学人教版选修35 18.3氢原子光谱 作业（1）.docx

2017-2018学年度人教版选修3-5 18.3氢原子光谱 作业（1）1氢原子辐射出一个光子后，下列说法正确的是a. 电子绕核旋转半径减小b. 电子的动能减小c. 氢原子的电势能减小d. 氢原子的能级值减小2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所示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n=2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为v1、v2、v3、v4、v5和v6的光，且频率依次增大，则e等于（）a. h（v2+v1） b. h（v5+v6） c. hv3 d. hv43下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是()a. 图(甲)：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一b. 图(乙)：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的c. 图(丙)：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了中子d. 图(丁)：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性4关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有（ ）a. 汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内b. 粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据c. 卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释光谱的分立特征和原子的稳定性d. 玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的5根据玻尔原子理论，氢原子的能级公式为en=e1n2（e1为氢原子在基态时的能量），一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁时，辐射出的光子中能量最大值为a. 15e116 b. 15e116 c. 7e1144 d. 7e11446下列能揭示原子具有核式结构的实验是()a. 光电效应实验 b. 电子的发现 c. 氢原子光谱的发现 d. 粒子散射实验7如图为氢原子能级示意图的一部分，氢原子基态的能量为e1=-13.6ev。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为12.75ev，辐射光的频率有a. 4种 b. 5种c. 6种 d. 10种8下列说法正确的是 （ ）a. 爱因斯坦提出的光子假说，成功解释了光电效应现象b. 氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量增加c. 卢瑟福通过粒子的散射实验发现了质子并预言了中子的存在d. 汤姆孙发现了电子并提出了原子核式结构模型9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e1=54.4ev，氢离子能级的示意图如图所示，在具有下列能量的光子中，不能被基态氢离子吸收而发生跃迁的是( )a. 40.8ev b. 43.2ev c. 51.0ev d. 48.4ev10氢原子的部分能级如图所示，大量处于n=2的激发态的氢原子从一束单一频率的光中吸收了能量后，跃迁到某较高的激发态，再向低能级跃迁时，可以发出10种不同频率的光子，则下列说法中正确的有（ ）a. 跃迁到的某较高激发态为n=10b. 单一频率的光子能量可能为10.2evc. 在这10种光子中，从n=5跃迁到n=1产生的光子能量最大d. 在这10种光子中，从n=5跃迁到n=3产生的光子能量大于从n=3跃迁到n=2产生的光子能量11(1)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_（选填“越大”或“越小”）.有一群处于基态的氢原子被波长为0的单色光照射以后，还检测到波长不同于0的另外两种光，其中波长较长的一种波长为1，另一种波长是_（用0、1表示）。已知氢原子的基态能量为-13.6ev，该光光子能量是_ev（2）有些核反应过程是吸收能量的。例如，在x+14n17o+1h中，核反应吸收的能量q=(m0+mh）-（mx+mn)c2.在该核反应方程中，x表示_（粒子）？x粒子以动能ek轰击静止的147n核，若ek=q，则该核反应_（填“能”或“不能”）发生？请简要说明理由_12氦原子的一个核外电子被电离，形成类氢结构的氦离子。如图所示氦离子能级的示意图。现有氦离子从n=4 能级到n=_能级辐射出的光子能量为10.2ev；用该光照射逸出功为2.29ev 的金属钠，光电子产生的最大初动能为_ev。13氢原子能级图如图所示，大量处于n2能级的氢原子跃迁到基态，发射出的光照射光电管阴极k，测得遏止电压为7.91 v，则阴极k的逸出功w_ev；在氢原子巴尔末系(氢原子从n3能级直接跃迁到n2能级形成的谱线)中有_种频率的光照射该光电管不能发生光电效应14已知氢原子基态能量为-13.6ev，下列说法正确的有（ ）a. 使n=2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4ev的能量b. 氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级，放出光子，能量增加c. 处于基态的氢原子吸收能量为10.2ev的光子跃迁到n=4激发态d. 大量处于n=3激发态的氢原子会辐射出3种不同频率的光15有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，当它们跃迁时，有可能放出_种能量的光子；在能级_与能级_间跃迁时所发出的光子的波长最长，波长是_。16已知氢原子的能级公式为，氢原子在下列各能级间跃迁：从到，从到，从到，在跃迁过程中辐射的光子波长分别用、表示。则三种光子的波长之比为_ ；如果这三种光子中只有一种光子可以使某种金属放生光电效应，则这种光一定是波长为_的光子。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1acd【解析】氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小，电子绕核运动的周期减小。故a、c、d正确，b错误。故选acd。【点睛】解决本题的关键知道从高能级向低能级跃迁，辐射光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，以及知道原子的能量等于电子动能和电势能的总和，通过动能的变化可以得出电势能的变化2ac【解析】子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高m能级，然后从m能级向较低能级跃迁，若从m能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、3m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光，故总共可以产生的辐射光子的种类cm2=mm12=6，解得m=4，即子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=4能级，然后从n=4能级向低能级跃迁。辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级，能级3到能级2，能级4到能级2，能级2到能级1，能级3到能级1，能级4到能级1，所以能量e与h3相等，也等于h（v1+v2），故ac正确，bd错误。3ab【解析】a、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故a正确；b、玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故b正确；c、卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，此实验没有发现质子和中子，故c错误；d、根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故d错误；故选ab。【点睛】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性。4b【解析】a、汤姆孙发现电子后，猜想出原子内的正电荷均匀分布在原子内，提出了枣糕式原子模型，故a错误；b、卢瑟福根据粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转，提出了原子核式结构模型。故b正确；c、卢瑟福提出的原子核式结构模型，无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故c错误；d、玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，由于原子是稳定的，故玻尔提出的原子定态概念是正确的，故d错误。点睛：本题考查原子物理中常识性问题，要在了解人类发现原子结构历史进程的基础上进行记忆，不能混淆。5b【解析】从n=4能级跃迁到n=1能级光子能量最大，最大为e=e4e1=e116e1=15e116，b正确6d【解析】a：光电效应说明光具有粒子性，故a项错误。b：电子的发现揭示了原子有复杂结构，故b项错误。c：氢原子光谱的发现是玻尔模型提出的依据，故c项错误。d：粒子散射实验中少数粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福据此提出了原子具有核式结构。故d项正确。7c【解析】频率最大的光子能量为12.75ev，解得en=12.75ev+(13.6ev)=0.85ev，即n=4，从n=4能级开始，共有c42=6种不同的频率的光子，故c正确，abd错误；故选c。8a【解析】a、根据光学发展的历程可知，1905年，爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象，故a正确；b、氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减小，故b错误；cd、汤姆逊通过阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福通过对粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型， 此实验不能说明原子核内存在质子，故cd错误；故选a。9b【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； 故选b。点睛：在能级跃迁中，光子所带的能量必须是两个能级的差值，这样才可以被核外电子吸收而发生跃迁。10c【解析】能发出10种不同频率的光子的最高激发态n=5，单一频率的光子能量可能为（-0.54ev）-（-13.6ev）=13.06ev，选项ab错误；由公式h=em-en可知从n=5跃迁到n=1产生的光子能量最大，选项c正确，53的能级差为（-0.54ev）-（-1.51ev）=0.97ev；32的能级差为（-1.51ev）-（-3.4ev）=1.89ev，则从n=5跃迁到n=3产生的光子能量小于从n=3跃迁到n=2产生的光子能量，选项d错误。故选c。11 （1）越大 1010 10.2 （2） 不能 生成的o和h还有动能【解析】（1）氢原子中的电子离原子核越远，则能级越高，氢原子能量越大由波尔理论可得：hc0=hc1=hc2 解得2=1010；由题意可知，在单色光的照射下，原子跃迁到了n=3的激发态，从n=3到低能台的跃迁中，从3到2的跃迁对应的波长较大，即为1；另一种是从2到1的跃迁，能级差为（-3.4ev）-(-13.6ev)=10.2ev，则此单色光的能量为10.2ev；（2）由电荷数守恒可知，x质量数为4，表示粒子；x粒子以动能ek轰击静止的 147n核，若ekq，则该核反应不能发生；理由：生成的o和h还有动能；12 2 7.91【解析】根据氢原子能级跃迁时吸收或放出的能量等于两能级差，即，由题意可知， ，解得，所以n=2；根据爱因斯坦光电效应方程可知， 。13 2.29 1【解析】由题意知，遏止电压为7.91 v，光电子的最大初动能为7.91 ev，光子的能量10.2ev，故阴极k的逸出功w10.2ev-7.91 ev=2.29ev；在氢原子巴尔末系中，从n3跃迁到 n2释放光子的能量为-1.51ev-（-3.4ev）=1.89ev，小于2.29ev，从n4跃迁到 n2释放光子的能量为-0.85ev-（-3.4ev）=2.55ev，大于2.29ev，故氢原子巴尔末系中只有1种频率的光照射该光电管不能发生光电效应。14ad【解析】氢原子基态能量为-13.6ev，则n=2能级为，因此要使处于n=2能级氢原子电离至少需要吸收能量3.4ev，故a正确；氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级，放出光子，能量减少，故b错误；处于基态的氢原子吸收能量为10.2ev的光子，能量为，因此会从n=1能级跃迁到n=2能级，故c错误；根据，可知，大量处于n=3能级的氢原子跃迁时能辐射出3种不同频率的光子，故d正确；故选ad.【点睛】能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，可知电离需要的最小能量；能级差是不连续的