物理选择性必修 第三册第一节 原子的结构课堂检测

A级　合格达标

1．(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下列说法中正确的是 (　　)

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位置稍少些

C．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数要比A位置少很多

D．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光

解析：在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反射回来，故B、D错误，C正确．

答案：AC

2．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中符合实验事实的是(　　)

解析：α粒子与原子核相互排斥，运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，故只有C正确．

答案：C

3．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α粒子(　　)

A．更接近原子核

B．更远离原子核

C．受到一个以上的原子核作用

D．受到原子核较大的冲量作用

解析：由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并非由于受到多个原子核作用，C错误；由库仑定律可知，α粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A正确，B错误；当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，速度的变化量就大，则散射角度就大，D正确．

答案：AD

4.图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有(　　)

A．2种　　　B．3种　　　C．4种　　　D．5种

解析：由爱因斯坦的光电效应方程hν＝W0＋Ekm，能够从金属钾的表面打出光电子，则光子的能量hν≥W0，E4－E2＝2.55 eV，E4－E1＝12.75 eV，E3－E1＝12.09 eV，E2－E1＝10.2 eV，都能满足条件，选项C正确．

答案：C

5．欲使处于基态的氢原子激发，下列措施不可行的是(　　)

A．用10.2 eV的光子照射 B．用11 eV的光子照射

C．用14 eV的光子照射   D．用11 eV的电子碰撞

解析：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间，只能吸收能量值刚好等于两能级能量之差的光子．由氢原子能级关系不难算出，10.2 eV刚好为氢原子n＝1和n＝2的两能级能量之差，而11 eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者．对14 eV的光子，其能量大于氢原子的电离能，足可使氢原子电离，因而不受氢原子能级间跃迁条件限制．由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV动能．另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可以使氢原子激发．结合前面的分析可知，B正确．

答案：B

B级　等级提升

6．(多选)以原子的核式结构模型为基础，下列对原子结构的认识，正确的是(　　)

A．原子中绝大部分是空的，原子核很小

B．电子绕核旋转，库仑引力提供向心力

C．原子的全部正电荷都集中在原子核里

D．原子核的半径的数量级为10－10 m

解析：卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了原子的核式结构模型，并估算出原子核半径的数量级为10－15～10－14 m，而原子半径的数量级为10－10 m，是原子核半径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的．原子核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转．原子的全部正电荷都集中在原子核里．

答案：ABC

7．氢原子从能量为Em的较高激发态跃迁到能量为En的较低激发态，设真空中的光速为c，则氢原子(　　)

A．吸收光子的波长为

B．辐射光子的波长为

C．吸收光子的波长为

D．辐射光子的波长为

解析：由玻尔理论的跃迁假设知，氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，由hν＝Em－En，得ν＝.又由λ＝得辐射光子的波长为λ＝，D选项正确．

答案：D

8．(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(　　)

A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量

B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的

C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子

D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率

解析：A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能量跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念．原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关．

答案：ABC

9．(多选)对氢原子能级公式En＝的理解，下列说法中正确的是(　　)

A．原子定态能量En是指核外电子动能与核之间的静电势能的总和

B．En是负值

C．En是指核外电子的动能，只能取正值

D．从式中可以看出，随着电子运动半径的增大，原子总能量减少

解析：这里是取电子自由态作为能量零点，所以电子处在各个定态中能量均是负值，En表示核外电子动能和电子与核之间的静电势能的总和，所以选项A、B正确，C错误，因为能量是负值，所以n越大，En越大，D错误．

答案：AB

10．(多选)如图所示，当氢原子从n＝4跃迁到n＝2的能级和从n＝3迁到n＝1的能级时，分别辐射出光子a和光子b，则(　　)

A．由于放出光子，原子的能量增加

B．光子a的能量小于光子b的能量

C．光子a的波长小于光子b的波长

D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也一定能使该金属发生光电效应

解析：由于放出光子，原子的能量减小，故A错误；氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级的能级差小于从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时的能级差，根据hν＝Em－En，知光子a的能量小于光子b的能量，故B正确；光子a的能量小于光子b的能量，所以光子a的频率小于光子b的频率，所以光子a的波长大于光子b的波长，故C错误；光子a的频率小于光子b的频率，所以光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也能使该金属发生光电效应，故D正确．

答案：BD

11．已知氢原子的基态能量为－13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10 m，电子质量me＝9.1×10－31 kg，电荷量为1.6×10－19 C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和原子的电势能各多大？

解析：氢原子能量E3＝E1＝－1.51 eV，

电子在第三轨道时半径为r3＝n2r1＝32r1＝9r1. ①

电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供，所以

＝，②

由①②可得电子动能为Ek3＝mev＝，

代入数据解得Ek3＝1.51 eV.

由于E3＝Ek3＋Ep3，故原子的电势能为

Ep3＝E3－Ek3＝－1.51 eV－1.51 eV＝－3.02 eV.

答案：－1.51 eV　1.51 eV　－3.02 eV