（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練69 原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜（含解析）新人教版

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1、考點規(guī)范練69　原子結(jié)構(gòu)　氫原子光譜 一、單項選擇題 1.盧瑟福α粒子散射實驗的結(jié)果(　　) A.證明了質(zhì)子的存在 B.證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C.證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里 D.說明了原子中的電子只能在某些軌道上運動 2.利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,下列關(guān)于光譜分析的說法正確的是(　　) A.利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分 B.利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分 C.高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分 D.同一種物質(zhì)的線狀譜的亮線與吸收光譜上的暗線由于光譜的不同,它們

2、沒有關(guān)系 3.(2017·北京卷)2017年年初,我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置,發(fā)出了波長在100 nm(1 nm=10-9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖,“大連光源”因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。 一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子,但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷,能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,真空中光速c=3×108 m/s)(　　) A.10-21 J B.10-18 J C.10-15 J D.10-12 J 4.(2018·江

3、蘇揚州中學(xué)月考)1995年科學(xué)家“制成”了反氫原子,它是由一個反質(zhì)子和一個圍繞它運動的正電子組成的,反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)量,帶有等量異種電荷。反氫原子和氫原子有相同的能級分布,氫原子能級如圖所示。下列說法正確的是(　　) A.反氫原子光譜與氫原子光譜不相同 B.基態(tài)反氫原子的電離能是13.6 eV C.基態(tài)反氫原子能吸收11 eV的光子發(fā)生躍遷 D.在反氫原子譜線中,從n=2能級躍遷到基態(tài)輻射光子的波長最長 5.(2018·天津卷)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n=2的能級時發(fā)出的光,它們在真空中的波長由長到

4、短,可以判定(　　) A.Hα對應(yīng)的前后能級之差最小 B.同一介質(zhì)對Hα的折射率最大 C.同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大 D.用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則Hβ也一定能 二、多項選擇題 6.右圖為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實驗裝置的示意圖,對于熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時觀察到的現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　) A.放在A位置時,相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 B.放在B位置時,相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時稍少些 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 7.(20

5、18·湖北宜昌長陽二中期中)以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是(　　) A.電子繞原子核做圓周運動的軌道半徑不是任意的 B.電子在繞原子核做圓周運動時,穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射 C.電子從量子數(shù)為2的能級躍遷到量子數(shù)為3的能級時要輻射光子 D.不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時,只有某些頻率的光可以被氫原子吸收 8.(2018·安徽師大附中模擬)已知氫原子的基態(tài)能量為E1,n=2、3能級所對應(yīng)的能量分別為E2和E3,大量處于第3能級的氫原子向低能級躍遷放出若干頻率的光子,依據(jù)玻爾理論,下列說法正確的是(　　) A.產(chǎn)生的光子的最大頻率為E3-E2h B.當(dāng)氫原子從能級n=2躍遷到n=1

6、時,對應(yīng)的電子的軌道半徑變小,能量也變小 C.若氫原子從能級n=2躍遷到n=1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則當(dāng)氫原子從能級n=3躍遷到n=1時放出的光子照到該金屬表面時,逸出的光電子的最大初動能為E3-E2 D.若要使處于能級n=3的氫原子電離,可以采用兩種方法:一是用能量為-E3的電子撞擊氫原子,二是用能量為-E3的光子照射氫原子 三、非選擇題 9.已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r1=0.528×10-10 m,量子數(shù)為n的能級值En=-13.6n2 eV。 (1)求電子在基態(tài)軌道上運動的動能; (2)有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài),畫一張能級圖,在圖上用箭頭標(biāo)

7、明這些氫原子能發(fā)出哪幾種光譜線? (3)計算這幾種光譜線中波長最短的波長。 (靜電力常量k=9×109 N·m2/C2,電子電荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中光速c=3.0×108 m/s) 考點規(guī)范練69　原子結(jié)構(gòu)　氫原子光譜 1.C　解析α粒子散射實驗發(fā)現(xiàn),原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核,它并不能證明原子核是由質(zhì)子和中子組成的,故本題答案為C。 2.B　解析由于高溫物體的光譜包括了各種頻率的光,與其組成成分無關(guān),A錯誤;某種物質(zhì)發(fā)光的線狀譜中的亮線與某種原子發(fā)出的某頻率的光對應(yīng),通過這些亮線與原子的特征譜線對

8、照,即可確定物質(zhì)的組成成分,B正確;高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光被吸收而形成暗線,這些暗線與所經(jīng)物質(zhì)有關(guān),C錯誤;某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光,當(dāng)光通過這種物質(zhì)時它也會吸收這種頻率的光,因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對應(yīng),D錯誤。 3.B　解析電離能等于一個處于極紫外波段的光子能量 E=hν=hcλ=6.6×10-34×3×108100×10-9J≈1.98×10-18J,故選B。 4.B　解析反氫原子和氫原子有相同的能級分布,所以反氫原子光譜與氫原子光譜相同,A錯誤;處于基態(tài)的氫原子的電離能是13.6eV,具有大于等于13.6eV能量的光子可以使氫原子電離,B正確;基態(tài)的

9、氫原子吸收11eV光子,能量為-13.6eV+11eV=-2.6eV,不能發(fā)生躍遷,所以該光子不能被吸收,C錯誤;在反氫原子譜線中,從n=2能級躍遷到基態(tài)輻射光子能量最大,頻率最大,波長最小,D錯誤。 5.A　解析本題以氫原子能級躍遷模型為切入點,考查光的頻率與折射率、傳播速度的關(guān)系以及發(fā)生光電效應(yīng)的條件等知識點。能級躍遷時輻射光子的能量E=hν=hcλ,可得光子波長越長,光子頻率越低、能量越小,光譜線對應(yīng)的能級差越小,選項A正確;同一介質(zhì)對頻率最低的Hα折射率最小,選項B錯誤;Hδ的波長最短,頻率最高,對同一介質(zhì)的折射率最大,由n=cv可得在介質(zhì)中的傳播速度最小,選項C錯誤;Hβ波長大于H

10、γ,故Hβ的頻率小于Hγ的頻率,故用Hγ照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時,用Hβ照射不一定能發(fā)生光電效應(yīng),選項D錯誤。 6.ABD　解析根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象,絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進(jìn),少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),A、B、D正確。 7.AD　解析根據(jù)玻爾理論知,電子繞核做圓周運動的半徑是一些分立值,A正確;電子繞核做圓周運動時,不發(fā)生電磁輻射,B錯誤;從低能級向高能級躍遷時,需吸收光子,C錯誤;當(dāng)吸收的光子能量等于兩能級間的能級差時,才能被氫原子吸收,所以不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時,只有某些頻率的光可以被氫原子吸收,D正確。 8.BC　解析大量處于能級n=3的氫原子向低能級躍遷能產(chǎn)生3種不同頻

11、率的光子,產(chǎn)生光子的最大頻率為E3-E1h,A錯誤;當(dāng)氫原子從能級n=2躍遷到n=1時,能量減小,電子離原子核更近,電子軌道半徑變小,B正確;若氫原子從能級n=2躍遷到n=1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),由光電效應(yīng)方程可知,該金屬的逸出功恰好等于E2-E1,則當(dāng)氫原子從能級n=3躍遷到n=1放出的光子照射該金屬時,逸出光電子的最大初動能為(E3-E1)-(E2-E1)=E3-E2,C正確;電子是有質(zhì)量的,撞擊氫原子是發(fā)生彈性碰撞,由于電子和氫原子質(zhì)量不同,故電子不能把-E3的能量完全傳遞給氫原子,因此不能使氫原子電離,而光子的能量可以完全被氫原子吸收,使氫原子電離,D錯誤。 9.解

12、析(1)核外電子繞核做勻速圓周運動,靜電力提供向心力,則ke2r12=mv2r1,又知Ek=12mv2, 故電子在基態(tài)軌道的動能為 Ek=ke22r1=9×109×(1.6×10-19)22×0.528×10-10J≈2.18×10-18J≈13.6eV。 (2)當(dāng)n=1時,能級值為E1=-13.612eV=-13.6eV。 當(dāng)n=2時,能級值為E2=-13.622eV=-3.4eV。 當(dāng)n=3時,能級值為E3=-13.632eV=-1.51eV。 能發(fā)出光譜線的躍遷分別為3→2,2→1,3→1共3種,能級圖如圖所示。 (3)由E3向E1躍遷時發(fā)出的光子頻率最大,波長最短。 hν=E3-E1,又知ν=cλ,則有 λ=hcE3-E1=6.63×10-34×3.0×10812.09×1.6×10-19m≈1.03×10-7m。 答案(1)13.6 eV　(2)圖見解析　(3)1.03×10-7 m 4