高中物理魯科版選修35原子結構練習及答案

1、第二章 原子結構第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型一、物質結構的早期探究我國西周的“五行說”； 古希臘的亞里士多德認為萬物的本質是土、水、火、空氣四種“元素”，天體則由第五種“元素”“以太”構成；古希臘哲學家德謨克利特等人建立了早期的原子論。1661年，玻意耳以化學實驗為基礎建立了科學的元素論19世紀初，道爾頓提出了原子論，認為原子是元素的最小單位1811年，意大利化學家阿伏伽德羅提出了分子假說，指出分子可以由多個相同的原子組成結論：在物質的結構中存在著分子、原子這樣的層次，宏觀物質的化學性質決定于分子，而分子則由原子組成原子是構成物質的不可再分割的最小顆粒，它既不能創(chuàng)生，也不能消滅二、電子的發(fā)現(xiàn)

2、及湯姆孫模型19世紀末物理學的三大發(fā)現(xiàn)：1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線；X射線發(fā)現(xiàn)后不久，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性；1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子湯姆孫的原子模型：原子帶正電的部分充斥整個原子，很小很輕的電子鑲嵌在球體的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那樣三、“陰極射線”性質（1）電性的確定方法一：讓陰極射線進入已知電場，由所受電場力方向確定帶電的性質方法二：讓陰極射線進入磁場，由所受洛倫茲力的方向，根據(jù)左手定則確定帶電的性質（2）比荷的測定方法讓粒子通過正交的電磁場，如圖所示，讓其做直線運動，根據(jù)二力平衡條件，即F洛F電(BqvqE)得到粒子的運動速度v.在其他條件不變的情況下，撤去電場，如圖212所

3、示，保留磁場，讓粒子只在磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力即Bqv，根據(jù)磁場情況和軌跡偏轉情況，由幾何知識求出其半徑R.由以上方法確定粒子比荷的表達式：.1早期原子論是由誰創(chuàng)立的()A阿伏伽德羅 B湯姆孫 C玻意耳 D德謨克利特2下列說法不正確的是 ()A湯姆孫研究陰極射線，用測定粒子比荷的方法發(fā)現(xiàn)了電子B電子的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可分的 C湯姆孫認為原子里面帶正電荷的物質應充斥整個原子，而帶負電的電子，則鑲嵌在球體的某些固定位置D湯姆孫原子模型是正確的3歷史上第一個發(fā)現(xiàn)電子的科學家是()A貝可勒爾 B道爾頓 C倫琴 D湯姆孫4關于電荷的電荷量，下列說法錯誤的是()A電子的電荷量是由密立根油滴實驗測

4、得的 B物體所帶電荷量可以是任意值C物體所帶電荷量最小值為1.6×1019 C D物體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍5（多選）湯姆孫對陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”關于電子的說法正確的是()A任何物質中均有電子 B不同的物質中具有不同的電子C電子質量是質子質量的1836倍 D電子是一種粒子，是構成物質的基本單元6（多選）關于陰極射線的性質，下列說法正確的是 ()A陰極射線帶負電 B陰極射線帶正電C陰極射線中的負電粒子的比荷與氫離子的基本相同 D陰極射線中的負電粒子的帶電荷量與氫離子的相同7（多選）如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是()A若

5、在D1、D2之間不加電場和磁場，則陰極射線應打到最右端的P1點B若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向下偏轉 C若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向上偏轉D若在D1、D2之間加上垂直紙面向里的磁場，則陰極射線不偏轉8如圖所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強電流的長直導線，則陰極射線將()A向紙內偏轉 B向紙外偏轉C向下偏轉 D向上偏轉9（多選）如圖所示，一只陰極射線管，左側不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導線AB時，發(fā)現(xiàn)射線徑跡往下偏，則 () A導線中的電流由A流向BB導線中的電流由B流向AC若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現(xiàn)

6、D電子束的徑跡與AB中的電流方向無關10在湯姆孫測電子比荷的實驗中，采用了如圖所示的陰極射線管，從電子槍C出來的電子經(jīng)過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏中心F出現(xiàn)熒光斑若在D、G間加上方向向下，場強為E的勻強電場，電子將向上偏轉；如果再利用通電線圈在D、G電場區(qū)加上一垂直紙面的、磁感應強度為B的勻強磁場(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，電子向下偏轉，偏轉角為，試解決下列問題(1)說明圖中磁場沿什么方向；(2)根據(jù)L、E、B和，求出電子的比荷【答案】(1)垂直紙面向里 (2) 11湯姆孫用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質量之比)的實驗裝

7、置如圖所示真空管內的陰極K發(fā)出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后，穿過A中心的小孔沿中心軸O1O的方向進入到兩塊水平正對放置的平行極板P和P間的區(qū)域，平行極板間距為b.當極板間不加偏轉電壓時，電子束打在熒光屏和中心O點處，形成了一個亮點；加上偏轉電壓U后，亮點偏離到O點，(O點與O點的豎直間距為d，水平間距可忽略不計)此時，在P和P間的區(qū)域，再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場調節(jié)磁場的強弱，當磁感應強度的大小為B時，亮點重新回到O點求打在熒光屏O點的電子速度的大小 【答案】第2節(jié) 原子的核式結構模型一、 粒子散射實驗湯姆孫的葡萄干面包模型盧瑟福的原子核式模型分布情況

8、正電荷和質量均勻分布，負電荷鑲嵌在其中正電荷和幾乎全部質量集中在原子中心的一個極小核內，電子質量很小，分布在很大空間內受力情況粒子在原子內部時，受到的庫侖斥力相互抵消，幾乎為零少數(shù)靠近原子核的粒子受到的庫侖力大，而大多數(shù)離核較遠的粒子受到的庫侖力較小偏轉情況不會發(fā)生大角度偏轉，更不會彈回絕大多數(shù)粒子運動方向不變，少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉，極少數(shù)粒子偏轉角度超過90°，有的甚至被彈回分析結論不符合粒子散射現(xiàn)象符合粒子散射現(xiàn)象二、盧瑟福的原子模型及原子大小(1)核式結構模型：原子的內部有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核內，帶負電的電子繞核運動原子的核式結

9、構模型又被稱為行星模型(2)原子的大?。涸又睆綌?shù)量級：1010 m.原子核直徑數(shù)量級：1015_m.1下列能揭示原子具有核式結構的實驗是()A光電效應實驗B倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C粒子散射實驗 D氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)2盧瑟福提出原子的核式結構學說的根據(jù)是粒子轟擊金箔的實驗，在實驗中他發(fā)現(xiàn)粒子()A全部穿過或發(fā)生很小的偏轉 B全部發(fā)生很大的偏轉，甚至有的被反彈回C絕大多數(shù)不發(fā)生或只發(fā)生很小的偏轉，有極少數(shù)發(fā)生很大的偏轉，個別甚至被反彈回D絕大多數(shù)發(fā)生很大的偏轉，甚至被反彈回，只有少數(shù)穿過3（多選）粒子散射實驗結果表明()A原子中絕大部分是空的 B原子中全部正電荷都集中在原子核上C原子內有中子 D原子的質量

10、幾乎全部都集中在原子核上4在粒子散射實驗中，不考慮電子和粒子的碰撞影響，是因為()A粒子與電子根本無相互作用B粒子受電子作用的合力為零，是因為電子是均勻分布的C粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計D電子很小，粒子碰撞不到電子5(多選)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個位置時，觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是()A放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B放在B位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置稍少些C放在C、D位置時，屏上觀察不到閃光D放在D位置時，屏上仍能觀察一些閃光，但次數(shù)極少6（多選）英國物理學

11、家盧瑟福用粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)了粒子的散射現(xiàn)象如圖所示，O表示金原子核的位置，則能正確表示該實驗中經(jīng)過金原子核附近的粒子的運動軌跡的是()BD7如圖所示，根據(jù)粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結構模型圖中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實線表示一個粒子的運動軌跡在粒子從a運動到b，再運動到c的過程中，下列說法中正確的是()A動能先增大，后減小 B電勢能先減小，后增大 C電場力先做負功，后做正功，總功等于零D加速度先變小，后變大8(多選)粒子散射實驗中，當粒子最接近原子核時，粒子符合下列哪種情況()A動能最小 B勢能最小C粒子與金原子組成的系統(tǒng)的能量最小 D所受原子核的斥力最大9如圖所示，實

12、線表示金原子核電場的等勢線，虛線表示粒子在金核電場中散射時的運動軌跡設粒子通過a、b、c三點時速度分別為va、vb、vc，電勢能分別為a、b、c，則()Avavbvc，bacBvbvcva，bacCvbvavc，bacDvbvavc，bac10在盧瑟福粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()C第3節(jié) 玻爾的原子模型一、玻爾理論的內容軌道量子化：軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值能量量子化：與軌道量子化對應的能量不連續(xù)的現(xiàn)象躍遷假說：原子從一種定態(tài)(設能量為E2)躍遷到另一種定態(tài)(設能量為E1)時，它輻射(或吸

13、收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hE2E1(或E1E2)總而言之根據(jù)玻爾的原子理論假設，電子只能在某些可能的軌道上運動，電子在這些軌道上運動時不輻射能量，處于定態(tài)只有電子從一條軌道躍遷到另一條軌道上時才輻射能量，輻射的能量是一份一份的，等于這兩個定態(tài)的能量差這就是玻爾理論的主要內容二、氫原子的能級結構氫原子在不同能級上的能量和相應的電子軌道半徑為En(n1,2,3，)；rnn2r1(n1,2,3，)，式中E113.6 eV，r10.53×1010 m.三、原子能級躍遷（1）能級躍遷：處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會自發(fā)地向較低能級躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達

14、基態(tài)所以一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為NC。（2）光子的輻射與吸收：由于原子的能級是一系列不連續(xù)的值，任意兩個能級差也是不連續(xù)的，故原子輻射或吸收一些特定頻率的光子原子輻射光子后會從較高能級向較低能級躍遷；原子吸收光子后會從較低能級向較高能級躍遷輻射或吸收光子的能量滿足hEmEn(mn)，能級差越大，輻射或吸收光子的頻率就越高（3）原子能量的變化當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子向外輻射光子，原子能量減小反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子吸收光子，原子能量增大1（多選）關于玻爾的原子模型，下述說法中正確的有

15、()A它徹底否定了經(jīng)典的電磁理論 B它發(fā)展了盧瑟福的核式結構學說C它完全拋棄了經(jīng)典的電磁理論 D它引入了普朗克的量子理論2(多選)玻爾在他的原子模型中所提出的假設有()A原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量B原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射(或吸收)一定頻率的光子能量D電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率3(多選)關于玻爾的原子模型理論，下列說法正確的是()A原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中 B原子的能量狀態(tài)不可能是連續(xù)的C原子的核外電子在軌道上運動時，要

16、向外輻射能量D.原子的核外電子在軌道上運動時，不向外輻射能量4關于玻爾的原子模型理論，下面說法正確的是()A原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中 B原子的能量狀態(tài)不是連續(xù)的C原子中的核外電子繞核做加速運動一定向外輻射能量D原子中的電子繞核運轉的軌道半徑是連續(xù)的5根據(jù)玻爾的氫原子理論，電子在各條可能軌道上運動的能量是指()A電子的動能 B電子的電勢能C電子的動能與電勢能之和 D電子的動能、電勢能和原子核能量之和6(多選)原子的能量量子化現(xiàn)象是指()A原子的能量是不可以改變的 B原子的能量與電子的軌道無關C原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的 D原子具有分立的能級 7(多選)氫原子的n1,2,3,4各個能級的能量如圖

17、所示，一群氫原子由n1的狀態(tài)激發(fā)到n4的狀態(tài)，在它回到n1的狀態(tài)過程中()A可能發(fā)出的能量不同的光子只有3種B可能發(fā)出6種不同頻率的光子C可能發(fā)出的光子的最大能量是12.75 eVD可能發(fā)出的光子的最大能量是0.85 eV8有一個處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)中的氫原子在向低能級躍遷時，最多可能發(fā)出的光子個數(shù)為()A1 B2 C3 D無法確定9一個氫原子從n3能級躍遷到n2能級，該氫原子()A放出光子，能量增加 B放出光子，能量減少C吸收光子，能量增加 D吸收光子，能量減少10一個氫原子處于第三能級時，外面射來了一個波長為6.63×107 m的光子，下列說法中正確的是()A氫原子不吸收這個光

18、子B氫原子被電離，電離后電子的動能約為0.36 eVC氫原子被電離，電離后電子的動能為0 eVD氫原子吸收這個光子后躍遷到更高能級11有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，當它們躍遷時：(1)有可能放出幾種能量的光子？(2)在哪兩個能級間躍遷時，所發(fā)出的光子的波長最長？波長是多少？【答案】(1)3(2)n3n2的躍遷6.58×107 m12已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r10.528×1010 m，量子數(shù)為n的能級值為En eV. (1)求電子在基態(tài)軌道上運動時的動能(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)畫出能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線(3)計算這幾

19、條光譜線中波長最短的一條的波長 (其中靜電力常量k9.0×109 N·m2/C2，電子電量e1.6×1019 C，普朗克常量h6.63×1034 J·s，真空中光速c3.0×108 m/s)【答案】(1)13.6 eV (2)見解析 (3)1.03×107 m13氫原子處于基態(tài)時，原子的能量為E113.6 eV，求：(1)當氫原子從n3能級躍遷到n2能級時，向外輻射的光子的波長是多少？(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的光子照射氫原子？(3)一群氫原子在n4能級時可放出幾種不同能量的光子？畫出能級圖，并標出這

20、些光譜線【答案】(1) 6.58×107 m (2)3.28×1015 Hz (3)6種光譜線如圖所示第4節(jié) 氫原子光譜與能級結構一、氫原子光譜(1)氫原子光譜的特點從紅外區(qū)到紫外區(qū)呈現(xiàn)多條具有確定波長的譜線；HH的這n個波長數(shù)值成了氫原子的“印記”，不論是何種化合物的光譜，只要它里面含有這些波長的光譜線，就能斷定這種化合物里一定含有氫從長波到短波，HH等譜線間的距離越來越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性(2)巴爾末公式R()(n3,4,5)，其中R叫做里德伯常量，數(shù)值為R1.096_775_81×107_m1.（3）規(guī)律：巴爾末線系的14條譜線都處于可見光區(qū)；在巴爾末線系

21、中n值越大，對應的波長越短，即n3時，對應的波長最長；除了巴爾末系，氫原子光譜在紅外區(qū)和紫外區(qū)的其他譜線也都滿足與巴爾末公式類似的關系式。1（多選）有關氫原子光譜的說法，正確的是()A氫原子的發(fā)射光譜是線狀譜B氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C氫原子光譜說明氫原子能級是分立的D氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關2對于巴爾末公式，下列說法正確的是 ()A所有氫原子光譜的波長都與巴爾末公式相對應B巴爾末公式只確定了氫原子發(fā)光的可見光部分的光的波長C巴爾末公式確定了氫原子發(fā)光的一個線系的波長，其中既有可見光，又有紫外光D巴爾末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長3氫原子光譜的巴爾末公式是R()(n3,4,5