第四章原子结构 同步训练（Word版含答案）

第4章原子结构
一、选择题（共15题）
1．被激发到第4能级的大量氢原子向低能级跃迁时辐射出各种频率的光，其中能量最小的光子来自于（　　）
A．从第4能级到基态的跃迁 B．从第2能级到基态的跃迁
C．从第3能级到第2能级的跃迁 D．从第4能级到第3能级的跃迁
2．以下说法中不正确的是（　　）
A．图甲是粒子散射实验示意图，当显微镜在、、、中的位置时荧光屏上接收到的粒子数最多。
B．图乙是氢原子的能级示意图，氢原子从能级跃迁到能级时吸收了一定频率的光子能量。
C．图丙是光电效应实验示意图，当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转，则此时验电器的金属杆带的是正电荷。
D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性。
3．图所示四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．图甲：爱因斯坦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
B．图乙：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
C．图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
4．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了（　　）
A．分子拥有复杂结构 B．原子拥有复杂结构
C．葡萄干蛋糕模型 D．原子核式结构模型
5．按照玻尔理论，氢原子从能级A跃迁到能级B时，释放频率为ν1的光子；氢原子从能级B跃迁到能级C时，吸收频率为ν2的光子，且ν1＞ν2．则氢原子从能级C跃迁到能级A时，将
A．吸收频率为ν1－ν2的光子
B．释放频率为ν1－ν2的光子
C．吸收频率为ν1 + ν2的光子
D．释放频率为ν1 + ν2的光子
6．氢原子的核外电子在由高能级向低能级跃迁的过程中
A．辐射光子，获得能量
B．吸收光子，获得能量
C．吸收光子，放出能量
D．辐射光子，放出能量
7．氢原子的能级图如图所示，大量处于n=4的氢原子跃迁发出的光照射在金属Ag的表面上。已知Ag的逸出功为4.73eV，则产生的光电子的初动能最大为（　　）
A．7.36eV B．8.02eV C．10.20eV D．12.75eV
8．如图所示为汞原子的能级图，总能量为8eV的自由电子，与处于基态的汞原子发生碰撞后（忽略汞原子动量的变化）发生能级跃迁，碰撞过程系统无能量损失，碰撞后自由电子的能量可能为（　　）
A．0.2eV B．0.4eV C．1.3eV D．3.1eV
9．氢原子的能级图如图所示，假设有一个处于n=4能级的氢原子，则下列说法正确的是（　　）
A．氢原子向低能级跃迁过程中最多可发出6种不同频率的光
B．氢原子跃迁至基态，核外电子的动能减小
C．氢原子能吸收能量为0.31eV的光子发生跃迁
D．氢原子辐射一个光子后，电子绕核半径增大
10．关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是
A．爱因斯坦提出了光的电磁说
B．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理
D．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型
11．下列说法中正确的是（　　）
A．爱因斯坦基于普朗克能量量子化的假设，提出了光是由不可分割的能量子组成的假说
B．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波
C．物理学家麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
D．原子从高能态向低能态跃迁时吸收的光子能量，等于前后两个能级之差
12．19世纪末科学家们发现了电子。下列与电子有关的说法正确的是（ ）
A．卢瑟福认为电子的轨道是量子化的
B．电子电荷的精准测定是由汤姆孙通过著名的“油滴实验”做出的
C．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子
D．爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
13．下列四幅图中，相应的说法正确的是（　　）
A．图甲第一类永动机不能实现因为它违背能量守恒定律
B．图乙是高频焊接原理图，工件上只有焊缝处温度很高，是因为焊缝处的电阻小
C．图丙的粒子散射实验说明原子核是由质子与中子组成
D．图丁一群氢原子处于量子数能级状态，可能辐射种频率的光子
14．关于原子光谱，下列说法中正确的是
A．稀薄气体发光的光谱只有几条分立的亮线
B．稀薄气体发光的光谱是一条连续的彩带
C．不同原子的光谱线不同
D．利用光谱分析可以确定物质的化学成分
15．氢原子的能级示意图如图所示．开始大量的氢原子均处于基态，用一束光子能量为E＝12.75 eV的单色光照射该氢原子，并用发出的光线照射逸出功为2.29 eV的钠．则下列分析正确的是(　　)
A．该氢原子能发出10种不同频率的光
B．发出的光线中有4种光子能使钠发生光电效应
C．发出的光线中，能量为0.66 eV的光子波长最长
D．钠发出的光电子的最大初动能为10.46 eV
二、填空题
16．氢原子的能级如图所示，当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为_____eV．现有一群处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有_____种．
17．1911年,英国物理学家卢瑟福用____________________轰击金原子,通过这个实验他提出了原子的核式结构模型。目前我们认为原子核是由两种基本粒子组成的,本别是带正电的___________和不带电的中子。
18．如图所示为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出的多个光子中波长最小的光子能量为_____，若用此光照射到某金属的光电管上并恰好发生了光电效应，需要加在该光电管上的反向遏止电压为，则该金属的逸出功为______．
三、综合题
19．按照原子的核式结构模型的比例，假如原子核有绿豆那么大，那么整个原子有多大？
20．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。
（1）人们用α粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？
（2）绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？
21．原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁（在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞）。一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？（氢原子能级如图所示）
22．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系，帕邢系等，其中赖曼系的表达式为，求赖曼系中波长最长的波对应的频率．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
能量最小的光子来自能级差最小的跃迁，因为从n=4到低能态跃迁中，以从n=4到n=3的能级差最小，则辐射出的光子的能量最小。
故选D。
2．B
【详解】
A．图甲是粒子散射实验示意图，当显微镜在、、、中的位置时荧光屏上接收到的粒子数最多，所以A正确，不符合题意；
B．图乙是氢原子的能级示意图，氢原子从能级跃迁到能级时释放了一定频率的光子能量，所以B错误，符合题意；
C．图丙是光电效应实验示意图，当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转，则此时验电器的金属杆带的是正电荷，所以C正确，不符合题意；
D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性，所以D正确，不符合题意；
故选B。
3．B
【详解】
A．图甲为黑体辐射的实验规律，为了解释这一实脸规律，普朗克提出能量子概念，而爱因斯坦扩展了能量子的概念，将其应用到光电效应现象，提出了光子的概念，故A错误；
B．图乙为氢原子的能级图，氢原子在不同能级间跃迁时辐射或吸收一定频率的光子，选项B正确；
C．图丙是粒子散射实验，卢瑟福根据这一结果提出了原子的核式结构模型，选项C错误；
D．图丁是电子束通过铝箔后的衍射图样，说明了电子具有波动性，选项D错误．
故选B。
4．D
【详解】
卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。
故选D。
5．A
【详解】
试题分析：因为ν1＞ν2．AB的能级差为hv1，BC的能级差为hv2，AB的能级差大于BC的能级差，所以C的能级低于A的能级，两者的能级差为hv1-hv2，所以从能级C跃迁到能级A时，吸收光子，有hv3=hv1-hv2，所以v3=v1-v2．故A正确，BCD错误．故选A．
6．D
【详解】
试题分析：氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中，会辐射一定频率的光子而放出能量，原子的能量减小，故选D．
7．B
【详解】
从n=4跃迁到n=1时辐射出的光子能量最大，最大能量为(-0.85)-(-13.6)=12.75eV，则根据光电效应规律，产生的光电子的初动能最大为12.75eV-4.73eV=8.02eV。
故选B。
8．D
【详解】
A．若电子剩下能量为0.2eV，则被汞原子吸收的能量为7.8eV，能量变为-2.6eV，不能跃迁，故A错误；
B．若电子剩下能量为0.4eV，则被汞原子吸收的能量为7.6eV，能量变为-2.8eV，不能跃迁，故B错误；
C．若电子剩下能量为1.3eV，则被汞原子吸收的能量为6.7eV，能量变为-3.7eV，不能跃迁，故C错误；
D．若电子剩下能量为3.1eV，则被汞原子吸收的能量为4.9eV，能量变为-5.5eV，跃迁到第2能级，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中最多可发出3种不同频率的光，即对应着4→3、3→2、2→1，选项A错误；
B．氢原子跃迁至基态，核外电子的运动半径减小，根据
即
则动能变大，选项B错误；
C．氢原子能吸收能量为0.31eV的光子，会从n=4跃迁到n=5的能级，选项C正确；
D．氢原子辐射一个光子后，将由高能级向低能级跃迁，则电子绕核半径将减小，选项D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A：麦克斯韦提出了光的电磁说，认为光是一种电磁波．故A项错误
B：麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在．故B项错误．
C：玻尔结合普朗克的量子概念、爱因斯坦的光子概念和卢瑟福的原子核式结构模型提出了玻尔理论，成功解释了氢原子发光现象；但由于过多保留了经典电磁学的理论，不能很好地解释其他原子的发光现象．故C项错误．
D：卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，故D项正确．
11．A
【详解】
A．爱因斯坦基于普朗克能量量子化的假设，提出了光是由不可分割的能量子组成的假说，故A正确；
B．自然界的任何物体都向外辐射电磁波，黑体是一个理想化了的物体，它能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体，故B错误；
C．物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；
D．原子从高能态向低能态跃迁会放出光子，光子能量等于两个能级之差，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的，故A错误；
B．电子电荷量的精确值是密立根通过油滴实验测出的，故B错误；
C．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，故C正确；
D．根据光电效应方程
光电子的最大初动能与入射光的频率是线性函数关系，但并不成正比，故D错误；
故选C。
13．AD
【详解】
A．图甲第一类永动机不能实现因为它违背能量守恒定律。故A正确；
B．图乙是高频焊接原理图，工件上只有焊缝处温度很高，是因为焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的很高。故B错误；
C．图丙的粒子散射实验说明原子核是由原子核和核外电子构成的。故C错误；
D．根据能级跃迁规律，从4到3、2、1三条，再由3到2、1两条，再由2到1一条，共计6条。故D正确。
故选AD。
14．ACD
【详解】
AB.稀薄气体发光的光谱只有几条分立的亮线，是明线光谱．故A项正确，B项错误．
C.同一种原子的明线谱和吸收谱谱线位置相同，不同原子的光谱线不同．故C项正确．
D.不同原子的光谱线不同，利用光谱分析可以确定物质的化学成分．故D项正确．
故选ACD
15．BCD
【详解】
根据波尔理论，En-E1=hν，En=-0.85eV，即氢原子从基态跃迁到量子数n=4的激发态，因此，可辐射不同频率光的条数为条，故A错误；氢原子从n=4的激发态向n=3的激发态跃迁时辐射出的光子能量为-0.85-（-1.51）=0.66eV，小于2.29 eV所以不能发生光电效应；氢原子从n=4的激发态向n=2的激发态跃迁时辐射出的光子能量为-0.85-（-3.40）=2.75eV，大于2.29 eV所以能发生光电效应；氢原子从n=4的激发态向n=1的激发态跃迁时辐射出的光子能量为-0.85-（-13.6）=12.75eV，大于2.29 eV所以能发生光电效应；氢原子从n=3的激发态向n=2的激发态跃迁时辐射出的光子能量为-1.51-（-3.40）=1.89eV，小于2.29 eV所以不能发生光电效应；氢原子从n=3的激发态向n=1的激发态跃迁时辐射出的光子能量为-1.51-（-13.6）=12.09eV，大于2.29 eV所以能发生光电效应；氢原子从n=2的激发态向n=1的激发态跃迁时辐射出的光子能量为-3.40-（-13.6）=10.2eV，大于2.29 eV所以能发生光电效应，由上可知B正确；由上可知氢原子从n=4的激发态向n=3的激发态跃迁时辐射出的光子能量为-0.85-（-1.51）=0.66eV能量最小，光子波长最长，故C正确；当氢原子从n=4的激发态向n=1的激发态跃迁时辐射出的光子能量为-0.85-（-13.6）=12.75eV发出的光照射钠时，光电子的初动能最大且为12.75eV-2.29 eV=10.46 eV，故D正确．
16． 2.55 4
【详解】
该金属的逸出功为W=E4-E2=-0.85eV-（-3.4 eV）=" 2.55eV." 现有一群处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，从n=4向n=2的能级跃迁、从n=4向n=1的能级跃迁、从n=3向n=1的能级跃迁、从n=2向n=1的能级跃迁产生的光子能使该金属发生光电效应，能使该金属发生光电效应的频率共有4种．
17． α粒子 质子
【详解】
1911年,英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金原子,提出卢瑟福核式结构模型:原子是由位于原子中心的原子核和核外绕原子核做圆周运动的电子组成的,原子核由质子和中子组成,质子带正电,电子带负电;原子核几乎集中了原子所有质量.
18． 12.09 3.18
【详解】
大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，有3能级到2能级，3能级到1能级，2能级到1能级三种能级跃迁形式，其中波长最小的光子能量最大，即为；反向遏止电压与最大初动能的关系为，由光电效应方程：，则．
19．直径为
【详解】
原子核直径大小的数量级为，原子直径大小的数量级为，绿豆直径为，则原子为原子核的
倍
若原子核有绿豆大，则原子半径直径大小为
20．（1）说明质子是原子核的组成部分；（2）说明原子核中除了质子外还有其他粒子。
【详解】
（1）人们用α粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了说明质子是原子核的组成部分。
（2）绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了说明原子核中除了质子外还有其他粒子。
21．不能
【详解】
设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收。
若ΔE＝10.2 eV，则基态氢原子可由n＝1能级跃迁到n＝2能级，由动量守恒和能量守恒有
mv0＝2mv
联立可得
因为
ΔE＝6.8 eV<10.2 eV
所以不能使基态氢原子发生跃迁。
22．
【详解】
对于赖曼系，当时对应光的波长最长
波长的光对应的频率为
答案第1页，共2页