第 4 章原子结构 一、选择题（共 15 题） α 1．如图所示是卢瑟福的 α 粒子散射实验装置,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的 粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下 列说法正确的是（　　） A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 C． α 粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D．绝大多数的 α 粒子发生大角度偏转 2．氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（　　） A．当氢原子从 n=2 能级跃迁到 n=3 能级时，辐射光子的能量为 1.98eV B．处于 n=2 能级的氢原子可以吸收 2.54eV 的能量向高能级跃迁 C．处于基态的氢原子，可吸收 14eV 的能量后发生电离 D．大量氢原子处于 n=4 能级向低能级跃迁时，辐射出 3 种不同频率的光子 3．氢原子能级示意图如图所示，大量氢原子从 n＝4 的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出光 a，从 n＝3 的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出光 b，光 a 和 b 都是可见光，则（　　） A．光 a 的频率小于光 b 的频率 B．从 n＝4 的能级向 n＝3 的能级跃迁时会辐射出紫外线 C．n=1 能级的氢原子吸收 14 eV 的光子后将电离 D．n＝2 能级的氢原子吸收 10.2 eV 的光子可跃迁到 n=1 能级 4．氢原子能级如图所示，已知可见光光子的能量在 1.61eV～3.10eV 范围内，则下列选项说法正确的 是 A．氢原子能量状态由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级，放出光子为可见光 B．大量氢原子处于 n=4 能级时，向低能级跃迁能发出 6 种频率的光子 C．氢原子光谱是连续光谱 D．氢原子处于 n=2 能级时，可吸收 2.54 eV 的能量跃迁到高能级 5．如图所示为氢原子的能级示意图.氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从 n=4 能级跃迁到 n=1 能 级辐射的电磁波的波长为 λ1 ，从 n=4 能级跃迁到 n=2 能级辐射的电磁波的波长为 能级跃迁到 n=1 能级辐射的电磁波的波长为 λ3 ，则下列关系式中正确的是（　　） λ2 ，从 n=2 A． λ3 > λ 2 B． λ1 > λ 2 C． λ1 < λ 3 D． λ = λ + λ 3 1 2 1 1 1 6．氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（　　） A．当氢原子从 n＝2 能级跃迁到 n＝3 能级时，辐射光子的能量为 1.89eV B．处于 n＝2 能级的氢原子可以被能量为 2eV 的电子碰撞而向高能级跃迁 C．处于基态的氢原子，吸收 14eV 能量后不能发生电离 D．一个处于 n＝4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出 6 种不同频率的光子 7．氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于 n=4 的激发态，当向低能级跃迁时，会辐 射出若干种不同频率的光．若用这些光照射逸出功为 3.20eV 的钠时，下列说法中正确的是（　　） A．氢原子能辐射 4 种不同频率的光子 B．氢原子辐射的光子中有 2 种频率能使钠发生光电效应 C．氢原子辐射光子后，该氢原子的核外电子的速率增大 D．钠能吸收两个从 n=4 向 n=2 能级跃迁的光子而发生光电效应 8．玻尔首先提出能级跃迁。如图所示为氢原子的能级图，现有大量处于 n＝3 能级的氢原子向低能级 跃迁。下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光 B．氢原子由 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级产生的光频率最大 C．氢原子由 n＝3 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光波长最长 D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为 10.2 eV 9．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（　　） A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线 B．原子的特征谱线可能是由于原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的 C．可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分 D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据 10．如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是（　　） A．若已知可见光的光子能量范围为 1.61~3.10 eV，则处于第 4 能级状态的氢原子，发射光的谱线 在可见光范围内的有 2 条 B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能增加 C．处于第 3 能级状态的氢原子，发射出的三种波长分别为 λ1、λ2、λ3（λ1>λ2>λ3）的三条谱线，则 λ1=λ2＋λ3 D．若处于第 2 能级状态的氢原子发射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第 5 能级跃迁到第 2 能级时发射出的光也一定能使此金属板发生光电效应 11．如图所示为氢原子能级图，大量处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，跃迁到 级，再从 n=3 回到 n=1 能级，则下列说法正确的是（　　） n=3 能 A．基态氢原子吸收的光子能量为 B．大量氢原子从 n=3 跃迁到 n=1 能级，可释放两种不同频率的光子 C．释放的光子能量最小为 D．氢原子从 1.51 eV 1.89 eV n=3 跃迁到 n=1 能级，氢原子的能量减小，电势能增大 12．在对微观物质结构的研究中，下列实验事实与实验结论相对应的是（　　） A．电子的发现意味着原子还有结构 B．α 粒子散射实验说明原子具有核式结构 C．α 粒子轰击氮核打出质子，证明原子核是由质子构成的 D．元素的衰变现象表明，原子核越小越稳定，越大越不稳定 13．下列说法正确的是（　　） A．氢原子的能级是量子化的 B．核反应产生的 γ 射线是一种电磁波 C．只要闭合导体回路中磁通量不为零，就一定产生感应电流 D．均匀变化的磁场产生稳定的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场 14．如图所示为氢原子的能级示意图，处于 n=4 能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是 A．这些氢原子可能发出 3 种不同频率的光 B．氢原子由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级释放的光子能量最小 C．氢原子由 n=4 能级跃迁到 n=3 能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加 D．已知钾的逸出功为 2.22eV，则氢原子从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级释放的光子能量为不从金属钾 的表面打出光电子 15．如图所示是氢原子的能级示意图，按照玻尔理论，以下判断正确的是（　　） A．氢原子处于 n=4 能级比 n=2 能级时能量小 B．氢原子处于 n=4 能级比 n=2 能级时核外电子动能小 C．若用光子能量为 12.5eV 的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子最多可辐射出 3 种不同频率的 光 D．若用光子能量为 12.75eV 的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子最多可辐射出 6 种不同频率 的光 二、填空题 16．卢瑟福在分析 α 粒子散射实验现象时，不考虑电子对 α 粒子运动轨迹的影响，这是因为 α 粒子的 质量　 　（选填“小于”、“等于”、“远大于”）电子的质量，α 粒子与电子之间的相互作用对 α 粒子运 动轨迹的影响　 　。 17．如图所示是 20 世纪初伟大的物理学家卢瑟福在研究物质结构时的实验装置，请根据物理学史的 知识完成相关题目： （1）卢瑟福用这个实验装置发现了　 （2）图中的放射源发出的是　 　结构模型； 　粒子； （3）图中的金箔是　 　层分子膜（选填“单”或“多）； （4）如图所示的 A，B，C，D 四个显微镜中，闪光频率最高的是　 18．卢瑟福通过　 　显微镜。 　实验，发现原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的　 　结构 模型。 19．如图，①、②两条线表示 α 粒子散射实验中某两个 α 粒子运动的轨迹，那么沿轨迹③射向原子核 的 α 粒子经过原子核附近后可能的运动轨迹为　 　（选填“a”“b”“c”“d”），选择的理由是　 。 三、综合题 20．一群处于第 4 能级的氢原子，最终都回到基态能发出 6 种不同频率的光，将这些光分别照射到图 甲电路阴极 K 的金属上，只能测得 3 条电流随电压变化的图像（如图乙），已知氢原子的能级图 如图丙所示。 （1）求该金属逸出功 （2）求乙图中 Ub W0 ； 的值。 21．已知氢原子基态的电子轨道半径为 r1=0.528×10－10m，量子数为 n 的能级值为 En=− 13.6 n2 eV。 （静电力常量 k=9×109N·m2/C2，电子电荷量 e=1.6×10－19C，普朗克常量 h=6.63×10－34J·s，真空中光速 c=3.00×108m/s，所有计算结果均保留三位有效数字） （1）求电子在基态轨道上运动的动能； （2）有一群氢原子处于量子数 n=3 的激发态，在能级图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光 谱线； （3）计算问(2)中的这几种光谱线中波长最短的波长。 22．一群氢原子处于量子数 n＝4 的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则： （1）氢原子可能发射几种频率的光子？ （2）氢原子由 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级时辐射光子的能量是多少电子伏？ （3）用图中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电 子的最大初动能是多少电子伏？ 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功 W0/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 23．氢原子能级图如图所示，由能级图求： （1）如果有很多氢原子处于 n＝3 的能级，在原子回到基态时，可能产生哪几种跃迁？出现几种不 同光谱线？ （2）如果用动能为 11eV 的外来电子去激发处于基态的氢原子，可使氢原子激发到哪一个能级 上？ （3）如果用能量为 11eV 的外来光去激发处于基态的氢原子，结果又如何？ 答案部分 1．A 【解答】AD．α 粒子散射实验的内容是：绝大多数 α 粒子几乎不发生偏转；少数 α 粒子发生了较大的 角度偏转；极少数 α 粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过 90°，有的甚至几乎达到 180°，被反弹回 来），卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，A 符合题意，D 不符合题意； B．α 粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确 性，B 不符合题意。 C．发生 α 粒子偏转现象，主要是由于 α 粒子和原子核发生碰撞的结果，C 不符合题意； 故答案为：A. 2．C 【解答】A．根据辐射（吸收）的光子能量等于两能级间的能级差，可知 E3 − E2= ΔE 因此氢原子从 n=2 能级跃迁到 n=3 能级时，需要吸收的光子能量必须等