课时作业(9) 原子的结构（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

课时作业(9)原子的结构 [对应学生用书P132] 1．(多选)关于玻尔理论，以下论断正确的是(　　) A．原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动 B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量 C．只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量 D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量 AD　[由轨道量子化假设知A正确；根据能级假设和频率条件知不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，原于只有从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，所以B、C错误，D正确．] 2．通过如图的实验装置，卢瑟福建立了原子核式结构模型．实验时，若将荧光屏和显微镜分别放在位置1、2、3.则能观察到粒子数量最多的是位置(　　) A．1　　　　 B．2　　　　 C．3　　　　 D．一样多 C　[卢瑟福通过这个实验，得出了原子核式结构模型．放在3位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少．放在2位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少．放在1位置时，屏上可以观察到闪光，只不过很少很少．故C正确，A、B、D错误．故选C.] 3．根据玻尔理论，关于氢原子的能量，下列说法中正确的是(　　) A．是一系列不连续的任意值 B．是一系列不连续的特定值 C．可以取任意值 D．可以在某一范围内取任意值 B　[根据玻尔理论，氢原子的能量是一系列不连续的特定值，B选项正确．] 4．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是(　　) D　[α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金原子核，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确．] 5.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是(　　) A．可能在①区域 B．可能在②区域 C．可能在③区域 D．可能在④区域 A　[α粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的α粒子产生斥力，故原子核不会在④区域；如原子核在②、③区域，α粒子会向①区域偏；如原子核在①区域，可能会出现题图所示的轨迹，故应选A.] 6．(多选)氢原子核外电子从A能级跃迁到B能级时，辐射波长是λ1的光子，从A能级跃迁到C能级时，辐射波长是λ2的光子，若λ1＞λ2，则电子从B能级跃迁到C能级时，氢原子(　　) A．吸收光子 B．辐射光子 C．这个光子的波长是λ1－λ2 D．这个光子的波长是 BD　[因为λ1＞λ2，则频率ν1＜ν2.即A到B辐射光子的能量小于A到C辐射光子的能量，所以B能级能量比C能级能量大，原子从B能级跃迁到C能级时辐射光子，B、C间的能级差ΔE＝EB－EC＝(EA－EC)－(EA－EB)＝h－h＝h，解得λ3＝，故选B、D.] 7．氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，图中①②③三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列A、B、C、D光谱图中，与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是图中的(图中下方的数值和短线是波长的标尺)(　　) A　[由玻尔的氢原子光谱原理可知由第四能级向基态跃迁释放的光子的能量最大，第三能级到基态的能量次之，第二能级到基态的能量最小；由光子的能量公式ε＝hν＝h可知能量越大波长越短，因此①②③的波长依次减小，A符合题意．] 8．处于基态的氢原子被一束单色光照射后，共发出三种频率分别为ν1、ν2、ν3的光子，且ν1＞ν2＞ν3，则入射光子的能量应为(　　) A．hν1 B．hν2 C．hν3 D．h(ν1＋ν2＋ν3) A　[处于基态的氢原子被一束单色光照射后，共发出三种频率分别为ν1、ν2、ν3的光子，说明电子由基态跃迁到了n＝3的定态，由n＝3的定态跃迁到基态，可以发出三种频率的光子，由ν1＞ν2＞ν3可知，频率为ν1的光子是由n＝3的定态直接跃迁到基态的，其能量与入射光子的能量相等，频率为ν2的光是由n＝2的定态跃迁到基态的，频率为ν3的光子是由n＝3的定态跃迁到n＝2的定态的，所以入射光子的能量为hν1或者h(ν2＋ν3)，故A正确，B、C、D错误．故选A.] 9．氢原子从激发态跃迁到基态时，核外电子(　　) A．动能增加，电势能减少，动能的增加量小于电势能的减少量 B．动能增加，电势能减少，动能的增加量等于电势能的减少量 C．动能减少，电势能增加，动能的减少量大于电势能的增加量 D．动能减少，电势能增加，动能的减少量等于电势能的增加量 A　[氢原子从激发态跃迁到基态时，释放能量，总能量变小，电子的轨道半径变小，根据k＝m，可知电子的速度增大，动能增大，而总能量减小，所以电势能减小量大于动能的增加量．故A正确．] 10.如图所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM＝100 V．一个α粒子以2.5×105 m/s的速率从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求α粒子在B点时速度的大小(已知mα＝6.64×10－27 kg). 解析　α粒子从A点运动到B点，库仑力做的功 WAB＝qUMN＝－qUNM， 由动能定理WAB＝mαv－mαv， 故vB＝ ＝m/s ≈2.3×105 m/s 答案　2.3×105 m/s 11．美国科学家密立根通过油滴实验首次精确地测出了电子的电荷量．油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦带负电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况．两金属板间的距离为d.(忽略油滴之间的相互作用力和空气对油滴的浮力及阻力) (1)调节两金属板间的电压，当U＝U0时，观察到某个质量为m1的油滴恰好匀速竖直下落，求该油滴所带的电荷量； (2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U＝U1时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带的电荷量． 解析　(1)当U＝U0时，油滴恰好做匀速直线运动，满足m1g－q＝0，解得q＝. (2)当U＝U1时，质量为m2的油滴做匀加速运动，满足d＝at2，m2g－q′＝m2a 联立解得q′＝＝(gt2－2d). 答案　(1)　(2)(gt2－2d) 12．如图是研究光电效应的实验电路和氢原子的能级示意图．现用等离子态的氢气(即电离态，n→∞)向低能级跃迁时所发出的光照射光电管的阴极K，测得电压表的示数是20 V．已知光电管阴极材料的逸出功是3.6 eV，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，结果均保留两位有效数字．求：(e＝1.6×10－19 C，c＝3×108 m/s) (1)氢气发光的最短波长； (2)该光电管阴极材料发生光电效应的极限波长； (3)光电子到达阳极A的最大动能． 解析　(1)从n→∞跃迁至基态，释放光子的能量为 hνmax＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 根据c＝λν可知最短波长为λmin＝＝＝ m≈9.1×10－8 m (2)极限频率满足hνc＝h＝W0 解得极限波长 λc＝＝ m≈3.5×10－7 m (3)根据光电效应方程可知光电子从K中逸出时最大初动能为Ekm＝hνmax－W0＝13.6 eV－3.6 eV＝10 eV 根据能量守恒定律可知光电子到达阳极A的最大动能为 Ek＝eU＋Ekm＝20 eV＋10 eV＝30 eV 答案　(1)9.1×10－8 m　(2)3.5×10－7 m　(3)30 eV 学科网（北京）股份有限公司 $$