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1、考点规范练考点规范练 69 原子结构原子结构 氢原子光谱氢原子光谱 一、单项选择题 1.卢瑟福 粒子散射实验的结果( ) A.证明了质子的存在 B.证明了原子核是由质子和中子组成的 C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动 2.利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分,下列关于光谱分析的说法正确的是 ( ) A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分 B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分 C.高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分 D.同一种物质的线状谱的亮线与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同
2、,它们没有关系 3.(2017北京卷)2017年年初,我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置,发出了波长在 100 nm(1 nm=10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲,“大连光源”因其光子的能量大、 密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够 电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h=6.610-34 Js,真空中光速 c=3108 m/s)( ) A.10-21 JB.10-18 J C.10-15 JD.10-12 J 4.(2018江苏扬州中学月考
3、)1995 年科学家“制成”了反氢原子,它是由一个反质子和一个围绕它运动 的正电子组成的,反质子和质子有相同的质量,带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级 分布,氢原子能级如图所示。下列说法正确的是( ) A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同 B.基态反氢原子的电离能是 13.6 eV C.基态反氢原子能吸收 11 eV 的光子发生跃迁 D.在反氢原子谱线中,从 n=2 能级跃迁到基态辐射光子的波长最长 5.(2018天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 H、H、H和 H,都是氢原子中电子从量子 数 n2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(
4、 ) A.H对应的前后能级之差最小 B.同一介质对 H的折射率最大 C.同一介质中 H的传播速度最大 D.用 H照射某一金属能发生光电效应,则 H也一定能 二、多项选择题 6.右图为卢瑟福和他的同事们做 粒子散射实验装置的示意图,对于荧光屏和显微镜一起分别放在图 中的 A、B、C、D 四个位置时观察到的现象,下列说法正确的是( ) A.放在 A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B.放在 B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A 位置时稍少些 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 7.(2018湖北宜昌长阳二中期中)
5、以下关于玻尔原子理论的说法正确的是( ) A.电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的 B.电子在绕原子核做圆周运动时,稳定地产生电磁辐射 C.电子从量子数为 2的能级跃迁到量子数为 3的能级时要辐射光子 D.不同频率的光照射处于基态的氢原子时,只有某些频率的光可以被氢原子吸收 8.(2018安徽师大附中模拟)已知氢原子的基态能量为 E1,n=2、3 能级所对应的能量分别为 E2和 E3, 大量处于第 3 能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子,依据玻尔理论,下列说法正确的是 ( ) A.产生的光子的最大频率为 3 - 2 B.当氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时,对应的电子的轨道
6、半径变小,能量也变小 C.若氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从能级 n=3跃迁到 n=1 时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为 E3-E2 D.若要使处于能级 n=3的氢原子电离,可以采用两种方法:一是用能量为-E3的电子撞击氢原子,二是 用能量为-E3的光子照射氢原子 三、非选择题 9.已知氢原子基态的电子轨道半径为 r1=0.52810-10 m,量子数为 n 的能级值 En= eV。 - 13.6 2 (1)求电子在基态轨道上运动的动能; (2)有一群氢原子处于量子数 n=3 的激发态,画一张能级图,在图上用箭头
7、标明这些氢原子能发出哪几 种光谱线? (3)计算这几种光谱线中波长最短的波长。 (静电力常量 k=9109 Nm2/C2,电子电荷量 e=1.610-19 C,普朗克常量 h=6.6310-34 Js,真空中光速 c=3.0108 m/s) 考点规范练 69 原子结构 氢原子光谱 1.C 解析 粒子散射实验发现,原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核,它并不能证 明原子核是由质子和中子组成的,故本题答案为 C。 2.B 解析 由于高温物体的光谱包括了各种频率的光,与其组成成分无关,A 错误;某种物质发光的线 状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光对应,通过这些亮线与原子的特征谱线对照
8、,即可确定物 质的组成成分,B 正确;高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线,这些暗线与所 经物质有关,C 错误;某种物质发出某种频率的光,当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光,因此 线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应,D 错误。 3.B 解析 电离能等于一个处于极紫外波段的光子能量 E=h=h =6.610-34 J1.9810-18 J,故选 B。 3 108 100 10 - 9 4.B 解析 反氢原子和氢原子有相同的能级分布,所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同,A 错误;处于 基态的氢原子的电离能是 13.6 eV,具有大于等于 13.6 eV 能量的光子可以使氢
9、原子电离,B 正确;基态 的氢原子吸收 11 eV 光子,能量为-13.6 eV+11 eV=-2.6 eV,不能发生跃迁,所以该光子不能被吸收,C 错 误;在反氢原子谱线中,从 n=2 能级跃迁到基态辐射光子能量最大,频率最大,波长最小,D 错误。 5.A 解析 本题以氢原子能级跃迁模型为切入点,考查光的频率与折射率、传播速度的关系以及发 生光电效应的条件等知识点。能级跃迁时辐射光子的能量 E=h=h ,可得光子波长越长,光子频率越 低、能量越小,光谱线对应的能级差越小,选项 A 正确;同一介质对频率最低的 H折射率最小,选项 B 错误;H的波长最短,频率最高,对同一介质的折射率最大,由 n
10、= 可得在介质中的传播速度最小,选项 C错误;H波长大于 H,故 H的频率小于 H的频率,故用 H照射某金属发生光电效应时,用 H照射 不一定能发生光电效应,选项 D 错误。 6.ABD 解析 根据 粒子散射现象,绝大多数 粒子沿原方向前进,少数 粒子发生较大偏转,A、B、D 正确。 7.AD 解析 根据玻尔理论知,电子绕核做圆周运动的半径是一些分立值,A 正确;电子绕核做圆周运 动时,不发生电磁辐射,B 错误;从低能级向高能级跃迁时,需吸收光子,C 错误;当吸收的光子能量等于 两能级间的能级差时,才能被氢原子吸收,所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时,只有某些频率 的光可以被氢原子吸收,D
11、 正确。 8.BC 解析 大量处于能级 n=3 的氢原子向低能级跃迁能产生 3 种不同频率的光子,产生光子的最大 频率为,A 错误;当氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时,能量减小,电子离原子核更近,电子轨道半径 3 - 1 变小,B正确;若氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,由光电效 应方程可知,该金属的逸出功恰好等于 E2-E1,则当氢原子从能级 n=3 跃迁到 n=1 放出的光子照射该 金属时,逸出光电子的最大初动能为(E3-E1)-(E2-E1)=E3-E2,C 正确;电子是有质量的,撞击氢原子是发生 弹性碰撞,由于电子和氢原子质量不同,故
12、电子不能把-E3的能量完全传递给氢原子,因此不能使氢原 子电离,而光子的能量可以完全被氢原子吸收,使氢原子电离,D 错误。 9.解析 (1)核外电子绕核做匀速圆周运动,静电力提供向心力,则,又知 Ek= mv2, 2 12 = 2 1 1 2 故电子在基态轨道的动能为 Ek= J2.1810-18 J13.6 eV。 2 21 = 9 109 (1.6 10 - 19 )2 2 0.528 10 - 10 (2)当 n=1时,能级值为 E1= eV=-13.6 eV。 - 13.6 12 当 n=2时,能级值为 E2= eV=-3.4 eV。 - 13.6 22 当 n=3时,能级值为 E3= eV=-1.51 eV。 - 13.6 32 能发出光谱线的跃迁分别为 32,21,31 共 3 种,能级图如图所示。 (3)由 E3向 E1跃迁时发出的光子频率最大,波长最短。 h=E3-E1,又知 = ,则有 = m1.0310-7 m。 3 - 1 = 6.63 10 - 34 3.0 108 12.09 1.6 10 - 19 答案 (1)13.6 eV (2)图见解析 (3)1.0310-7 m