【高考突破方案】第十四章 第2讲原子结构 -强化训练（解析版）高考物理一轮复习

第十四章 原子与原子核
第2讲　原子结构
1.如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止.图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(　　)
A.M点 B.N点
C.P点 D.Q点
【解析】 C　α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同.带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有选项C正确.
　2.(2021·上海卷)α粒子散射实验中，大角度偏转(　　)
A.是由于与电子的碰撞
B.是由于库仑引力
C.反映了原子核由质子和中子组成
D.来源于原子核中带正电的核
【解析】 D　α粒子散射实验中，α粒子受到原子核中带正电的核(质量大，带电量多)的库仑斥力的作用而发生大角度偏转.
　3.如图所示为α粒子散射实验的图景，图中实线表示α粒子运动轨迹.关于α粒子散射实验下列说法正确的是(　　)
A.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
B.图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
C.根据α粒子散射实验可以估算原子的大小
D.绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小
【解析】 D　卢瑟福在α粒子散射实验中没有发现电子，A不符合题意；图中大角度偏转的α粒子的电场力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，B不符合题意；根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，C不符合题意；绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小，D符合题意.
　4.如图所示是氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是(　　)
A.Hα B.Hβ
C.Hγ D.Hδ
【解析】 D　四种跃迁中，由n＝6到n＝2两能级间能级差最大，辐射的光子能量最大，辐射光子频率最大，所以其中频率最大的是Hδ，故选D.
　5.氢原子能级如图甲所示，一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，产生的光照射到图乙所示的真空管.阴极K材料为钠，其逸出功为2.29 eV，发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，则(　　)
A.跃迁产生的光中，由n＝3能级跃迁到n＝2能级产生的光子频率最大
B.跃迁产生的光中，只有一种频率的光可以使阴极K发生光电效应
C.当滑片P调至最左端时，电流表的示数不为0
D.当电源a端为负极，无论滑片P调至何位置，电流表的示数均为0
【解析】 C　跃迁产生的光中，由n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，故A错误；跃迁产生的光中，能量大于钠逸出功的有两种光子，则有两种频率的光可以使阴极K发生光电效应，故B错误；当滑片P调至最左端时，虽然光电管两端电压为零，但由于有光电子逸出，电路中有光电流，故电流表的示数不为0，故C正确；当电源a端为负极，只要反向电压不超过遏止电压，电路中就有光电流，电流表示数就不为0，故D错误.
　6.(多选)由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，则(　　)
A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线
B.氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时会辐射出红外线
C.处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
D.大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光　　【解析】 CD　γ射线能量大于13.6 eV，A错误；氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光子的能量E＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.40 eV)＝1.89 eV，1.62 eV<1.89 eV<3.11 eV，故氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光为可见光，B错误；根据E＝hν及题给条件可知，紫外线光子的能量大于3.11 eV，要使处于n＝3能级的氢原子发生电离，需要的能量至少为1.51 eV，故C正确；大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时辐射出的光子能量有0.66 eV、2.55 eV、12.75 eV、1.89 eV、12.09 eV、10.2 eV，故大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，D正确.
　7.(多选)氢原子的能级图如图所示，当氢原子从n＝2能级向低能级跃迁时.辐射的光子恰好能使金属P发生光电效应，下列说法正确的是(　　)
A.大量的氢原子从n＝5能级向低能级跃迁辐射出的光子中有4种能使金属P发生光电效应
B.该金属P的逸出功W0有可能大于10.2 eV
C.静止的电子经电场加速后，撞击氢原子使其由基态跃迁到激发态，电子的加速电压至少为12.09 V
D.若用氢原子从n＝4能级跃迁到最低能级时辐射的光子照射金属P，则此时的遏止电压为2.55 V
【解析】 AD　从n＝2能级跃迁到n＝1能级时释放出光子的能量为ΔE＝10.2 eV，根据题意知该金属的逸出功W0等于10.2 eV，大量的氢原子从n＝5能级向低能级跃迁可以辐射10种频率的光子，但能级差大于或等于10.2 eV的只有4种，即有4种频率的光子能使金属P发生光电效应，A正确，B错误；使处于n＝1能级的氢原子跃迁到n＝2能级，所需要的能量最小，即eU＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，则电子的加速电压至少为U＝10.2 V，C错误；当用氢原子从n＝4能级跃迁到最低能级时辐射的光子照射金属P，辐射光子的能量为－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，光电子最大初动能为12.75 eV－10.2 eV＝2.55 eV，此时的遏止电压为2.55 V，D正确.
　8.(多选)氢原子的能级示意图如图所示(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝－1.6×10－19 C)，则氢原子(　　)
A.能级是连续的
B.核外电子的轨道是分立的
C.从n＝3能级跃迁n＝2能级时电子的动能减小
D.从n＝2能级跃迁n＝1能级时辐射频率约为2.46×1015 Hz的光子
【解析】 BD　根据玻尔的理论，有轨道量子化，能量量子化，能级量子化，故A错误，B正确；从n＝3能级跃迁n＝2能级时，轨道半径变小，而库仑力提供向心力，则有k＝m，而动能Ek＝mv2，联立得Ek＝，可知圆周的线速度变大，动能变大，故C错误；从n＝2能级跃迁n＝1能级时，有ΔE21＝E2－E1＝hν，解得辐射出的光子频率为ν＝＝ Hz≈2.46×1015 Hz，故D正确.