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1、原子结构 氢原子光谱一、选择题(本题共10小题，16题为单选，710题为多选)1(2016重庆联考)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是(D)A氢原子只有几个能级B氢原子只能发出平行光C氢原子有时发光，有时不发光D氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的解析根据玻尔理论可知，氢原子的能量是不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，辐射的光子频率满足hEmEn，所以辐射的光子频率不连续。故D正确，A、B、C错误。2如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是(B)Aa元素Bb元素Cc元素Dd
2、元素解析将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照，没有的谱线对应的元素即是该矿物质中缺少的元素。3氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E154.4eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(B)A40.8eVB43.2eVC51.0eVD54.4eV解析要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件，即吸收的光子的能量必须是两个能级的能量差。40.8eV是第一能级和第二能级的差值，51.0eV是第一能级和第四能级的差值，54.4eV是电子电离需要吸收的能量，均满足条件。即选项A、C、D均可以，而B选项不满足条件，所以选B。4子
3、与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如图所示为氢原子的能级示意图。假定用光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为1、2、3、4、5和6的光，且频率依次增大，则E等于(C)Ah(31)Bh(56)Ch3Dh4解析发出6种频率的光，说明氢原子跃迁到n4能级，由已知频率关系知从n2能级跃迁到n4能级对应的能量为Eh3，正确选项为C。5原子从一个高能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n2能级上的电子跃迁到n1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n4能级上的电子，使之能脱离原子，
4、这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为En，式中n1,2,3，表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是(C)A.ABAC.ADA解析先计算铬原子的n2能级上的电子跃迁到n1能级上时应释放的能量：EE2E1AA。n4能级上的电子要电离所需的能量E4A，则n4能级上的电子得到E的能量后，首先需要能量使之电离，然后多余的能量以动能的形式存在，所以EkEE4A，选项C正确。6图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n4的能级跃迁到n2的能级时的辐射光，则谱线b可能是氢原子_时的辐射光。(C)A从n5的能级跃迁到
5、n3的能级B从n4的能级跃迁到n3的能级C从n5的能级跃迁到n2的能级D从n3的能级跃迁到n2的能级解析谱线a是氢原子从n4的能级跃迁到n2的能级时的辐射光，波长大于谱线b的，所以a光的光子频率小于b光的光子频率，所以b光的光子能量大于n4和n2的能级差。n3和n2的能级差、n4和n3的能级差、n5和n3的能级差都小于n4和n2的能级差。n5和n2的能级差大于n4和n2的能级差。故A、B、D错误，C正确。7如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是(AD)A油滴带负电B油滴质量可通过天平来测量
6、C只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量D该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍解析由图知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴带负电，故A正确；油滴的质量很小，不能通过天平测量，故B错误；根据油滴受力平衡得：mgqEq，得q，所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴所带的电荷量，故C错误；根据密立根油滴实验研究知：该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍，故D正确。故选A、D。8下列说法中正确的是(AB)A进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用吸收光谱B光谱分析的优点是非常灵敏而迅速C使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，就
7、可以对前者的化学组成进行分析D摄下月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的解析由于每种元素都有自己的特征谱线，因此，可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱。吸收光谱分析的是低温蒸气物质的化学组成。月球的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的。9以下关于玻尔原子理论的说法正确的是(ADE)A电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收E氢原子光谱有很多不同的亮线，说
8、明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱解析电子绕原子核做圆周运动的轨道是量子化的，轨道半径不是任意的，故A正确。电子在绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有跃迁时才会出现，故B错误。氢原子在不同的轨道上的能级EnE1，电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要吸收光子，故C错误。不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D正确。氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，是特征谱线，但它的光谱不是连续谱，故E正确。10根据玻尔假设，若规定无穷远处的能量为0，则量子数为n的氢原子的能量En，E1为基态的能量，经计算为13.
9、6eV，现规定氢原子处于基态时的能量为0，则(BC)A量子数n2时能级的能量为0B量子数n3时能级的能量为C若要使氢原子从基态跃迁到第4能级，则需要吸收的光子能量为D若采用能量为的高速电子轰击而跃迁到激发态，这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中可释放出10种不同频率的光子解析若规定无穷远处的能量为0，则量子数为n2时的能量为E2eV3.4eV，若氢原子处于基态时的能量为0，则量子数n2时能级的能量为10.2eV，选项A错误；量子数n3时能级的能量为E1，选项B正确；若要使氢原子从基态跃迁到第4能级，则需要吸收的光子能量为E1，选项C正确；采用能量为的高速电子轰击而跃迁到激发态，根据EmEnh
10、，氢原子获得能量跃迁到n3激发态，则这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中可释放出3种不同频率的光子，故D错误。二、非选择题111910年英国科学家卢瑟福进行了著名的粒子(带正电)轰击金箔实验。结果发现：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数粒子的偏转超过90，有的甚至几乎达到180，像是被金箔弹了回来。(1)根据实验现象，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，卢瑟福所说的“很小的结构”指的是_原子核_。(2)1m金箔包含了3000层金原子，绝大多数粒子穿过后方向不变，该现象可以说明下列两种说法中的(B)(选填A或B)A原子的质量
11、是均匀分布的B原子内部绝大部分空间是空的(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过粒子散射实验，你认为原子结构为图中的(C)解析原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，原子的质量主要集中在原子核上，核外电子围绕原子核做高速运动。(1)若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则不会出现极少数粒子发生大角度偏转的现象，这里的“很小的结构”指的是原子核。(2)原子核外十分“空旷”，使绝大多数粒子穿过后方向不变。(3)通过上述实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，大部分质量集中在原子核上，应选C。12如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的金属板间距
12、为d。油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为，已测量出油滴的直径为D(油滴可看做球体，球体体积公式VD3)，重力加速度为g。(1)设油滴受到气体的阻力fkv，其中k为阻力系数，求k的大小；(2)求油滴所带电荷量。答案(1)D3g(2)解析(1)油滴速度为v1时所受阻力
13、f1kv1，油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有f1mg，mVD3，则kD3g(2)设油滴所带电荷量为Q，油滴受到的电场力F电qEq油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡，kv2mgq则油滴所带电荷量q。1319091911年，英国物理学家卢瑟福与其合作者做了用粒子轰击固定金箔的实验，发现绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数粒子却发生子较大的偏转，并且还有极少数粒子偏转角度超过了90，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180，这就是粒子散射实验。为了解释这个结果，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中
14、在原子核上，带负电的电子在核外空间绕着核旋转。设某一次实验，有一初速度为v0的粒子正对着金箔中某一金原子核Q运动，结果被反向弹回。已知在点电荷Q的电场中，粒子在距离Q为r的点的电势能W，k9.0109Nm2/C2，金的原子序数为79，粒子质量ma6.641027 kg，粒子初速度v01.6107m/s，电子电荷量e1.61019C。(1)若该粒子距离这个金核r1时，其速度为v1，加速度为a1，则在距离这个金核r2时，其速度v2，加速度a2各为多少？(2)请估算出金原子核的直径d。答案见解析解析(1)由牛顿第二定律得aF，由库仑定律知F，故有，解得a2()2a1，忽略金原子内电子产生的电场的影响，由能量守恒定律得mvmv解得v2。(2)设粒子从零势能位置以速度v0对准金原子核运动，能到达离核最近的距离为s，由能量守恒定律得mv，解得sm4.31014m。金原子核的直径d2s24.31014m8.61014m，所以金原子核的直径约为8.61014m。
