学鲁科版选修35 2.4氢原子光谱与能级结构 作业（3）.docx

2017-2018学年度鲁科版选修3-5 2.4氢原子光谱与能级结构 作业（3）1根据国家科技部2017年3月6日报道，迄今为止，科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中氢原子，按波尔氢原子理论，氢原子的能级如图所示，下列判断正确的是（ ）a. 用光子能量为的光照射一群处于基态的氢原子，可观测到多种不同频率的光b. 大量处于n=4激发态的氢原子向基态跃迁时，可能发出6订光谱线c. 氢原子从第4激发态跃迁到第2激发态需要吸收光子d. 氢原子的核外电子由高能能跃迁到低能级时，氢原子的电势能减小，电子的动能增大2图示为氢原子的能级图，现有大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，并辐射出光子。下列说法正确的是a. 该群氢原子向低能级跃迁时，最多可能辐射出6种不同频率的光b. 该群氢原子向低能级跃迁时，辐射出光子能量的最大值为0.85evc. 该群氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光频率最高d. 若由n=3能级跃迁到n=2能级产生的光能使某种金属逸出光电子，则由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光也一定能使该种金属逸出光电子3北京时间2017年7月19日上午，杭州、宁波等浙江多地出现日晕（如图甲所示）。日晕是当日光通过卷层云中的冰晶时，发生折射或反射形成的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是（ ）a. a光的波长大于b光的波长b. b光比a光更容易发生衍射现象c. a光的光子动量小于b光的光子动量d. a光和b光光子可能是某元素原子分别从第一、第二激发态跃迁到基态时辐射出的4关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是 （ ）a. 太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱b. 霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱c. 进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能用连续谱d. 观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成5如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是（ ） a. 最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的b. 频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的c. 这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光d. 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34ev的金属铂能发生光电效应6根据玻尔原子结构理论，氦离子(he)的能级图如图所示当某个he处在n4的激发态时，由于跃迁所释放的光子最多有() a. 1个b. 2个c. 3个d. 6个7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能级时的辐射光，则谱线b可能是氢原子_时的辐射光。（填选项前的字母）a. 从n5的能级跃迁到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8已知氢原子的基态能量为，激发态能量，其中n=2，3用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为（）a. b. c. d. 9以下说法不正确的是a. 爱因斯坦提出光子说，解释了光电效应现象b. 阴极射线的本质是高速电子束c. 汤姆孙根据粒子散射实验现象提出了原子核式结构模型d. 玻尔提出量子化的原子理论，从而解释了氢原子的特征谱线10如图所示为氢原子的能级分布图，已知可见光光子的能量在1.61ev3.10ev范围内，由图可知a. 基态氢原子吸收能量为10.3ev的光子能从n=1能级跃迁到n=2能级b. 基态氢原子的电离能为13.6evc. 一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射6种不同频率的光子d. 氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级，辐射的光子是可见光11玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（）a. 原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量b. 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的c. 电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子d. 电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率12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_。13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。14类比法经常用到科学研究中。科学家在探索未知领域的规律时，常常将在未知新领域实验中得到的测量结果和实验现象与已知的物理规律作类比，从而推测出未知领域可能存在的规律。然后再通过实验进行检验，以确定类比得到的结论是否正确。经典物理告诉我们，若规定相距无穷远时引力势能为0，则两个质点间引力势能的表达式为，其中g为引力常量，m1、m2为两个质点的质量，r为两个质点间的距离。（1）把电荷之间相互作用的力及电势能与万有引力及引力势能作类比，我们可以联想到电荷之间相互作用的力及电势能的规律。在真空中有带电荷量分别为+q1和-q2的两个点电荷，若取它们相距无穷远时电势能为零，已知静电力常量为k，请写出当它们之间的距离为r时相互作用的电势能的表达式。（2）科学家在研究顶夸克性质的过程中，发现了正反顶夸克之间的强相互作用势能也有与引力势能类似的规律，根据实验测定，正反顶夸克之间的强相互作用势能可表示为，其中a是已知数值为正的常量，r为正反顶夸克间的距离。请根据上述信息，推测正反顶夸克之间强相互作用力大小的表达式（用a和r表示）。（3）如果正反顶夸克在彼此间相互作用下绕它们连线的中点做稳定的匀速圆周运动，若正反顶夸克系统做匀速圆周运动的周期比正反顶夸克本身的寿命小得多，则一对正反顶夸克可视为一个处于“束缚状态”的系统。已知正反顶夸克质量都是m（不考虑相对论效应），根据玻尔理论，如果正反顶夸克粒子系统处于束缚态，正反顶夸克粒子系统必须像氢原子一样满足的量子化条件为： 式中n称为量子数，可取整数值1，2，3，h为普朗克常量，rn为系统处于量子数为n的状态时正反顶夸克之间的距离，vn是系统处于该状态时正反顶夸克做圆周运动的速率。若实验测得正反顶夸克的寿命为=0.4010-24s，并且已知组合常数，其中a为（2）中的常数。根据已知条件在以上模型中通过计算判断，正反顶夸克能否构成一个处在束缚状态的系统？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1bd【解析】氢原子发生能级跃迁吸收或放出的光子能量等于两能级的能量差，a错误；大量处于在n=4激发态的氢原子向基态跃迁时可发出的光谱线条数为种，b正确；第4激发态是n=5的能级态，第2激发态为n=3的能级态，氢原子由高能级态向低能级态跃迁时辐射光子，c错误；氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，轨道半径减小，因电场力做正功，故氢原子电势能减小，电子的动能增大，d正确；选bd.2acd【解析】a、根据知，这些氢原子可能辐射出6种不同频率的光子，故a正确；b、氢原子由向能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为，故b错误，c正确；d、若由能级跃迁到能级产生的光能使某种金属逸出光电子，而由能级跃迁到能级产生的光的能量大于由能级跃迁到能级产生的光的能量，因此一定能使该种金属逸出光电子，故d正确。点睛：解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，掌握辐射光子的种类计算方法。3acd【解析】a项：由图可知，b光偏转更大，说明b光的折射率更大，即b光的频率更大，由公式可知，a光的波长大于b光的波长，故a正确；b项：根据发生衍射现象的条件：当波长比障碍物的尺寸大得多或相差不多，由a光的波长大于b光的波长，所以a光比b光更容易发生衍射现象，故b错误；c项：由a分析可知，a光的波长大于b光的波长，根据可知，a光的光子动量小于b光的光子动量，故c正确；d项：b光的频率更大，根据可知，b光的能量大于a光的能量，原子从第一激发态跃迁到基态时放出的能量小于原子从第二激发态跃迁到基态时放出的能量，故d正确。4bc【解析】a：太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是线状谱。故a项错误。b：炽热气体发光是线状光谱，霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱。故b项正确。c：光谱分析是用元素的特征谱线与光谱对比来分析物体的化学成分，进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能用连续谱。故c项正确。d：月亮是反射太阳光，月球没有大气层，故观察月亮光谱，不可以确定月亮的化学组成，只能反映太阳的化学组成。故d项错误。点睛：光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱；连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱；观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱5cd【解析】a项，波长越长，越容易发生衍射，而由n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量最大，波长最短，故a项错误。b项，跃迁时两能级间能量差越小，辐射光频率越小，则频率最小的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的，故b项错误。c项，这些氢原子总共可辐射出n=432=6种不同频率的光，故c项正确。d项，n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为10.2ev，大于金属铂的逸出功6.34ev，能发生光电效应，故d项正确。综上所述本题正确答案为cd6c【解析】当某个he+处在n=4的激发态时，当它向低能级跃迁时可能发出3条不同频率的光谱线，由能级4跃迁到能级1，所发射的谱线有1条；由能级4跃迁到能级2，能级2跃迁到能级1，所发射的谱线有2条；由能级4跃迁到能级3，能级3跃迁到能级2，能级2跃迁到能级1，所发射的谱线有3条；所以由于跃迁所释放的光子最多有3个，故选c.7c【解析】谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光，波长大于谱线b，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n=4和n=2间的能级差n=3跃迁到n=2，n=5跃迁到n=3的能级差小于n=4和n=2的能级差n=5和n=2间的能级差大于n=4和n=2间的能级差故abd错误，c正确故选c点睛：解决本题的关键知道能级差与光子频率的关系以及知道光子频率大小与波长大小的关系氢原子能级跃迁时，两能级间的能级差越大，辐射的光子能量越大，则光子频率越大，波长越小8c【解析】试题分析：最大波长对应着光子的最小能量，即只要使使氢原子从第一激发态恰好电离即可根据题意求出第一激发态的能量值，恰好电离时能量为0，然后求解即可第一激发态即第二能级，是能量最低的激发态，则有，电离是氢原子从第一激发态跃迁到最高能级0的过程，需要吸收的光子能量最小为，所以有，解得，故c正确9c【解析】a、根据光学发展的历程可以知道,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、阴极射线的本质是高速电子束,故b正确，c、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.故c错误;c、玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律.故d正确；本题选不正确的答案，所以答案是c综上所述本题答案是：c 10b【解析】a、根据玻尔理论可知，氢原子能级跃迁时，吸收的光子能量必须严格等于能级差，a项错误；b、基态氢原子电离时的电离能为13.6ev，b项正确；c、一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射种不同频率的光子，c项错误；d、氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级，辐射的光子的能量为-0.85ev-（-1.51ev）=0.66ev，能量比可见光光子的能量小，不可能是可见光光子，d项错误。故选b。【点睛】只有入射光子的能量大于金属的逸出功才会发生光电效应能级间跃迁辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，根据辐射的光子能量与可见光的光子能量比较进行判断11abc【解析】原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，a正确；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，b正确；电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子，c正确；电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故d错误12 3 3 2 6.5810-7【解析】有一群氢原子处于量子数的激发态，当它们跃迁时，有可能放出_3_种能量的光子； 在能级_3_与能级_2_间跃迁时所发出的光子的波长最长，波长是_6.5810-7m_。由得 13 ； ；【解析】从到， ；从到， ；从到， ；联立可得： ；波长为的光频率最高，如果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。14（1）（2）（3）不能【解析】（1）因为真空中的点电荷之间的相互作用力的，这与万有引力的规律相似，且都具有做功与路径无关的特点。在规定无穷远处引力势能为零的情况下，在物体由无穷远到相距为r的过程中，引力做正功，引力势能减小，所以引力势能为负值。同样，两个带异号电性的点电荷由无穷远到相距为r的过程中，静电力做正功，电势能减小，所以电势能为负值。在真空中有带电荷量分别为+