2021高考物理大一轮复习题组层级快练：第十二单元 近代物理初步 作业52 Word版含答案

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1．(2016·上海)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在( )
A．电子 B．中子
C．质子 D．原子核
答案 D
解析 卢瑟福α粒子散射实验，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核．故选项D正确．
2．(2016·北京)处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有( )
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
答案 C
解析 处在高能级的氢原子向低能级跃迁时，可以向任意低能级跃迁．选项C正确，A、B、D三项不正确．
3．(2016·青岛质检)有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
答案 BC
解析 由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级En＝eq \f(1,n2)E1，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故选项C正确；当氢原子从较高轨道第n能级跃迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为E＝En－Em＝eq \f(1,n2)E1－eq \f(1,m2)E1＝eq \f(m2－n2,n2m2)E1＝hν，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差有关，故选项D错误；由于氢原子发射的光子的能量E＝En－Em＝eq \f(1,n2)E1－eq \f(1,m2)E1＝eq \f(m2－n2,n2m2)E1，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故选项A错误，选项B正确．
4.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近．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．α粒子出现较大角偏转的原因是α粒子运动到b时受到的库仑斥力较大
C．α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大
D．α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小
答案 BD
解析 卢瑟福在α粒子散射实验中提出了原子的核式结构模型．α粒子出现较大角偏转的原因是，正电荷集中在原子极小的区域内，α粒子运动到b时受到的库仑斥力较大．α粒子从a到c的运动过程中，电场力先做负功再做正功，电势能先变大后减小．受电场力先变大后变小，加速度先变大后变小．
5．紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光．这些物质中的原子先后发生两类跃迁：照射时原子能量变化的绝对值为ΔE1，发光时原子能量变化的绝对值为ΔE2.关于原子这两类跃迁的说法正确的是( )
A．均向高能级跃迁，且ΔE1>ΔE2
B．均向低能级跃迁，且ΔE1<ΔE2
C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且ΔE1<ΔE2
D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且ΔE1>ΔE2
答案 D
解析 照射时，原子吸收光子，向高能级跃迁，发光时向低能级跃迁，吸收的是紫外线光子，放出的是可见光光子，故ΔE1>ΔE2，选项D正确．
6.如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )
答案 C
解析 从能级图上可以看出，a光子的能量最大，光的波长最短，b光子的能量最小，频率最低，波长最长，因此选项C正确．
7.氢原子能级图如图所示，对于基态氢原子，下列说法正确的是( )
A．它能吸收10.2 eV的光子
B．它能吸收11 eV的光子
C．它能吸收动能为10 eV的电子的能量
D．它能吸收具有11 eV动能的电子的全部动能
答案 A
解析 注意到光子能量只能全部被吸收，而电子能量则可以部分被吸收.10.2 eV刚好是n＝1、n＝2的能级差，而11 eV不是，由玻尔理论知选项A正确．基态氢原子只可吸收动能为11 eV的电子的部分能量(10.2 eV)，剩余0.8 eV仍为原来电子所有．
8．(2016·河源模拟)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2和ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )
A．ν0<ν1 B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.eq \f(1,ν1)＝eq \f(1,ν2)＋eq \f(1,ν3)
答案 B
解析 大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n＝3能级向低能级跃迁，n＝3能级向n＝1能级跃迁时，hν3＝E3－E1；n＝2能级向n＝1能级跃迁时，hν2＝E2－E1；n＝3能级向n＝2能级跃迁时，hν1＝E3－E2；将以上三式变形可得hν3＝hν2＋hν1，解得ν3＝ν2＋ν1，所以选项B正确，选项C、D错误；再根据氢原子理论可知，入射光频率ν0＝ν3，所以选项A错误．
9．如图(1)所示为氢原子的能级，图(2)为氢原子的光谱．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
答案 B
解析 由图(2)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谱线是氢原子从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．
10．(2016·保定模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在自发跃迁中放出一些光子，用这些光子照射逸出功为2.25 eV的钾，下列说法正确的是( )
A．这群氢原子能发出三种不同频率的光
B．这群氢原子发出光子均能使金属钾发生光电效应
C．金属钾表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.09 eV
D．金属钾表面逸出的光电子最大初动能可能等于9.84 eV
E．氢原子发出光子后其核外电子动能变小
答案 ACD
解析 根据C32＝3知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，故选项A正确；从n＝3向n＝2跃迁的光子频率最小，波长最长；只有从n＝3跃迁到n＝1，以及从n＝2跃迁到n＝1辐射的光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应的光有两种，故选项B错误；从n＝3跃迁到n＝1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6 eV－1.51 eV＝12.09 eV，根据光电效应方程得，Ekm＝hν－W0＝12.09 eV－2.25 eV＝9.84 eV，故选项C、D正确；原子发出光子后，向低能级跃迁，其核外电子动能变大，电势能变小，故选项E错误．
11. (2016·南昌模拟)如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3能级，下列说法中正确的是( )
A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波
B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV
C．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光波长最长
D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁
E．如果发出的光子中只有一种能使某金属产生光电效应，那一定是由n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的
答案 ACE
解析 根据C32＝3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子，故选项A正确；由n＝3跃迁到n＝1，辐射的光子能量最大，ΔE＝13.6－1.51 eV＝12.09 eV，故选项B错误；从n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故选项C正确；一群处于n＝3的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故选项D错误；如果发出的光子只有一种能使某金属产生光电效应，知这种光子为能量最大的一种，即为n＝3跃迁到n＝1能级发出的，故选项E正确．
12.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．如图所示为μ氢原子的能级图．假定用动能为E的电子束照射容器中大量处于n＝1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E的取值正确的是( )
A．E＝158.1 eVB．E＞158.1 eV
C．2 371.5 eV答案 C
解析 因为μ氢原子吸收能量后至多发出6种不同频率的光，所以μ氢原子被激发到n＝4的激发态，因此有2 371.5 eV13．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示：
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )
A．红、蓝—靛 B．黄、绿
C．红、紫 D．蓝—靛、紫
答案 A
解析 由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.61～3.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E1＝－0.85－(－3.40)＝2.55 eV，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E2＝－1.51－(－3.40)＝1.89 eV，即红光．
二、非选择题
14．(2015·海南)氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV.大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为－0.96 E1，频率最小的光子的能量为________eV(保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．
答案 0.31 eV 10
解析 频率最大的光子能量为－0.96E1，即En－(－13.6 eV)＝－0.96×(－13.6 eV)，解得En＝－0.54 eV
即n＝5，从n＝5能级开始，共有5→1，5→4，5→3，5→2，4→1，4→2，4→3，3→1，3→2，2→1，10种不同频率的光子．
频率最小的光子是从n＝5跃迁到n＝4能级，即频率最小的光子能量为Emin＝－0.54 eV－(－0.85 eV)＝0.31 eV.
15．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV，求：
(1)当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，向外辐射的光子的波长是多少？
(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的光子照射氢原子？
(3)一群氢原子在n＝4能级时可放出几种不同能量的光子？画出能级图，并标出这些光谱线．
答案 (1)6.58×10－7 m
(2)3.28×1015 Hz
(3)6种 光谱线如图所示
解析 (1)由公式En＝eq \f(E1,n2)，而
E1＝－13.6 eV可得
E2＝－3.4 eV，E3＝－1.51 eV
辐射光子能量
E＝E3－E2＝(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV.
而E＝hν＝heq \f(c,λ)
则λ＝eq \f(hc,E)＝eq \f(6.63×10－34×3×108,1.89×1.6×10－19) m＝6.58×10－7 m.
(2)由于E1＝－13.6 eV
电子电离后E∞＝0.
入射光子能量
E＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV
由E＝hν得
ν＝eq \f(E,h)＝eq \f(13.6×1.6×10－19,6.63×10－34) Hz＝3.28×1015 Hz.
(3)处于n＝4的能量状态的原子向低能级跃迁放出不同能量的光子，
种数为C42＝eq \f(4×3,2)＝6种．
色光
红
橙
黄
绿
蓝—靛
紫
光子能量
范围(eV)
1.61～
2．00
2.00～
2．07
2.07～
2．14
2.14～
2．53
2.53～
2．76
2.76～
3．10