高中物理必修之巩固练习原子光谱

1、【巩固练习】一、选择题1关于光谱，下列说法中正确的是（）a太阳光谱是连续光谱b稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱c煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱d白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱2、(2015济南一模)一群处于n=4的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，可能发射出的谱线为（）a3条b4条c5条d6条3关于巴耳末公式1r1122n2，n=3，4，5，的理解，正确的是（）a此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的b公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱c公式中n只能取某些整数值，故氢光谱是线状谱d公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱4氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量

2、值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时（）a氢原子的能量减小，电子的动能增加b氢原子的能量增加，电子的动能增加c氢原子的能量减小，电子的动能减小d氢原子的能量增加，电子的动能减小5氢原子的基态能级e1=13.6ev，第n能级ene1，若氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时n2放出的光能使某金属发生光电效应则以下跃迁中放出的光也一定能使此金属产生光电效应的是（）a从n=2能级跃迁至n=1能级b从n=4能级跃迁至n=3能级c从n=5能级跃迁至n=3能级d从n=6能级跃迁至n=5能级6用能量为12.30ev的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光

3、的照射后下列关于氢原子跃迁的说法正确的是（）a电子能跃迁到n=2的能级上去b电子能跃迁到n=3的能级上去c电子能跃迁到n=4的能级上去d电子不能跃迁到其他能级上去7欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（）a用10.2ev的光子照射b用11ev的光子照射c用14ev的光子照射d用10ev的光子照射8氢原子的基态能量为e1，如图所示，正确代表氢原子能级图的是（）9下列应用激光的实例中，正确的是（）a利用激光通信b利用激光加工坚硬的材料c利用激光室内照明d利用激光精确测量距离10大功率激光炮可以摧毁飞机、导弹、坦克等军事目标，是利用激光的（）a相干性好、平行度好b相干性好、亮度高c平行度好、亮

4、度高d相干性好、平行度好、亮度高11下列说法中正确的是（）a强激光产生的高压可引起原子核的聚变b激光能像无线电波那样用来传递信息cvcd机、cd唱机是用激光来读取信息的d医学上激光“光刀”用来切开皮肤，是利用激光的高能特性二、填空题12、(2015苏锡常镇四市联考)如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，辐射出的光子中最长波长为(已知普朗克常量为h，光速为c)；用这些光子照射逸出功为w0的金属钠，金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是e42n32e0e4e3e113氢原子从m能级跃迁到n能级时，辐射出波长为l1的光子，从m能级跃迁

5、到k能级时，辐射出波长为l2的光子，若l1l2，则氢原子从n能级跃迁到k能级时，将_波长为_的光子1014氢原子基态的能量e1=13.6ev，电子绕核运动的半径r1=0.5310m求氢原子处于n=2的激发态时：（1）原子系统具有的能量为_；（2）电子在轨道上运动的动能为_；（3）电子具有的=r，计算当n=3，4，5，6时的氢原子光谱线的波长，并与电势能为_三、解答题15请根据巴耳末公式111l22n2-n2教材上介绍的实验结果对比16、(2015宿迁市三校检测)已知氢原子的基态能量为e，量子数为n的激发态的能量为e1现1有一群氢原子处于n=3的能级，在向低能级跃迁过程中，其中从n=2能级向n=

6、1能级跃迁辐射出的光照射某金属的表面恰能发生光电效应，求该金属的极限频率和能从该金属表面逸出的光电子的最大初动能17氢原子处于基态时，原子能量为e1=13.6ev，求：（1）当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，向外辐射的光子的波长；（2）若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的光子照射氢原子；（3）氢原子在n=4能级时可放出几种不同能量的光子？18氢原子处于基态时，原子能量e1=13.6ev，求：（1）若用一群动能为12.8ev的电子去轰击处于基态的一群氢原子，受激发的氢原子向低能级跃迁时，可能辐射的谱线条数是多少？（2）当氢原子处于n=2的能级状态时，核外电子具有的动能是多少？它的

7、运转所形成的等效电流是多少？19氢原子处于基态时，原子的能量为e1=13.6ev，当处于n=3的激发态时，能量为e3=1.5ev，则：（1）当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？（2）若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？（3）若有大量的氢原子处于n=3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子?其中波长最长是多少？20一个处于基态的氢原子和另一个静止的基态氢原子碰撞，问可能发生非弹性碰撞的最小速度是多少？（氢原子的质量为1.671027kg，电离能e=13.6ev=2.181018j）【答案与解析】一、选择题1【答案】b、c【

8、解析】太阳光谱是太阳光产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，所以a不正确；稀薄的氢气发光是原子光谱又叫明线光谱，所以b正确；钠蒸气产生的光谱是原子光谱，c正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，所以d不正确，应选b、c2、【答案】d【解析】因为c2=6，知可能发射出的谱线有6种故d正确，a、b、c错误。故选：d43【答案】a、c【解析】此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则a不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱答案：4【答案】a【解析】氢原子的电子由外层轨道向

9、内层轨道跃迁时，要辐射光子，辐射光子就是辐射能量，根据能量守恒定律，氢原子能量就应减小，而电子动能变化则由动能与轨道半径的关系判断，电子绕核r2r2r做匀速圆周运动，则由k5【答案】ae2mv2ke2=得e=，可知r越小，动能越大kn249【解析】由e=ne-13.6-13.61可得各能级e=ev=-3.4ev，e=ev=-1.51ev，231625361=21，n2=44=6hhhh3221n2-13.6-13.6-13.6e=ev=-0.85ev，e=ev=-0.54ev，e=ev=-0.38ev氢原子由高456能级向低能级跃迁时，辐射光子，由hn=e=e可得e-ee-ee-ee-enne

10、n=32，3，5，又ee=1.89ev，e=10.2ev，0e4e3=0.66ev，e5e3=0.97ev，e6e5=0.16ev，故只有n1n0，a选项正确e抓住e=1与hn=e=e，整理分析可解此题n6【答案】d【解析】根据玻尔理论，原子的能量是不连续的，即能量是量子化的，因此只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子吸收，使氢原子发生跃迁氢原子由基态向n=2、3、4轨道跃迁时吸收的光子能量分别为：22de=21e-)0.1-e=-3.4ev-(13.6=ev120ev134ne-60.de=1-e=-1.51ev-(13.=)ev109ev3121e-62.de=1-e=-0

11、.85ev-(13.=)ev175ev4121故电子不能跃迁到其他能级上去7【答案】a、c【解析】由氢原子能级图算出只有10.2ev为第2能级与基态之间的能级差而大于13.6ev的光子能使氢原子电离8【答案】c【解析】本题考查玻尔理论计算结果中的第二个公式即e=1en219【答案】a、b、d10【答案】c【解析】要摧毁军事目标，不但要有足够多的能量而且要密集，这样在极短时间内使被照目标产生几千万度高温，这就需要平行度好，能量才不分散，亮度高能量才大，才能实现摧毁的目的，所以c项正确11【答案】a、b、c、d二、填空题12、【答案】hce-e32；e3e1w0=cf【解析】根据辐射的光子能量等于

12、两能级间的能级差求出辐射的光子能量，得出频率大小，再由，即可得出波长；根据发生光电效应的条件判断能发生光电效应的光子种数，结合光电效应求出光电子的最大初动能根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差，可知，从n=3向n=2跃迁的光子频率最小，波长最长e=e3e2=hcl=hce-e32用这些光子照射逸出功为w0的金属钠，从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，根据光电效应方程得，ekm=hvw0=e3e1w0，13【答案】辐射l1l2l-l12【解析】由玻尔跃迁假设可得，le-e=hcmn1，e-e=mkhcl2，ll两式相减得e-e=hc(l1-l2)

13、nk12，因为ll，则ee，12nk故氢原子由n能级向k能级跃迁，辐射光子l，则hc(l-l)ll=hc又e-e=hc12nk12l，解得辐射光子的波长l=l1l2l-l1214【答案】（1）3.4ev（2）3.4ev（3）6.8ev【解析】（1）由e=en2n2221可得，e=-13.6ev=-3.4ev，即为原子系统的能量（2）由ekn=|e|得，e=|e|=3.4ev，即电子在轨道上动能为3.4evnk22（3）由epn=2e得enp2=2e=-6.8ev，即电子具有的电势能为6.8ev2三、解答题15【答案】见解析。【解析】r=1.0967758107m1=r当n=3时，1l111-2

14、232解得l1=6.5647107m=656.47nm=r222当n=4时，111-l42解得l2=4.8627107m=486.27nm=r322当n=5时，111-l52解得l3=4.3417107m=434.17nm=r当n=6时，1l411-226216【答案】-3e4141解得l4=4.1029107m=410.29nm通过与教材上的实验结果比较可以发现：由公式计算所得的结果在实验误差范围内同测得的数值是一致的51、-e4h361【解析】由w=hn，得：a0e-e=-hn=w=13e001所以：n=-03e14h氢原子从n=3能级向n=1能级跃迁辐射出的光子能量最大，此时从金属表面逸

15、出的光电子的最大初动能为ekm，则有：9191由ekm18hn=e-e=-e1=hn-w，得：a9141361ekm835=hn-w=-e-(-e)=-e0n2ev=-3.4ev，e=ev=-1.51ev，由hn=e3223217【答案】见解析。（【解析】1）由e=e1得，e=n2-13.6-13.63e2及n=chc6.6310-343108得l=m=6.5810-7mle-e-1.51-(-3.4)1.6010-1932（3）由公式n=n(n-1)由e=e1可得en242（2）要使基态氢原子电离，光子能量至少为13.6ev，又光子能量e=hn，则e13.61.6010-19n=hz=3.2

16、81015hz，hz，即至少要用3.281015hz的光子来照射氢h6.6310-34原子4(4-1)得n=种=6种，即氢原子在n=4能级时可放出6种不同能22量的光子本题考查对玻尔理论的理解与综合能力18【答案】见解析。【解析】（1）用电子轰击氢原子，电子动能全部或部分可被氢原子吸收而向较高能级跃迁，轰击后氢原子最大能量为：e1+12.8ev=13.6ev+12.8ev=0.8ev-13.6=ev=-0.85ev，故氢原子最高能跃迁到n=4能级，激发态不稳定，n4氢原子自发再向低能级跃迁，并辐射不同频率的光子=可得e=，v=，又r2=21k=，代入数值得ek=3.4r2r2rmr222r由n=（2）由evn(n-1)4(4-1)=6，即可能辐射的光谱线条数为6条22ke2ke2mv2ke2ke22r，故ek22221等效=由电流定义i等效e2pre2=，又t=2则itv2pr2kmr2，代入数值可得等效电流i等效=1.3104a19【答案】见解析。【解析】（1）l=hc=1.0310-7me-e31（2）n=|e1|h=3.281015hz4e-（3）3种，其中波长最长的是从e3e2所放出光子，l=