的核反應(yīng)是U→Ba+Kr+2n C．原子從低能級向高能級躍遷，不吸收光子也能實現(xiàn)D．根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，光的波長越大，光子的能量越大【參考答案】C【命題意圖】本題考查核反應(yīng)、黑體輻射、光電效應(yīng)、玻爾理論和能級及其相關(guān)的知識點。2．(2018金考卷)如圖為氫原子的能級示意圖，大量氫原子從量子數(shù)為n的能級向較低能級躍遷時輻射光子，并利用這些光照射逸出功為4.54eV的金屬鎢，其中只有兩種頻率的光a、b能使金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng)，a光的頻率較高，則A．氫原子從n=3的能級向低能級躍遷B．氫原子從n=4的能級向低能級躍遷C．用a光照射放射性元素Po，其半衰期變小D．金屬鎢逸出光電子的最大初動能為5.66eV[來源:學(xué)*科*網(wǎng)Z*X*X*K]【參考答案】A3．(多選)如圖為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實驗的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A，B，C，D四個位置時，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　)A．相同時間內(nèi)放在A位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時間內(nèi)放在B位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)只比放在A位置時稍微少些C．放在C，D位置時屏上觀察不到閃光D．放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少【參考答案】AD【名師解析】盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實驗時，得到以下結(jié)論：大部分α粒子都能直接穿過金箔，個別的發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故A、D正確，B、C錯誤。4．(多選)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是(　　)A．玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律B．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C．盧瑟福的α粒子散射實驗表明原子內(nèi)部存在帶負電的電子D．盧瑟福的α粒子散射實驗否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”【參考答案】AD【名師解析】玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的α粒子散射實驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”，故A、D正確，B、C錯誤。5．(2015·浙江10月選考)(多選)氫原子從n＝6能級躍遷到n＝2能級時輻射出頻率為ν1的光子，從n＝5能級躍遷到n＝2能級時輻射出頻率為ν2的光子。下列說法中，正確的是(　　)A．頻率為ν1的光子的能量較大B．頻率為ν1的光子的動量較大C．做雙縫干涉實驗時，頻率為ν1的光產(chǎn)生的條紋間距較大[來源:ZX]D．做光電效應(yīng)實驗時，頻率為ν1的光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較大【參考答案】ABD6．(多選)氫原子能級圖如圖所示，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級時，輻射光的波長為656 nm。下列判斷中，正確的是(　　)A．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時，輻射光的波長大于656 nmB．用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級C．一群處于n＝3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D．用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級【參考答案】CD7．(多選)欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施中可行的是(　　)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11 eV的電子碰撞答案　ACD解析?。?3.6 eV＋10.2 eV＝－3.4 eV，而E2＝－3.4 eV，故A正確；－13.6 eV＋11 eV＝－2.6 eV，不符合hν＝Em－En(m>n)的條件，故B錯誤；14 eV>13.6 eV，已經(jīng)足以使氫原子電離，故C正確；用11 eV的電子碰撞，E2－E1＝10.2 eV<11 eV，故D正確。5．如圖所示為氫原子能級示意圖的一部分，則氫原子(　　)A．從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出電磁波的波長長B．從n＝5能級躍遷到n＝1能級比從n＝5能級躍遷到n＝4能級輻射出電磁波的速度大C．處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的D．從高能級向低能級躍遷時，氫原子核一定向外放出能量 答案　A解析　由hν＝Em－En和ν＝結(jié)合能級圖知A對、B錯；處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率不一樣，C錯；從高能級向低能級躍遷時，是氫原子向外放出能量，D項錯。8．如圖甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以確定該礦物中缺少的元素為(　　)A．a元素   B．b元素C．c元素   D．d元素答案　B解析　由礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進行對照，b元素的譜線在該線狀譜中不存在，故B正確；與幾個元素的特征譜線不對應(yīng)的線說明該礦物中還有其他元素。3.如圖所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光，下列說法正確的是A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光頻率最小C．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)【參考答案】D【名師解析】這些氫原子向低能級躍遷時可輻射出C＝＝6種光子，選項A錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光子能量最小，所以頻率最小，選項B錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最大，波長最小，最不容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子能量為10.20 eV>6.34 eV，所以能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，選項D正確。13. 氦原子被電離出一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4 eV，氦離子的能級示意圖如圖所示。在具有下列能量的粒子中，能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是(　　)A. 54.4 eV(光子)              B. 50.4 eV(光子)C. 48.4 eV(電子)              D. 42.8 eV(光子)【答案】AC4. (2016·重慶聯(lián)考)仔細觀察氫原子的光譜，發(fā)現(xiàn)它只有幾條分離的不連續(xù)的亮線，其原因是A．氫原子只有幾個能級B．氫原子只能發(fā)出平行光C．氫原子有時發(fā)光，有時不發(fā)光D．氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的，所以對應(yīng)的光的頻率也是不連續(xù)的【參考答案】D【名師解析】根據(jù)玻爾理論可知，氫原子的能量是不連續(xù)的，輻射的光子的能量是不連續(xù)的，輻射的光子頻率滿足hν＝Em－En，所以輻射的光子頻率不連續(xù)。故D正確，A、B、C錯誤。5． (2015·天津聯(lián)考)氫原子能級的示意圖如圖所示，大量氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光a，從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光b，則A．氫原子在n＝2的能級時可吸收能量為3.6 eV的光子而發(fā)生電離B．氫原子從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時輻射出光子的能量可以小于0.66 eVC．b光比a光的波長短D．氫原子從n＝4的能級可輻射出5種頻率的光子【參考答案】A6． (2016·寶雞檢測)紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體，利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光。鉻離子的能級如圖3－1－9所示，E1是基態(tài)，E2是亞穩(wěn)態(tài)，E3是激發(fā)態(tài)，若以脈沖氙燈發(fā)出波長為λ1的綠光照射晶體，處于基態(tài)的鉻離子受激發(fā)躍遷到E3，然后自發(fā)躍遷到E2，釋放波長為也λ2的光子，處于亞穩(wěn)態(tài)E2的離子躍遷到基態(tài)時輻射出的光就是激光，這種激光的波長λ為A.    B.  C.    D.【參考答案】A【名師解析】由＝＋，解得λ＝，選項A正確。7．氫原子由原子核和一個核外電子組成，電子繞原子核做勻速圓周運動；電子運動的半徑可以變化，且沿不同軌道運動時原子具有的能量不同(原子的能量為電子的動能與原子的電勢能之和)．現(xiàn)有一氫原子吸收了一定的能量后其核外電子從半徑為R1的軌道躍遷到半徑為R2的軌道上．若已知氫原子的電勢能Ep＝－(e為電子的電荷量)則(　　)A．核外電子的動能增加了－B．核外電子的動能減少了－C．氫原子吸收的能量等于－D．氫原子吸收的能量等于－【參考答案】C【名師解析】本題結(jié)合能級躍遷、圓周運動考查能量守恒，意在考查考生的綜合分析能力．電子在半徑為R1的軌道上運動時，由＝m得Ek1＝，由Ep＝－得Ep1＝－，同理可得電子在半徑為R2的軌道上運動時，動能和電勢能分別為Ek2＝，Ep2＝－，氫原子吸收能量后，軌道半徑增大，動能減少，減少量為Ek1－Ek2，選項A、B錯誤；氫原子吸收的能量等于原子增加的能量，大小為(Ek2＋Ep2)－(Ek1＋Ep1)，選項C正確，D錯誤．8．設(shè)氫原子由n＝3的狀態(tài)向n＝2的狀態(tài)躍遷時放出能量為E、頻率為ν的光子．則氫原子(　　)[來源:ZX]A．躍遷時可以放出或吸收能量為任意值的光子B．由n＝2的狀態(tài)向n＝1的狀態(tài)躍遷時放出光子的能量大于EC．由n＝3的狀態(tài)向n＝1的狀態(tài)躍遷時放出光子的能量等于6.4ED．由n＝4的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時放出光子的頻率大于ν【參考答案】BC9. (2015·安徽理綜)圖示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運動軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點，在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止不動。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點處的加速度方向正確的是A．M點　　　B．N點　　　C．P點　　　D．Q點【參考答案】C【名師解析】α粒子與重金屬原子核帶同種電荷，由于庫侖力作用，α粒子在運動過程中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由牛頓第二定律可知，α粒子的加速度方向為其所受庫侖力方向，指向軌跡彎曲方向的內(nèi)側(cè)，故圖中P點所示加速度方向正確，選項C正確。10. (2016·鄭州聯(lián)考)下列與α粒子相關(guān)的說法中正確的是A．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速度相當(dāng)，穿透能力很強B.U(鈾238)核放出一個α粒子后就變?yōu)?/span>Th(釷234)[來源:學(xué)*科*網(wǎng)Z*X*X*K]C．高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為He＋N―→O＋nD．丹麥物理學(xué)家玻爾進行了α粒子散射實驗并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型【參考答案】B[來源:學(xué)_科_網(wǎng)Z_X_X_K]二．計算題1.（2018北京豐臺一模）根據(jù)玻爾的氫原子模型，電子的運動看作經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運動，原子中的電子在庫侖引力作用下，繞原子核做圓周運動。①已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，靜電力常量為k。氫原子處于基態(tài)（n=1）時電子的軌道半徑為r1，電勢能為Ep1=-（取無窮遠處電勢能為零）。氫原子處于第n個能級的能量為基態(tài)能量的（n=1，2，3……）。求氫原子從基態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)時吸收的能量。②一個處于基態(tài)，且動能為Ek0的氫原子與另一個處于基態(tài)且靜止的氫原子進行對心碰撞。若要是其中一個氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，則以Ek0至少為多少？【名師解析】（1）電子繞氫原子核做勻速圓周運動，庫侖力提供向心力，k=m處于基態(tài)的氫原子的電子動能Ek1=mv12，由題意，處于基態(tài)的氫原子的能量E1= Ek1+Ep1聯(lián)立解得：E1=-又因為E2= E1/22，得：△E= E2- E1=（2）設(shè)氫原子質(zhì)量為m，初速度為v0，氫原子相互作用后速度分別為v1和v2，相互作用過程中機械能減少量為△E。由動量守恒定律，mv0= mv1+ mv2，由能量守恒定律，mv02=mv12+ mv22，聯(lián)立解得：v12- v0 v1+=0若v1有實數(shù)解，須v02-4≥0即  Ek0=mv02≥2△E=2×=即氫原子能從n=1的基態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)，需要吸收的能量為，所以要使其中一個氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)， Ek0至少為。2． (10分)如圖3－1－10所示，氫原子從n＞2的某一能級躍遷到n＝2的能級，輻射出能量為2.55 eV的光子。問：圖3－1－10(1)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？(2)請在圖3－1－10中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖。【名師解析】(1)氫原子從n＞2的某一能級躍遷到n＝2的能級，輻射光子的頻率應(yīng)滿足：hν＝En－E2＝2.55 eV。En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4。基態(tài)氫原子要躍遷到n＝4的能級，應(yīng)提供：ΔE＝E4－E1＝12.75 eV(2)輻射躍遷圖如圖所示。答案　(1)12.75 eV　(2)躍遷圖見解析3．已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑r1＝0.53×10－10 m，基態(tài)的能級值為E1＝－13.6 eV.(電子的質(zhì)量為9.1×10－31 kg)[來源:學(xué)_科_網(wǎng)](1)求電子在n＝1的軌道上運動形成的等效電流．(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，畫一能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線．(3)計算這幾條光譜線中最長的波長． (2)由于這群氫原子的自發(fā)躍遷輻射，會得到三條光譜線，如圖所示．(3)三條光譜線中波長最長的光子能量最小，發(fā)生躍遷的兩個能級的能量差最小，根據(jù)氫原子能級的分布規(guī)律可知，氫原子一定是從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級，設(shè)波長為λ，由h＝E3－E2，得[來源:學(xué)&科&網(wǎng)Z&X&X&K]λ＝＝ m＝6.58×10－7 m.答案：(1)1.05×10－3 A　(2)見解析　(3)6.58×10－7 m4．氫原子處于基態(tài)時，原子的能量為E1＝－13.6 eV，當(dāng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)時，能量為E3＝－1.51 eV，則：(1)當(dāng)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1的基態(tài)時，向外輻射的光子的波長是多少？(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子？(3)若有大量的氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，則在躍遷過程中可能釋放出幾種頻率的光子？其中最長波長是多少？答案　(1)1.03×10－7 m　(2)3.28×1015 Hz　(3)3種　6.58×10－7 m  

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