高中物理第十八章原子结构18
- 格式:doc
- 大小:45.31 KB
- 文档页数:9
第3节 氢原子光谱1.知道什么是光谱,能区别连续谱和线状谱,知道光谱分析的应用.2.知道氢原子光谱的实验规律. 3.知道经典电磁理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱的分立特征.一、光谱1.定义:按照光的波长和强度分布展开排列的记录,即光谱.2.分类:有些光谱是一条条的亮线,这样的亮线叫谱线,这样的光谱叫线状谱.有的光谱不是一条条分立的谱线,而是连续在一起的光带,这样的光谱叫做连续谱.3.特征光谱:各种原子的发射光谱都是线状谱,说明原子只发射特定频率的光.不同原子发射的线状谱的亮线位置不同,说明不同原子发光频率是不一样的,因此这些亮线称为原子的特征谱线.4.光谱分析(1)定义:利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分,这种方法叫做光谱分析. (2)优点:灵敏度高.1.(1)各种原子的发射光谱都是连续谱.( ) (2)不同原子的发光频率是不一样的.( ) (3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质.( ) 提示:(1)× (2)√ (3)× 二、氢原子光谱的实验规律1.许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的,因此光谱研究是探索原子结构的重要途径. 2.巴耳末公式:1λ=R ⎝⎛⎭⎫122-1n 2(n =3、4、5…). 3.巴耳末公式的意义:以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱,即辐射波长的分立特征.2.(1)光是由原子核内部的电子运动产生的,光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径.( ) (2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光.( ) (3)巴耳末公式中的n 既可以取整数也可以取小数.( ) 提示:(1)× (2)√ (3)× 三、经典理论的困难1.核式结构模型的成就:正确地指出了原子核的存在,很好地解释了α粒子散射实验. 2.经典理论的困难:经典物理学既无法解释原子的稳定性,又无法解释原子光谱的分立特征.3.(1)经典物理学很好地解释原子的稳定性.( )(2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征.()(3)经典物理学可以很好地应用于宏观世界,也能解释原子世界的现象.()提示:(1)×(2)√(3)×知识点一光谱和光谱分析1.光谱的分类2.太阳光谱(1)特点:在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线,是一种吸收光谱.(2)对太阳光谱的解释:阳光中含有各种颜色的光,但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时,太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光,然后再向四面八方发射出去,到达地球的这些谱线看起来就暗了,这就形成了连续谱背景下的暗线.3.光谱分析(1)优点:灵敏度高,分析物质的最低量达10-10 g.(2)应用①应用光谱分析发现新元素;②鉴别物体的物质成分:研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素;③应用光谱分析鉴定食品优劣.(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中,正确的是()A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C.进行光谱分析时,可以用线状谱,不能用连续光谱D.我们能通过月球反射的日光分析鉴别月球的物质成分[解题探究] (1)光谱分析应当使用什么光谱线? (2)能否利用反射光分析反射物的物质组成?[解析] 太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱,正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致,白炽灯发出的是连续谱,选项A 错误;月球本身不会发光,靠反射太阳光才能使我们看到它,所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分,选项D 错误;光谱分析只能是线状谱和吸收光谱,连续谱是不能用来进行光谱分析的,所以选项C 正确;煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱,选项B 正确.[答案] BC(1)太阳光谱是吸收光谱,是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的,不是地球大气造成的.(2)某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的,两者均可用来作光谱分析.(多选)关于光谱和光谱分析,下列说法正确的是( )A .发射光谱包括连续谱和线状谱B .太阳光谱是连续谱,氢光谱是线状谱C .线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D .光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析:选ACD.线状谱和吸收光谱都是原子的特征光谱,都可用来进行光谱分析,太阳光谱是吸收光谱.A 、C 、D 选项正确.知识点二 氢原子光谱的实验规律及应用1.氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱,如图所示.2.氢原子光谱的特点:在氢原子光谱图中的可见光区内,由右向左,相邻谱线间的距离越来越小,表现出明显的规律性.3.巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式:1λ=R ⎝⎛⎭⎫122-1n 2(n =3,4,5…),该公式称为巴耳末公式.(2)公式中只能取n ≥3的整数,不能连续取值,波长是分立的值.4.其他谱线:除了巴耳末系,氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线,也都满足与巴耳末公式类似的关系式.对巴耳末公式的理解(多选)关于巴耳末公式1λ=R ⎝⎛⎭⎫122-1n 2的理解,正确的是( ) A .此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的 B .公式中n 可取任意值,故氢光谱是连续谱C .公式中n 只能取大于或等于3的整数值,故氢光谱是线状谱D .公式不但适用于氢光谱的分析,也适用于其他原子的光谱 [解题探究] 波长大小与n 的取值大小有何关系?[解析] 巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的,故A 选项正确;公式中的n 只能取大于或等于3的整数值,故氢光谱是线状谱,B 选项错误,C 选项正确;巴耳末公式只适用于氢光谱的分析,不适用于其他原子光谱的分析,D 选项错误.[答案] AC巴耳末公式的应用已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线H α的波长为 nm(普朗克常量h =×10-34J ·s ,真空中的光速c =3×108 m ·s -1),求:(1)试推算里德伯常量的值;(2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量. [思路点拨] (1)n =1时,λ= nm ,利用巴耳末公式求R . (2)R 已求,n =4时利用巴耳末公式求λ. (3)h 、c 已知,利用E =h cλ求E .[解析] (1)巴耳末系中第一条谱线为n =3时,即1λ1=R ⎝⎛⎭⎫122-132 R =365λ1≈×107 m -1. (2)巴耳末系中第四条谱线对应n =6,则 1λ4=R ⎝⎛⎭⎫122-162 λ4=368××107 m ≈×10-7 m = nm ε=hν=h cλ4≈×10-19 J.[答案] (1)×107 m -1 (2)×10-7 m(或 nm) ×10-19J氢原子光谱的几种线系的表示公式莱曼系1λ=R ⎝⎛⎭⎫112-1n 2,n =2,3,4…(在紫外区) 巴耳末系1λ=R ⎝⎛⎭⎫122-1n 2,n =3,4,5…(在可见光区)帕邢系1λ=R ⎝⎛⎭⎫132-1n 2,n =4,5,6…(在红外区) 布喇开系1λ=R ⎝⎛⎭⎫142-1n 2,n =5,6,7…(在近红外区)[随堂达标]1.(多选)下列说法正确的是( ) A .发射光谱一定是连续谱B .线状谱和暗线谱都可以对物质成分进行分析C .霓虹灯发光形成的光谱是连续谱D .巴耳末公式只适用于氢原子发光 答案:BD2.(2023·南通高二检测)白炽灯发光产生的光谱是( ) A .连续光谱 B .明线光谱 C .原子光谱D .吸收光谱解析:选A.白炽灯发光属于炽热的固体发光,所以发出的是连续光谱. 3.(多选)下列说法中正确的是( )A .进行光谱分析,可以用线状谱,也可以用吸收光谱B .光谱分析的优点是非常灵敏而迅速C .使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气,取得吸收光谱,就可以对前者的化学组成进行分析D .摄下月球的光谱,可以分析出月球是由哪些元素组成的解析:选AB.由于每种元素都有自己的特征谱线,因此,可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成.所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱.月球的光谱是太阳的反射光谱,故不能分析月球是由哪些元素组成的.4.(多选)关于巴耳末公式,下列说法正确的是( ) A .巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式 B .巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性 C .巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D .巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际,其波长的分立值并不是人为规定的解析:选CD.由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线作了分析总结出的巴耳末公式,并不是依据核式结构理论总结出来的,巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性,也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光,由此可知,选项C 、D 正确.5.(选做题)(2023·常州高二检测)氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( ) B .49解析:选A.由巴耳末公式1λ=R ⎝⎛⎭⎫122-1n 2,n =3,4,5,… 当n =∞时,最小波长1λ1=R 122①当n =3时,最大波长1λ2=R ⎝⎛⎭⎫122-132② 由①②得λ1λ2=59.[课时作业] [学生用书P90(独立成册)]一、单项选择题1.下列说法中正确的是( )A .炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B .各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C .气体发出的光只能产生明线光谱D .甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱解析:选A.据连续光谱的产生知A 对;由于吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应,但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少,所以B 不对;气体发光也可以形成连续光谱,所以C 不对;甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱,所以D 不对,应选A.2.关于光谱,下列说法正确的是( ) A .一切光源发出的光谱都是连续谱 B .一切光源发出的光谱都是线状谱 C .稀薄气体发出的光谱是线状谱D .作光谱分析时,利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成解析:选C.不同光源发出的光谱有连续谱,也有线状谱,故A 、B 错误.稀薄气体发出的光谱是线状谱,C 正确.利用线状谱和吸收光谱都可以进行光谱分析,D 错误.3.太阳的光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线.产生这些暗线是由于( ) A .太阳表面大气层中缺少相应的元素 B .太阳内部缺少相应的元素C .太阳表面大气层中存在着相应的元素D .太阳内部存在着相应的元素解析:选C.太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的,表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元素.4.(2023·南京高二检测)关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系,下列说法中正确的是( ) A .吸收光谱和明线光谱的产生方法不同,它们的谱线互不相关 B .吸收光谱和明线光谱的产生方法相同,它们的谱线重合 C .明线光谱与吸收光谱都是原子光谱,它们的特征谱线相对应D.明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析,以鉴别物质和确定化学组成解析:选D.吸收光谱和明线光谱的产生方法不同,同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应,A、B错误.明线光谱与吸收光谱都是原子的特征谱线,但是明线光谱是原子光谱,吸收光谱不是原子光谱,C错误.明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析,D正确.5.对于巴耳末公式下列说法正确的是()A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B.巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C.巴耳末确定了氢原子发光的一个线系的波长,其中既有可见光,又有紫外光D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长解析:选C.巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长,不能描述氢原子发出的各种波长,也不能描述其他原子的发光,故A、D错误;巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的,但它适用于整个巴耳末线系,该线系包括可见光和紫外光,故B错误,C正确.6.(2023·湛江高二检测)如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线,图乙是某矿物的线状谱,通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()A.a元素B.b元素C.c元素D.d元素解析:选B.把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照,b元素的谱线在该线状谱中不存在,故选项B 正确,与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素.二、多项选择题7.要得到钠元素的特征谱线,下列做法中正确的是()A.使固体钠在空气中燃烧B.将固体钠高温加热成稀薄钠蒸汽C.使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸汽D.使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸汽解析:选BC.炽热固体发出的是连续谱,燃烧固体钠不能得到特征谱线,A错误;稀薄气体发光产生线状谱,B正确;强烈的白光通过低温钠蒸汽时,某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱,C正确,D错误.8.(2023·哈尔滨高二检测)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系,下列说法正确的是()A.经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B.根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,电子会不断释放能量,最后被吸附到原子核上C .根据经典电磁理论,原子光谱应该是连续的D .氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论解析:选BC.根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,电子会不断释放能量,最后被吸附到原子核上,经典物理学无法解释原子的稳定性,并且原子光谱应该是连续的.氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论,而是要引入新的观念.故正确答案为B 、C.9.(2023·杭州高二检测)对原子光谱,下列说法正确的是( ) A .原子光谱是不连续的B .由于原子都是由原子核和电子组成的,所以各种原子的原子光谱是相同的C .由于各种原子的原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相同D .分析物质发光的光谱,可以鉴别物质中含哪些元素解析:选ACD.原子光谱为线状谱;各种原子都有自己的特征谱线;据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成.由此知A 、C 、D 说法正确,B 说法错误.10.关于太阳光谱,下列说法正确的是( ) A .太阳光谱是吸收光谱B .太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C .根据太阳光谱中的暗线,可以分析太阳的物质组成D .根据太阳光谱中的暗线,可以分析地球大气层中含有哪些元素解析:选AB.太阳是高温物体,它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时,某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收,从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱,因此,选项A 、B 正确.分析太阳的吸收光谱,可知太阳大气层的物质组成,由于地球大气层的温度很低,太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收,故选项C 、D 错误.三、非选择题11.氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1,其次为E 2,则E 1E 2为多少?解析:由1λ=R ⎝⎛⎭⎫122-1n 2得:当n =3时,波长最长,1λ1=R ⎝⎛⎭⎫122-132,当n =4时,波长次之,1λ2=R ⎝⎛⎭⎫122-142,解得:λ1λ2=2720,由E =h c λ得:E 1E 2=λ2λ1=2027.答案:202712.氢原子光谱除了巴耳末系外,还有莱曼系、帕邢系等,其中帕邢系的公式为1λ=R ⎝⎛⎭⎫132-1n 2,n =4,5,6,…,R =×107 m -1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域,试求:(1)n =6时,对应的波长;(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少?n =6时,传播频率为多大?解析:(1)由帕邢系公式1λ=R ⎝⎛⎭⎫132-1n 2 当n =6时,λ=×10-6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域,而红外线属于电磁波,在真空中以光速传播,故波速为光速c =3×108 m/s ,由v =λT =λν,得ν=v λ=c λ=3×108×10-6 Hz =×1014 Hz. 答案:(1)×10-6 m (2)3×108 m/s ×1014 Hz。
18.1电子的发现一、选择题1、在α粒子散射实验中,电子对α粒子运动的影响可以忽略,这是因为与α粒子相比,电子的()A、电量太小B、速度太小C、体积太小D、质量太小2、二十世纪初,为研究物质的内部结构,物理学家做了大量的实验,如图装置的实验是()A、α粒子散射实验B、发现质子的实验C、发现电子的实验D、发现中子的实验3、下列五幅图涉及到不同的物理知识,其中说法不正确的是()A、图甲:原子是由原子核和核外电子组成,原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成B、图丙:用中子轰击铀核使其发生聚变,链式反应会释放出巨大的核能C、图丁:普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一D、图戊:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的4、下列事例中能说明原子具有核式结构的是()A、光电效应现象的发现B、汤姆逊研究阴极射线时发现了电子C、卢瑟福的α粒子散射实验发现有少数α粒子发生大角度偏转D、天然放射现象的发现5、下列有关原子核式结构理论不正确的是()A、原子的中心有原子核,包括带正电的质子和不带电的中子B、原子的正电荷均匀分布在整个原子中C、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D、带负电的电子在核外绕着核在不同轨道上旋转6、下列说法正确的()A、若使放射性物质的温度升高,其半衰期不变B、α粒子散射实验可以估算出原子核直径的数量级为10﹣10mC、β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的D、汤姆孙发现电子,表明原子具有核式结构7、下列能揭示原子具有核式结构的是()A、α粒子散射实验B、天然放射现象C、电子的发现D、氢原子光谱是线状谱8、有关原子结构,下列说法正确的是()A、玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱B、卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性C、玻尔提出的原子模型,否定了卢瑟福的原子核式结构学说D、卢瑟福的α粒子散射实验肯定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”9、有关对原子的说法正确的是()A、汤姆孙通过研究阴极射线得出电子是构成原子的微粒,且测出了电子的电量B、密立根是通过对电子在电场中做匀速直线运动的研究,测出了电子的电量C、汤姆孙提出的原子模型不能解释原子呈电中性D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型10、原子的质量主要集中在()A、质子上B、中子上C、电子上D、原子核上11、卢瑟福在研究α粒子轰击金箔的实验中,根据实验现象提出原子的核式结构.以下说法不正确的()A、按照汤姆孙模型,α粒子轰击金箔时不可能发生大角度的偏转,因而卢瑟福否定了汤姆孙的“枣糕模型”,提出新的原子结构模型B、绝大多数α粒子穿过金箔运动方向不变,说明原子所带正电是均匀分布的C、α粒子轰击金箔实验现象说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D、卢瑟福通过α粒子轰击金箔的实验的数据记录估算出原子核的大小12、卢瑟福的α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、说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动D、说明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上13、下列说法正确的是()A、α粒子散射实验是估算原子核半径最简单的方法之一B、光子像其它粒子一样,不但具有能量,不具有动量C、普朗克认为,原子中电子轨道是量子化的,能量也是量子化的D、光照到某金属上不能发生光电效应,是因为该光波长太短14、下列说法中正确的是()A、α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B、一个氢原子中的电子从半径为ra 的轨道自发地直接跃迁至半径为rb的轨道,已知ra>rb,则在此过程中原子不辐射某一频率的光子C、根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能增大,核外电子的运动速度减小D、正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术.一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的15、下列说法不正确的是()A、普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子假说B、卢瑟福将量子观点引入到原子模型中,成功解释了氢原子的发光现象C、汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子D、我国科学家钱三强和何泽彗夫妇研究铀核裂变时,发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分.二、填空题16、卢瑟福通过________实验,否定了汤姆孙的原子结构模型,提出了原子的________结构模型.17、一直以来人们都认为________是构成物质的最小粒子,直到1897年物理学家________发现了带________电的________,从此打破了原子不可再分的神话.18、原子是由带________电的________和带________电和________组成的.19、________的发现说明原子有结构问题;________的发现说明原子核也有结构问题.20、原子中电子在具有确定半径的圆形轨道上高速运动.________(判断对错)三、解答题21、利用学过的知识解释实验室中电子云的形成原因和特点.22、自从1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子以后,人们认识到,原子不是组成物质的最小单元,1919年卢瑟福依据α粒子散射实验中,发现α粒子发生了大角度散射现象,提出了原子的什么结构模型?23、在汤姆孙发现电子后,对于原子中正负电荷的分布的问题,科学家们提出了许多模型,最后他们认定:占原子质量绝大部分的正电荷集中在很小的空间范围内,电子绕正电荷旋转.此模型称原子的有核模型.最先提出原子有核模型的科学家是谁?他所根据的实验是什么?24、现代理论认为,反质子的质量与质子相同,约为电子质量的1836倍.若me=0.91×10﹣30kg , e=1.6×10﹣19C ,求反质子的比荷.25、一种铀原子核的质量数是235,问:它的核子数,质子数和中子数分别是多少?答案解析部分一、选择题1、【答案】D【考点】原子核的组成【解析】【解答】α粒子的质量是电子质量的7000多倍,α粒子碰到电子,像子弹碰到灰尘,损失的能量极少,几乎不改变运动的轨迹.故D正确,A、B、C错误.故选:D.【分析】在α粒子散射实验中,由于电子的质量较小,α粒子与电子相碰,就像子弹碰到灰尘一样.2、【答案】A【考点】原子核的组成【解析】【解答】本实验是α粒子散射实验,卢瑟福根据极少数α粒子产生大角度偏转,提出了原子的核式结构模型.故A正确.故选:A【分析】解答本题应抓住:该实验是卢瑟福和他的助手们做的α粒子散射实验,根据这个实验的结果,卢瑟福提出了原子的核式结构模型.3、【答案】B【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、原子由原子核和核外电子组成,原子核由质子和中子组成.故A正确.B、用中子轰击铀核使其发生裂变.故B错误.C、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一.故C正确.D、玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的.故D正确.故选:B.【分析】卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,得出原子的核式结构模型;用中子轰击铀核使其发生裂变,产生中子,再次轰击,产生链式反应,释放出巨大的能量.4、【答案】C【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、光电效应实验说明光具有粒子性,故A错误;B、汤姆逊研究阴极射线,是发现电子的实验,故B错误;C、α粒子散射实验中极少数α粒子的大角度偏转说明原子内存在原子核.故C正确;D、元素放射性的发现揭示原子具有复杂的结构.故D错误.故选:C.【分析】本题比较简单,考查了近代物理中的几个重要试验及发现,要了解这些试验及发现的内容及其重要物理意义.5、【答案】B【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、原子的中心有原子核,包括带正电的质子和不带电的中子,A正确;BC、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,故B错误,C正确;D、带负电的电子在核外绕着核在不同轨道上旋转,D正确.故选:B.【分析】正确理解卢瑟福的原子核式结构模型:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转.6、【答案】A【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、半衰期由原子核内部结构决定,与温度、压强等外在因素无关,则若使放射性物质的温度升高,其半衰期不变,故A正确.B、α粒子散射实验可以估算出原子直径的数量级为10﹣10m ,原子核直径的数量级为10﹣15m ,故B 错误.C、β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化来的;故C错误.D、汤姆孙发现电子,只表明原子具有复杂结构,α粒子散射实验表明原子具有核式结构,故D错误.故选:A.【分析】本题根据半衰期与温度、压强等因素无关;原子核直径的数量级为10﹣15m;β衰变所释放的电子是中子转化来的;汤姆孙发现电子,表明原子具有复杂结构;根玻尔理论分析氢原子跃迁时是发出光子还是吸收光子.7、【答案】A【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、α粒子散射实验中少数α粒子能发生大角度偏转,说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上,卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说.故A正确.B、天然放射现象揭示了原子核有复杂的结构.故B错误.C、电子的发现揭示了原子有复杂结构.故C错误.D、氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征.故D错误.故选:A【分析】α粒子散射实验是卢瑟福提出原子核式结构学说的实验依据.8、【答案】A【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、玻尔的原子理论:1.电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动,离核愈远能量愈高;2.可能的轨道不连续;3.当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量,只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量,而且发射或吸收的辐射是单频的,辐射的频率和能量之间关系由E=hν给出.玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱线规律.故A正确;BD、卢瑟福的α粒子散射实验说明(1)原子中绝大部分是空的,(2)α粒子受到较大的库仑力作用,(3)α粒子在原子中碰到了比他质量大得多的东西,否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”,但也不能说明原子内部存在带负电的电子,也不能解释原子的稳定性,故B错误,D不正确;C、玻尔提出的原子模型,但并没有否定卢瑟福的原子核式结构学说,故C错误.故选:A.【分析】从玻尔理论及卢瑟福的α粒子散射实验的结果出发,即可解题.9、【答案】D【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、汤姆孙通过研究阴极射线实验,发现了电子的存在,但没有测出电子的电量,是密立根测出了电子的电量;故A错误;B、密立根通过著名的油滴实验测出了电子的电量;并没有研究电子在电场中的匀速直线运动的研究;故B 错误;C、汤姆孙提出的原子模型中提出核外电子等于核内的正电荷;对外呈现电中性;故C错误;D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型;故D正确;故选:D.【分析】解答本题应明确对原子的认识过程,知道汤姆孙、密立根及卢瑟福在原子发现过程中所做出的贡献.10、【答案】D【考点】原子的核式结构【解析】【解答】原子是由原子核和核外电子构成,原子核是由质子和中子构成,1个质子的质量约等于1个中子的质量约等于一个电子质量的1836倍,所以电子的质量很小,原子的质量只要取决于质子和中子,所以主要质量集中在原子核上.故选:D【分析】根据原子的构成,质子、中子和电子的质量大小考虑,质子的质量约等于中子的质量,约为一个电子质量的1836倍.11、【答案】B【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、当α粒子穿过原子时,电子对α粒子影响很小,影响α粒子运动的主要是原子核,离核远则α粒子受到的库仑斥力很小,运动方向改变小.只有当α粒子与核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以α粒子接近它的机会就很少,所以只有极少数大角度的偏转,而绝大多数基本按直线方向前进,否定了汤姆孙的“枣糕模型”,提出新的原子结构模型,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,故AC正确,B错误;D、影响α粒子运动的主要是带正电的原子核.而绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远,受到的库仑斥力很小,运动方向几乎没有改变,只有极少数α粒子可能与核十分接近,受到较大的库仑斥力,才会发生大角度的偏转,根据α粒子散射实验,可以估算出原子核的直径约为10﹣15米~10﹣14米,故D正确.故选:B【分析】α粒子散射实验的现象为:α粒子穿过原子时,只有当α粒子与核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以α粒子接近它的机会就很少,所以只有极少数大角度的偏转,而绝大多数基本按直线方向前进.12、【答案】 D【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、此实验不能说明原子核内存在质子,故A错误;B、由于极少数α粒子发生了大角度偏转,原子全部正电荷集中在原子中央很小的体积内,即原子核内,不能说明原子核是由质子和中子组成的.故B错误;C、卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子具有核式结构,说明原子中的电子只能绕核旋转,而玻尔提出原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动,故C错误.D、卢瑟福的α粒子散射实验的结果得出: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上.故D正确.故选:D.【分析】本题比较简单,只要正确理解a粒子散射实验现象、结论及意义即可正确解答.13、【答案】 A【考点】原子核的组成【解析】【解答】(1)A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型:原子中心有一个很小的核,内部集中所有正电荷及几乎全部质量,所以α粒子散射实验是估算原子核半径最简单的方法之一.故A正确.B、光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面.前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量之外还具有动量.故B不正确.C、玻尔原子模型:电子的轨道是量子化,原子的能量是量子化,所以他提出能量量子化.故C错误.D、光照到某金属上不能发生光电效应,是因为该光频率小,波长长.故D错误.故选:A【分析】卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型,光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面,玻尔原子模型提出能量量子化,光照到某金属上不能发生光电效应,是因为该光频率小.14、【答案】 A【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立原子核式结构模型,故A正确;B、电子从半径大的ra 的轨道自发地直接跃迁至半径小的rb的轨道时,必须辐射一定频率的光子,故B不正确;C、玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能减小,核外电子的运动速度增大,故C错误;D、一对正负电子对湮灭后生成光子,说明质量对应着一定能量,不能说明质量守恒定律是有适用范围的,故D错误;故选:A【分析】A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立模型;B、当半径增加时,则必须吸收能量,当半径减小时,则必须释放能量;C、辐射出一个光子后,氢原子的电势能减小,动能增大;D、由质能方程可知,质量对应一定的能量;15、【答案】B【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说.故A正确.B、波尔将量子观点引入到原子模型中,成功解释了氢原子的发光现象,故B错误.C、汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子,故C正确.D、我国科学家钱三强和何泽彗夫妇研究铀核裂变时,发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分.故D正确.故选:B.【分析】普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说;玻尔理论能够很好解释氢原子发光现象;汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子.二、填空题16、【答案】α粒子散射;核式【考点】原子的核式结构【解析】【解答】卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验否定了汤姆逊的枣糕模型,据此实验卢瑟福提出了原子的核式结构模型.故答案为:α粒子散射,核式【分析】汤姆逊的枣糕模型被卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验所否定,他提出了原子的核式结构模型.17、【答案】原子;查德威克;负;电子【考点】原子的核式结构【解析】【解答】一直以来人们都认为原子是构成物质的最小粒子,直到1897年物理学家查德威克发现了带负电的电子,从此打破了原子不可再分的神话.故答案为:原子;查德威克;负;电子.【分析】构成物质的基本微粒是分子、原子、离子,分子和原子不能比较大小,且原子还可以再分来回答本题.18、【答案】负;电子;正;原子核【考点】原子的核式结构【解析】【解答】原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的,原子核的体积虽然很小,但可以再分,原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的.故答案为:负;电子;正;原子核.【分析】原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的,原子核的体积很小,但质量很大,原子的质量主要集中在原子核上;原子核的体积虽然很小,但还可以再分,分成带正电的质子和不带电的中子.19、【答案】电子;天然放射性现象【考点】原子核的组成【解析】【解答】解;电子发现后,科学家们开始认为原子是可以再分的,说明原子有结构问题;卢瑟福提出的核式结构模型为:原子由位于原子中心的原子核及绕核转动的电子组成,天然放射性现象说明原子核也可以再分.故答案为:电子,天然放射性现象【分析】解答本题应掌握:原子结构的发现过程及核式结构模型的内容.20、【答案】错误【考点】原子的核式结构【解析】【解答】根据波尔的原子模型中轨道半径量子化观点,电子只能在一些特定的轨道上做圆周运动;不同轨道间跃迁会辐射或者吸收一定频率的光子;故答案为:错.【分析】根据波尔的原子模型,轨道半径量子化,即电子只能在一些特定的轨道上做圆周运动,不向外辐射能量;从一个轨道跃迁到另一个轨道时会辐射或者吸收一定频率的光子.三、解答题21、【答案】解答:电子云形成的原因:在距离原子核很远处的电子出现的概率几乎为零,而有些非常靠近原子核的电子出现的概率也几乎为零.电子云的特点:把电子在原子核外各处区域出现的概率分布用图象表示,以不同的浓淡程度表示出现的概率大小,象电子在原子核外周围形成的云雾.【考点】原子的核式结构【解析】【分析】人们常用一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型来描述电子在核外的运动.在这个模型里,某个点附近的密度表示电子在该处出现的机会的大小.密度大的地方,表明电子在核外空间单位体积内出现的机会多;反之,则表明电子出现的机会少.电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述,电子在原子核外空间的某区域内出现,好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围,人们形象地称它为“电子云”.22、【答案】解答:汤姆逊发现了电子,卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验装置示意图,此实验否定了汤姆逊的枣糕模型,据此实验卢瑟福提出了原子的核式结构模型.故答案为:核式;【考点】原子的核式结构【解析】【分析】汤姆逊的枣糕模型被卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验所否定,他提出了原子的核式结构模型.23、【答案】解答:卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构;故答案为:卢瑟福;α粒子散射实验.【考点】原子的核式结构【解析】【分析】卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构.24、【答案】解答:根据比荷的定义式,反质子的比荷: C/kg答:反质子的比荷是9.58×107C/kg【考点】原子核的组成【解析】【分析】根据比荷的定义式即可求出.25、【答案】解答:原子核是由质子和中子组成的,质子和中子统称为核子.U的原子序数为92,即质子数为92,中子数等于质量数减去质子数,即为235﹣92=143.答:它的核子数,质子数和中子数分别是235、92、143.【考点】原子的核式结构【解析】【分析】原子核是由质子和中子组成的,质子和中子统称为核子.原子序数等于质子数,质子数与中子数的和等于质量数.。
第十八章:原子结构一、研究进程汤姆孙(糟糕模型)→卢瑟福由α粒子散射实验(核式结构模型)→波尔量子化模型 →现代原子模型(电子云模型)二、α 粒子散射实验a 、实验装置的组成:放射源、金箔、荧光屏b 、实验的结果:绝大多数α 粒子基本上仍沿原来的方向前进,少数 α 粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转,甚至超过了90o 。
C 、卢瑟福核式结构模型内容:①在原子的中心有一个很小的原子核,②原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里,③带负电的电子在核外空间里旋转。
原子直径的数量级为m 1010-,而原子核直径的数量级约为m 1015-。
c 、卢瑟福对实验结果的解释电子对α粒子的作用忽略不计。
因为原子核很小,大部分α粒子穿过原子时离原子核很远,受到较小的库仑斥力,运动几乎不改变方向。
极少数α粒子穿过原子时离原子核很近,因此受到很强的库仑斥力,发生大角度散射。
d 、核式结构的不足认为原子寿命的极短;认为原子发射的光谱应该是连续的。
三、氢原子光谱1、公式:)11(122n m R -=λ m=1、2、3……,对于每个m ,n=m+1,m+2,m+3…… m=2时,对应巴尔末系,其中有四条可见光,一条红色光、一条是蓝靛光、 另外两条是紫光。
2、线状光谱:原子光谱(明线光谱)是线状光谱,比如霓虹灯发光。
3、吸收光谱(主要研究太阳光谱):吸收光谱是连续光谱背景上出现不连续的暗线。
吸收谱既不是线状谱又不是带状光谱(连续光谱)4、实验表明:每种原子都有自己的特征谱线。
(明线光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应,只是通常在吸收光谱中的暗线比明线光谱中的两线要少一些)5、光谱分析原理:根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。
6、连续光谱(带状光谱):炽热的固体、液体或高压气体的光谱是连续光谱。
三、波尔模型1、电子轨道量子化r=n 2r 1 , r 1=0.053nm ——针对原子的核式结构模型提出。
电子绕核旋转可能的轨道是分立的。
高二物理选修3-5第18章原子结构专题专练:能级跃迁规律的应用一、激发、跃迁、电离。
1.光照激发:原子吸收光子的能量而被激发称为光致激发.其吸收的光子的能量必须等于两能级的能量差,否则不被吸收,不存在激发到n 能级时能量有余,而激发到n+1时能量不足,则可激发到n能级的问题.2.碰撞激发:原子吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发称为碰撞激发.实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=E m-E n),就可使原子发生能级跃迁.3.能级跃迁:原子吸收或辐射的光子能量等于原子两能级间的能级差,用公式hν=E m-E n确定.4.电离:光子和原子作用使原子发生电离的情况,则不受公式hν=E m-E n的限制,这是因为原子一旦电离,原子结构即被破坏,因而不再遵守有关原子结构的理论.例如:基态氢原子的电离能为13.6 eV(1)只要大于或等于13.6 eV光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离,只不过入射光子的能量越大,原子电离后产生的自由电子的动能越大,这与光致激发有所不同.(2)至于实物粒子和原子碰撞的情况,只要入射粒子的动能大于或等于电离能13.6 eV,就可能使氢原子电离.题型一:有关能级跃迁概念的区别和联系以及规律的应用例1.将氢原子电离,就是从外部给电子以能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子.(1)若要使n=2的激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子?(2)若用波长为200 nm的紫外线照射处在n=2能级的氢原子,则电子飞到离核无穷远处的速度为多大?(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子的电荷量e=1.6×10-19 C,电子的质量m e=0.91×10-30 kg)解析:(1)要使处于n=2的氢原子电离,照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处,最小的电磁波的光子能量应为E=0-(-3.4 eV)=3.4 eV,再由E=hν得ν== Hz=8.21×1014 Hz.(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量E 0=h=6.63×10-34× J=9.95×10-19 J电离能ΔE=3.4×1.6×10-19 J=5.44×10-19 J由能量守恒E k=E0-ΔE代入数据解得E k=4.51×10-19 J,E k=mv2,有v=1.0×106 m/s.答案:(1)8.21×1014 Hz (2)1.0×106 m/s针对训练1.(氢原子能级图的应用)(多选)如图18-4-3所示为氢原子的能级示意图.欲使处于基态的氢原子激发,下列措施可行的是()A.用11 eV的光子照射B.用12.09 eV的光子照射C.用14 eV的光子照射D.用10 eV的电子照射BC[解析] 若基态的氢原子吸收11 eV的光子,则能量为-13.6 eV+11 eV=-2.6 eV,氢原子不存在能量为-2.6 eV的能级,所以该光子不能被吸收,故A错误;基态的氢原子吸收12.09 eV的光子,则能量为-13.6 eV+12.09eV=-1.51 eV,能从n=1能级跃迁到n=3能级,所以该光子能被吸收,故B正确;对14 eV的光子,其能量大于氢原子电离能13.6 eV,可使其电离,故C正确;n=1能级和n=2能级的能量差为-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,因10 eV<10.2 eV,所以10 eV的电子不能使处于基态的氢原子发生跃迁,故D错误.2. (多选)如图所示为氢原子的能级示意图.现用能量介于10~12.9 eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子,则下列说法正确的是( )A.照射光中只有一种频率的光子被吸收B.照射光中有三种频率的光子被吸收C.氢原子发射出三种不同波长的光D.氢原子发射出六种不同波长的光BD解析:E2-E1=10.2 eV,E3-E1=12.09 eV,E4-E1=12.75 eV,可知照射光中有三种频率的光子被吸收.氢原子跃迁的最高能级为n=4能级,根据=6知,氢原子发射出六种不同波长的光,故选项B,D正确,A,C错误.3.红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体,利用其中铬离子产生激光.铬离子的能级图中,E1是基态,E2是亚稳态,E3是激发态,若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的氯光照射晶体,处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3,而后自发地跃迁到E2,释放出波长为λ2的光子,处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光,这种激光的波长为( )A. B.C. D.A解析:由题意,根据ΔE=可得E3-E1=;E3-E2=;设处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光,这种激光的波长为λ3,则E2-E1=;由以上各式可得λ3=,选项A正确,B,C,D错误.4. (多选)氢原子能级如图所示,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 nmB.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CD解析:从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm,而当从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射能量更多,则频率更高,则波长小于656 nm,选项A错误;当从n=2跃迁到n=1的能级,释放的能量=[-3.4- (-13.6)]×1.6×10-19,则解得,释放光的波长是λ=122 nm,则用波长为122 nm的光照射,才可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级,选项B 错误;根据数学组合=3,可知一群n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线,选项C正确;同理,氢原子的电子从n=2跃迁到n=3的能级,必须吸收的能量,与从n=3跃迁到n=2的能级放出能量相等,因此只能用波长为656 nm的光照射,才能使得电子从n=2跃迁到n=3的能级,选项D正确.5. (多选)氢原子能级如图所示,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射出光在真空中的波长为λ.以下判断正确的是( )A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射出的光在真空中的波长小于λB.用真空中波长为λ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=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线D.用真空中波长为λ的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级ABC 解析:因氢原子1和2之间的能级差大于2和3间的能级差,从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光子的能量大于氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时辐射出光子的能量,则氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射出光在真空中的波长小于λ,选项A正确;由能级图可知E3-E2=-= -=;E2-E1=-E1=-=,则用真空中波长为λ的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级,选项B正确;一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生=6种谱线,选项C正确;因为氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射出光在真空中的波长为λ,则用真空中波长为λ的光照射,能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级,选项D 错误.6 如图18-T-1所示为氢原子的能级图,下列说法正确的是()A.从n=3能级跃迁到n=2能级时,电子的动能会变大,电势能会减小B.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会吸收光子C.一个处于n=4激发态的氢原子向基态跃迁时,最多可能发出6条光谱线D.用能量为12.5 eV的电子轰击处于基态的氢原子,一定不能使氢原子发生能级跃迁7.氢原子基态能量E1=-13.6 eV,电子绕核运动半径r1=0.53×10-10 m.E n=,r n=n2r1,求氢原子处于n=4激发态时(静电力常量k=9×109 N·m2/C2,电子的质量m=0.9×10-30 kg).(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?解析:(1)E4==-0.85 eV.(2)r4=42r1,k=m所以动能E k4=mv2== J=1.36×10-19 J=0.85 eV.(3)由于E4=E k4+E p4,所以电势能E p4=E4-E k4=-1.7 eV.(4)最多有六种.从n=4→3,3→2,2→1,4→2,4→1,3→1.答案:(1)-0.85 eV (2)0.85 eV (3)-1.7 eV (4)六种二、能级跃迁与光电效应。
——教学资料参考参考范本——高中物理第十八章原子结构18
______年______月______日
____________________部门
新提升·课时作业
基础达标
1.(多选)下列对玻尔理论的评价不正确的是( )
A.玻尔原子理论解释了氢原子光谱规律,为量子力学的建立奠定了基础
B.玻尔原子理论的成功之处是引入量子概念
C.玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典理论中的一些观点
D.玻尔原子理论与原子的核式结构是完全对立的
【解析】玻尔理论成功解释氢原子光谱,但对复杂的原子光谱不能解释,选项C、D错误.
【答案】CD
2.(多选)光子的发射和吸收过程是( )
A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子,放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差
B.原子不能从低能级向高能级跃迁
C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级,放出光子后从较高能级跃迁到较低能级
D.原子无论是吸收光子还是放出光子,吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值
【解析】原子从基态跃迁到高能级激发态要吸收能量,从高能级激发态跃迁到低能级激发态要放出能量,故选C、D
【答案】CD
3.氢原子的基态能量为E1,如图所示,四个能级图能正确代表氢原子能级的是( )
【解析】根据氢原子能级图特点:上密下疏,根据题意联系各激发态与基态能量关系En=E1,故C正确.
【答案】C
4.根据玻尔的原子结构模型,原子中电子绕核运转的轨道半径( )
A.可以取任意值
B.可以在某一范围内取任意值
C.可以取不连续的任意值
D.是一些不连续的特定值
【解析】按玻尔的原子理论:原子的能量状态对应着电子不同的运动轨道,由于原子的能量状态是不连续的,则其核外电子的可能轨道是分立的,且是特定的,故上述选项只有D正确.
【答案】D
5.根据玻尔的氢原子理论,电子在各条可能轨道上运动的能量是指( )
A.电子的动能
B.电子的电势能
C.电子的电势能与动能之和
D.电子的动能、电势能和原子核能之和
【解析】根据玻尔理论,电子绕核在不同轨道上做圆周运动,
库仑引力提供向心力,故电子的能量指电子的总能量,包括动能和势能,所以C选项是正确的.
【答案】C
6.氢原子从能量E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态,设真空中的光速为c,则( )
A.吸收光子的波长为
h
B.辐射光子的波长为
h
C.吸收光子的波长为ch
E1-E2
D.辐射光子的波长为ch
E1-E2
【解析】由玻尔理论的跃迁假设,当氢原子由较高的能级向较
低的能级跃迁时辐射光子,故A、C错;由关系式ν=和λ=,得辐
射光子的波长λ=,故B错D对.
【答案】D
7.
可见光光子的能量在1.61 eV~3.10 eV范围内.若氢原子从高能级跃迁到低能级,根据氢原子能级图(如图所示)可判断( ) A.从n=4能级跃迁到n=3能级时发出可见光
B.从n=3能级跃迁到n=2能级时发出可见光
C.从n=2能级跃迁到n=1能级时发出可见光
D.从n=4能级跃迁到n=1能级时发出可见光
【解析】发出可见光的能量hν=|En-Em|,故四个选项中,只有B选项的能级差在1.61 eV~3.10 eV范围内,故B选项正确.【答案】B
8.氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV,问:
(1)氢原子在n=4的定态时,可放出几种光子?
(2)若要使处于基态的氢原子电离,要用多大频率的电磁波照射此原子?
【解析】(1)
如图所示,可放出6种不同频率的光子.
(2)要使处于基态的氢原子电离,就是要使氢原子的电子获得能量脱离原子核的引力束缚,则hν≥E∞-E1=13.6 eV=2.176×10-18 J,得ν≥= Hz=3.28×1015 Hz.
【答案】(1)6种(2)3.28×1015 Hz
能力提升
1.
μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用,下图为μ氢原子的能级示意图.假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6的光,且频率依次增大,则E等于( )
A.h(ν3-ν1) B.h(ν5-ν6)
C.hν3 D.hν4
【解析】μ氢原子吸收能量后从高能级向低能级跃迁,可能产生的光子的频率数为,故μ氢原子吸收能量后,从n=4能级向低能
级跃迁.发射光子的能量按从小到大的顺序排列为4到3,3到2,4到2,2到1,3到1,4到1;所以能量E与hν3相等.正确选项为C.
【答案】C
2.若氢原子处于各定态时具有的能量值分别为E1=0、E2=10.2 eV、E3=12.1 eV、E4=12.8 eV.请根据以上的条件回答:氢原子从第4能级跃迁到第3能级时,辐射的光子照射某金属,刚好能发生光电效应.现若有大量处于n=5激发态的氢原子,则在向低能级跃迁时所辐射的各种能量的光子中,可使该金属发生光电效应的频率种类有( ) A.7种 B.8种
C.9种 D.10种
【解析】由玻尔理论可知,从n=4跃迁到n=3的能级,原子
放出的能量为ΔE=E4-E3=0.70 eV.由光电效应产生条件可知,入射光子的能量不低于E=hν=0.70 eV.大量氢原子从n=5能级向低能级跃迁时可发出=10种光,其中能量大于或等于0.70 eV的有9种.【答案】C
3.氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子,已知基态氦离子能量为E1=-54.4 eV,氦离子能级的示意图如图所示,在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )
A.40.8 eV B.43.2 eV
C.51.0 eV D.54.4 eV
【解析】要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件,即吸收的
光子的能量必须是任意两个能级的差值,40.8 eV是第一能级和第二能级的差值,51.0 eV是第一能级和第四能级的差值,54.4 eV是电子电离需要吸收的能量,均满足条件,选项A、C、D均可以,而B选项不
满足条件.
【答案】B
4.下图所示为氢原子的能级和氢原子的光谱.已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光,则谱线b是氢原子( )
A.从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
B.从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
C.从n=4的能级跃迁到n=3的能级时的辐射光
D.从n=1的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
【解析】由题图看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率,而a是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时的辐射光,所以b谱线对应的能级差应大于n=4与n=2间的能级差,故选项B 正确.
【答案】B
5.某金属的截止频率对应的光波波长恰等于氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级所发出的光的波长.现在用氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光去照射,则从该金属表面逸出的光电子的最大初动能是多少电子伏?(氢原子基态能级E1=-13.6 eV)
【解析】设氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级发出的光子波长为λ0,由n=2能级跃迁到n=1能级所发出的光子波长为λ,则E4-E2=h,并且逸出功W=h c
λ0
E2-E1=h,
根据爱因斯坦光电效应方程,光子的最大初动能为:
Ek=h-h=(E2-E1)-(E4-E2)=2E2-E1-E4=2×(-3.4) eV +13.6 eV+0.85 eV=7.65 eV.
【答案】7.65 eV。