学人教版选修35 18.3氢原子光谱 作业（3）.docx

2017-2018学年度人教版选修3-5 18.3氢原子光谱 作业（3）1下列叙述中符合物理学史的有( )a. 汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子b. 卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的c. 查德威克通过对粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型d. 玻尔根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式2现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 )()a. b. kc. d. 2k3图示为氢原子能级示意图，己知大量处于n2能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光子，下面说法中正确的是 a. n2能级氢原子受到照射后跃迁到n5能级b. n2能级氢原子吸收的能量为2.55evc. 频率最高的光子是氢原子从n3能级跃迁到nl能级放出的d. 波长最大的光子是氢原子从n4能级跃迁到n1能级放出的4氢原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氮离子。已知基态的氢离子能量为，氢离子能级的示意图如图2所示，在具有下列能量的光子中，不能被基态氢离子吸收而发生跃迁的是( )a. b. c. d. 5氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()a. 吸收光子的能量为h1h2b. 辐射光子的能量为h1h2c. 吸收光子的能量为h2h1d. 辐射光子的能量为h2h16led，英文lightemitting diode的简称，又称发光二极管led的心脏是一个半导体的晶片，它由两部分组成，一部分是p型半导体，里面拥有多余的带正电荷的空穴，另一端是n型半导体，里面拥有多余的电子。电流通过导线作用于这个晶片，自由电子在通过二极管时会陷入p型层中的空穴，这一过程中电子会从传导带向低轨道跃迁，因而电子会以光子的形式释放出能量。晶片材料的传导带与低轨道之间的能级差，决定光子的频率，当二极管由某些特定材料制成时，就能发出可见光光子。led因其独特的构造，多数光子不会被半导体材料自身吸收，因而能向外释放大量的光子。根据以上信息，下列说法正确的是（ ）a. 白炽灯是通过加热灯丝发光的，led灯也需要通过加热才能发光，它们工作时都会散发大量的热b. 传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的波长越长c. 普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小d. led灯与普通灯泡一样，没有正负极7下列说法正确的是( )a. 衰变现象说明电子是原子核的组成部分b. 太阳辐射能量主要来自太阳内部的裂变反应c. 卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型d. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量减小8下列说法正确的是a. 爱因斯坦通过对光电效应的研究提出了光子说b. 波尔提出轨道量子化和能级，成功解释了氦原子光谱c. 90234th发生衰变后新核的质量数和电荷数都增加1d. 核反应方程12h+13h24he+01n为核聚变方程9若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征x射线内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)214po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量e0=1.416mev交给内层电子(如k、l、m 层电子，k、l、m标记原子中最靠近核的三个电子层)使其离实验测得从214po原子的k、l、m层电离出的电子的动能分别为ek=1.323mev、el=1.399mev、em=1.412mev则可能发射的特征x射线的能量为:a. 0.004mev b. 0.017mev c. 0.076mev d. 0.089mev10如图所示为氢原子能级示意图的一部分，一群原来处于n4能级的氢原子跃迁到n1能级的过程中()a. 放出三种频率不同的光子b. 放出六种频率不同的光子c. 氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大d. 从n4的能级跃迁到n3的能级时，辐射出的光子的波长最长11如图所示为氢原子的能级图。一群处于n=1基态的氢原子吸收波长为的光子后，均跃迁到n=4激发态，氢原子从激发态发生跃迁时，最多可观测到氢原子发射不同波长的光有 种，其中从n=4激发态跃迁到n=2激发态发射光的波长为 倍。12（7分）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，当它们跃迁时：(1)这些氢原子最多能发出几种频率的光？并画出能级图，在图上用箭头标明；(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？是多少？(已知氢原子的基态能量e1=-13.6ev，量子数n的能级值，普朗克常数 h=6.6310-34js)13(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_也相等a速度 b动能 c动量 d总能量(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(he)的能级图如图所示电子处在n3轨道上比处在n5轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”)当大量he处在n4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条(3)如图所示，进行太空行走的宇航员a和b的质量分别为80 kg和100 kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.a将b向空间站方向轻推后，a的速度变为0.2 m/s，求此时b的速度大小和方向14(1)氢原子第能级的能量为，其中是基态能量，而=1，2，。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?(2)一速度为的高速粒子()与同方向运动的氖核()发生弹性正碰，碰后粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)。15在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的n及它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？试卷第3页，总4页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1a【解析】汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，a正确；卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，bc错误；巴尔末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式，d错误2c【解析】由题意知量子数为3的能级上的氢原子分别向量子数为2、1的能级上跃迁的氢原子数占总氢原子数的二分之一，产生总共产生k个光子。此时处于量子数为2的能级上氢原子总共有个，向基态跃迁时辐射的光子个数为个。则总个数为k+=故c正确，abd错误。故选c。3b【解析】大量处于n2能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光子可知n2能级氢原子受到照射后跃迁到n4能级，吸收的能量为（-0.85）-（-3.4）=2.55ev，选项b正确；频率最高的光子对应的能级差最大，则是氢原子从n4能级跃迁到nl能级放出的，选项c错误；波长最大的光子对应的能级差最小，则是氢原子从n4能级跃迁到n3能级放出的，选项d错误；故选b.4b【解析】光子如要被基态氦离子吸收而发生跃迁，光子能量必须等于两能级间的能量差，b不符合条件；故acd错误，b正确；故选b。5d【解析】由题意可知emenh1，ekenh2.因为紫光的频率大于红光的频率，所以21，即能级k的能量大于能级m的能量，氢原子从能级k跃迁到能级m时向外辐射能量，其值为ekemh2h1，选项d正确，abc错误，故选d点睛：本题考查原子跃迁与能级能量变化及辐射或光子能量的关系要明确色光间的波长及频率关系，可见光中紫光的频率最大，波长最小6c【解析】a、荧光灯的发光效率比白炽灯高，用起来比白炽灯省电其原因在于荧光灯和白炽灯的发光方式不同，荧光灯的发光原理就有所不同，故a错误；b、传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的频率越高，电子跃迁时辐射出光子的波长越短，故b错误；c、普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小，电子跃迁时辐射出光子的频率太低，故c正确；d、单个led灯是分正负极的，反向不能发光，led节能灯就不分正负，直接用在交流电上，故d错误；故选c。7c【解析】衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故a错误；太阳辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应，故b错误；卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，故c正确；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加，故d错误。所以c正确，abd错误。8ad【解析】爱因斯坦通过对光电效应的研究提出了光子说，故a正确；玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，故b错误；发生衰变后质量数不变，质子数多1，则中子数少1，所以质量数不变，电荷数增加1，故c错误；核反应方程h12+h13h24e+n01为核聚变方程，故d正确。所以ad正确，bc错误。9cd【解析】电离过程是：该能级上的电子获得能量后转化为其动能，当获得的动能足能使其脱离原子核的吸引后，则能电离，因此电离时获得的动能等于无穷远处能级和该能级之间能量差。所以内层三个能级的能量分别为：e1=-1.412mev，e2=-1.399mev，e3=-1.323mev，因此放出的特征x射线的能量分别为：e1=e3-e1=0.089mev，e2=e2-e1=0.013mev，e3=e3-e2=0.076mev，故ab错误，cd正确。故选cd.点睛：本题为信息给予题，解决这类问题要根据题目所给信息结合所学物理知识求解，关键是把握题目中的有用信息，如在本题中前半部分的叙述只是扩宽知识，真正对解题有用是后半部分所述10bcd【解析】a、根据 知,一群原来处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中,放出6种不同频率的光子,故a错误,b正确.c、氢原子放出光子后,从高能级跃迁到低能级,电子的轨道半径减小,则库仑力做正功，所以动能增加，电势能减小，故c正确；d、n=4和n=3间的能级差最小,辐射的光子频率最小,波长最大,故d正确.故选bcd点睛：根据数学组合公式得出放出不同频率光子的种数;根据电子轨道半径的变化,结合库仑引力提供向心力得出电子运动动能的变化.根据能级差分析光子频率的大小,从而得出波长的大小.116；5【解析】试题分析：氢原子从n=4的激发态向基态跃迁，放出不同频率光子种数为：种氢原子吸收该光子后能跃迁到第4能级，根据能级之间能量差公式：e=em-en和：得：；光子的能量与波长之间的关系： ；所以从n=4激发态跃迁到n=2激发态发射光的波长：考点：波尔理论12（1）（2）n3n2 【解析】试题分析：（1）当氢原子从量子数n=3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示 （3分）(2)上述三种跃迁辐射中，由n3n2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长 （3分） （1分）考点：本题考查了氢原子跃迁13(1)c(2)近6(3)0.02 m/s离开空间站方向【解析】试题分析：（1）由德布罗意波长与粒子的动量关系式可知，由于电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的动量也相等，故c正确。由于电子和中子的质量不等，根据，可推知它们的速度、动能、总能量均不等。故答案为:c。（2）从图上可知n =3 轨道上的能级比n =5 轨道的能级低。根据玻尔原子结构理论：离核越近，能级越低可知n=3轨道上的电子离氦核的距离近。处于第4激发态的he+的发射光子的种类为：种。（3）太空中没有空气阻力，在宇航员推动前后，两宇航员系统则满足动量守恒定律。设离开空间站运动方向为正，宇航员a、b的质量分别为ma、mb，推动前的速度为v0，推动后的速度分别为va和vb，则由动量守恒定律有,代入数据可解得：vb=0.02m/s，可知其运动方向是：离开空间站方向。考点点评：（1）德布罗意波长与动量、动能、总能量等概念的关系考查。（2）玻尔原子结构理论。（3）德布罗意波长与动量、动能、总能量等概念的关系考查；玻尔原子结构理论；动量守恒定律。14(1) (2) 。【解析】(1)设氢原子发射光子前后分别位于第与第