2016-2017学年高中物理 全一册粤教版选修3-5_3

1 第三章 原子结构之谜 第三节 氢原子光谱 第四节 原子的能级结构 A 级 抓基础 1下列对于巴耳末公式的说法正确的是( ) A所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应 B巴耳末公式只确定了氢原子发光 中可见光部分的光的波长 C巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光 D巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长 解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各 种光的波长，也不能描述其他原子的发光，A、D 错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光 中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B 错误，C 正确 答案：C 2(多选)根据玻尔理论，以下说法正确的是( ) A电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波 B处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量 C原子内电子的可能轨道是不连续的 D原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差 解析：根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐 射电磁波，故选项 A 错误，B 正确玻尔理论中的假设轨道，就是电子绕核运动可能的轨 道半径是量子化的、不连续的，选项 C 正确原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定 频率的光子，光子的能量取决于两个轨道的能量差，故选项 D 正确 答案：BCD 3大量原子从 n4 的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线数是( ) A2 条 B4 条 C6 条 D8 条 解析：从 n4 向低能级跃迁有 3 条，从 n3 向低能级跃迁有 2 条，从 n2 向低能级 跃迁有 1 条，总共 6 条，即 N . n（ n 1）2 答案：C 4欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施不可行的是( ) A用 10.2 eV 的光子照射 B用 11 eV 的光子照射 2 C用 14 eV 的光子照射 D用 11 eV 的电子碰撞 解析：由氢原子能级图算出只有 10.2 eV 为第 2 能级与基态之间的能量差，处于基态 的氢原子吸收 10.2 eV 的光子后将跃迁到第一激发态，而大于 13.6 eV 的光子能使氢原子 电离，原子还可吸收电子的能量而被激发或电离，由于电子的动能可全部或部分地被氢原 子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于两能级的能量 差值，均可认为原子发生能级 跃迁或电离，故 A、C、D 可行 答案：B 5汞原子的能级图如图所示，现让一束光子能量为 8.8 eV 的单色光照射到大量处于 基态(能级数 n1)的汞原子上，能发出 6 种不同频率的色光下列说法中正确的是( ) A最长波长光子的能量为 1.1 eV B最长波长光子的能量为 2.8 eV C最大频率光子的能量为 2.8 eV D最大频率光子的能量为 4.9 eV 解析：由题意知，吸收光子后汞原子处于 n4 的能级 ，向低能级跃迁时，最大频率 的光子能量为(1.610.4) eV8.8 eV， 最大波长的光子能量为(1.62.7) eV1.1 eV，故 A 正确 答案：A 6氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( ) A原子要吸收光子，电子的动 能增大，原子的电势能增大 B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收 一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故 B 错；氢原子 核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即： k m ，又 Ek mv2，所以 Ek . e2r2 v2r 12 ke22r 由此式可知：电子离核越远， r 越大时，电子的动能越小，故 A、C 错；由 r 变大时， 库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断 D 正确 答 案：D 3 B 级 提能力 7.(多选)设氢原子由 n3 的状态向 n2 的状态跃迁时放出能量为 E、频率为 的光 子则氢原子( ) A跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子 B由 n2 的状态向 n1 的状态 跃迁时放出光子的能量大于 E C由 n2 的状态向 n3 的状态跃迁时吸收光子的能量等于 E D由 n4 的状态向 n3 的状态跃迁时放出光子的频率大于 解析：原子跃迁时可以放出或吸收能量为特定值的光子，A 错；由 n2 的状态向 n1 的状态跃迁时，能量比由 n3 的状态向 n2 的状态跃时要大，所以放出光子的能量 大于 E，B 项正确；由 n2 的状态向 n3 的状态跃迁时吸收光子的能量等于由 n3 的状 态向 n2 的状态跃迁时放出的能量 E，C 项正确；由 n4 的状态向 n3 的状态跃迁时放 出光子的能量较小，所以频率小于 ，D 项错 答案：BC 8如图所示为氢原子的能级图用光子能量为 13.06 eV 的光照射一群处于基态的氢 原子，可能观测到氢原子发射不同波长的光有( ) A15 种 B10 种 C4 种 D1 种 解析：吸收 13.06 eV 能量后氢原子处于量子数 n5 的激发态，故可产生 10 种不同波 长的光，故 B 正确 答案：B 9. 子与氢原子核(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 要作用如图为 氢原子的能级示意图，假定光子能量为 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的光子，且频率依次增大，则 E 等于( ) 4 A h( 3 1) B h( 3 1) C h 3 D h 4 解析： 氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明 氢原子是从 n4 能级向 低能级跃迁，则吸收的光子的能量为 E E4 E2， E4 E2恰好对应着频率为 3的光子， 故光子的能量为 h 3. 答案：C 10原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 1的光子；原子从 b 能级状 态跃迁到 c 能级状态时吸收波长为 2的光子，已知 1 2.那么原子从 a 能级状态跃迁 到 c 能级状态时将要( ) A发出波长为 1 2的光子 B发出波长为 的光子 1 2 1 2 C吸收波长为 1 2的光子 D吸收波长为 的光子 1 2 1 2 解析：根据题意画出能级图如图所示，则 Ea Eb h ， Ec Eb ， c 1 hc 2 得 Ec Ea h h ， c 2 c 1 设由 a 到 c 吸收光子的 波长为 则 h h h ， c 2 c 1 c 可知 ，A、B、C 错，D 正确 1 2 1 2 答案：D 11用频率为 0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 1、 2、 3的三条谱线，且 3 2 1，则 ( ) 5 A 0 2 1，所以 h 3 E3 E1， h 2 E2 E1， h 1 E3 E2，所以 h 3 h 2 h 1，故 B 项对，C、D 项错； 入射光子 h 0 h 3，所以 0 1，A 项错 答案：B 12氢原子在基态时轨道半径 r10.5310 10 m，能量 E113.6 eV.当氢原子处于 基态时，求： (1)电子的动能； (2)原子的电势能； (3)用波长是多少的光照射可使其电离？(已知电子质量 m9.110 31 kg) 解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为 v1，则， k ，所以电子动能 Ek1 mv 13.6 (eV) 12 21 ke22r1 9109（ 1.610 19） 220.5310 101.610 19 (2)