2020高中物理 11 原子的能级结构（含解析）粤教版-5

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE11-学必求其心得，业必贵于专精课时分层作业（十一）(时间：45分钟分值:100分）[基础达标练］一、选择题（本题共6小题,每小题6分)1．根据玻尔理论，以下说法不正确的是(）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D［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，选项B正确．玻尔理论中的第二条假设，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，光子能量取决于两个轨道的能量差，故选项D正确．］2．根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A．若氢原子由能量为En的定态向低能级m跃迁，则氢原子要辐射的光子能量为hν＝En－EmB．电子沿某一轨道绕核运动,若圆周运动的频率为ν,则其发光的频率也是νC．一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道,已知ra〉rb,则此过程原子要吸收某一频率的光子D．氢原子吸收光子后,将从高能级向低能级跃迁A[原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，故A对；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C错；原子吸收光子后能量增加,能级升高，故D错．]3．已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光,下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()A［分析能级图可知，A图中能级跃迁释放光子的能量最小，频率最低,辐射光波的波长最长，A选项正确．]4．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示．色光红橙黄绿蓝—靛紫光子能量范围（eV)1.61～2。002。00～2.072.07～2。142。14~2。532.53～2.762.76～3.10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为（）A．红、蓝—靛 B．黄、绿C．红、紫 D．蓝—靛、紫A[根据跃迁假设,发射光子的能量hν＝Em－En，当氢原子从n＝2跃迁到n＝3或n＝4,能级差为1。89eV和2.55eV，属于红光和蓝—靛光，故A正确．］5．(多选)一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子,且ν1＞ν2＞ν3，则()A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2C．ν1＝ν2＋ν3D．ν3＝ν1＋ν2AC［氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子,说明氢原子从基态跃迁到了第三能级态(如图所示)，在第三能级态不稳定，又向低能级跃迁，发出光子，其中从第三能级跃迁到第一能级的光子能量最大，为hν1，从第二能级跃迁到第一能级的光子能量比从第三能级跃迁到第二能级的光子能量大，由能量守恒可知，氢原子一定是吸收了能量为hν1的光子，且关系式hν1＝hν2＋hν3,即ν1＝ν2＋ν3存在，选项A正确．］6．关于玻尔的氢原子理论，下列说法正确的是（）A．氢原子的能量状态是连续的B．氢原子吸收光子跃迁，核外电子动能增大C．氢原子从能量为E2的较高能级跃迁到能量为E1的较低能级，辐射光子的频率ν＝eq\f(E2－E1，h)D．一个处于n＝4能级的氢原子跃迁时最多可以辐射出6种频率的光子C[根据玻尔原子理论，氢原子的能量状态是分立的,不是连续的,A选项错误;氢原子吸收光子，核外电子由能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道，同时核外电子的动能减小，B选项错误;氢原子从能量为E2的较高能级跃迁到能量为E1的较低能级，辐射光子的能量为E2－E1，光子的频率ν＝eq\f（E2－E1,h)，C选项正确；一个处于n＝4能级的氢原子会自发地向低能级跃迁,跃迁时最多能发出3个光子,从n＝4能级跃迁到n＝3能级，从n＝3能级跃迁到n＝2能级，从n＝2能级跃迁到n＝1能级，D选项错误．］二、非选择题(14分）7．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV。问:(1）氢原子在n＝4的定态上时,可放出几种光子?(2）若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射此原子．［解析](1)原子处于n＝1的定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态．原子处于激发态时不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式多种多样,当氢原子从n＝4的定态向基态跃迁时，可释放出6种不同频率的光子．（2）要使处于基态的氢原子电离,就是要使氢原子第一条可能轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚，则hν≥E∞－E1＝13。6eV＝2.176×10－18J即ν≥eq\f(E∞－E1,h)＝eq\f（2。176×10－18，6。63×10－34)Hz＝3.28×1015Hz。[答案］（1)6种（2）3。28×1015Hz[能力提升练］一、选择题（本题共4小题，每小题6分)1．（多选)处于基态的氢原子吸收一个光子后，下列说法正确的是（)A．电子绕核旋转半径增大B．电子的动能增大C．氢原子的电势能增大D．氢原子的能级值增大ACD[氢原子吸收一个光子后，从低能级向高能级跃迁，轨道半径增大，能级增加，根据keq\f(q2,r2）＝meq\f（v2,r)，知动能减小，故A、D正确，B错误;因为原子能量等于电势能和电子动能之和，因为能量增大，动能减小，则电势能增大，故C正确．]2．已知氢原子的能级公式表示为En＝eq\f(E1，n2)，式中n＝1、2、3…表示不同的能级，E1是氢原子处于基态的能级．处于基态的氢原子受到某种单色光的照射时，只激发出波长为λ1、λ2、λ3的三种单色光，且λ1＞λ2＞λ3，则λ2∶λ3等于（）A．3∶2 B．4∶3C．9∶4 D．32∶27D［能放出三种光，说明此时氢原子处在第3能级，从第三能级跃迁到基态时放出光子能量为：ΔE＝eq\f（hc,λ3),或者ΔE＝eq\f（hc,λ1）＋eq\f(hc,λ2）。氢原子的能级公式表示为En＝eq\f(E1，n2),则有：eq\f(hc，λ3）＝eq\f（E1，32)－E1，而eq\f（hc,λ2）＝eq\f(E1,22）－E1，那么λ2∶λ3＝32∶27，故D正确，A、B、C错误．］3.（多选)氢原子能级图如图所示,a，b，c分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，若a光恰能使某金属产生光电效应，则()A．λa＝λb＋λcB。eq\f（1,λb）＝eq\f(1，λa)＋eq\f（1,λc）C．Eb＝Ea＋EcD．c光也能使该金属产生光电效应BC［Ea＝E2－E1,Eb＝E3－E1，Ec＝E3－E2，故Eb＝Ea＋Ec,C项正确;又因为E＝hν＝heq\f(c,λ），故eq\f(1,λb）＝eq\f（1，λa)＋eq\f（1，λc）,A项错误，B项正确；a光恰能使某金属发生光电效应,而Ea>Ec。c光不能使其发生光电效应，故D项错误．]4．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则()A．6种光子中有3种属于巴耳末系B．6种光子中频率最小的是n＝2激发态跃迁到基态时产生的C．从n＝2能级跃迁到基态所释放的光子频率大于从基态跃迁到n＝2能级所吸收的光子频率D．使n＝4能级的氢原子电离至少要0。85eV的能量D[巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，6种光子中从n＝4→2与n＝3→2的属于巴耳末系,即2种,故A错误；6种光子中，n＝4能级跃迁到n＝3能级释放的光子能量最小，频率最小，故B错误;根据玻尔理论可知，从n＝2能级跃迁到基态所释放的光子频率等于从基态跃迁到n＝2能级所吸收的光子频率，故C错误;n＝4能级的氢原子具有的能量为－0.85eV，故要使其发生电离，能量至少变为0，至少需要0.85eV的能量,故D正确．]二、非选择题(本题共2小题,共26分）5．(13分）氢原子能级图如图所示，由能级图求：（1）如果有很多氢原子处在n＝3的能级,在原子回到基态时,可能产生哪几种跃迁?出现几种不同光谱线？(2)如果用动能为11eV的外来电子去激发处于基态的氢原子，可使氢原子激发到哪一个能级上？(3）如果用能量为11eV的外来光去激发处于基态的氢原子，结果又如何？[解析］(1）计算氢原子辐射光子频率的种类，需要数学组合公式Ceq\o\al（2,n），这些氢原子可能辐射出3种不同频率的光子．分别为从n＝3能级跃迁到n＝2能级，或从n＝3能级跃迁到n＝1能级，或从n＝2能级跃迁到n＝1能级．(2)用实物粒子激发氢原子时,需要实物粒子的能量大于能级差即可．从基态氢原子发生跃迁到n＝2能级，需要吸收的能量最小，吸收的能量为－3。4eV－(－13.6eV）＝10。2eV,所以用动能为11eV的电子碰撞处于基态的氢原子，可能使其跃迁到n＝2能级．(3）用光子激发氢原子时，光子的能量需要满足能级差，11eV的光子能量不等于基态与其它能级间的能级差，氢原子不会吸收该光子能量而发生跃迁．［答案]（1）从n＝3能级跃迁到n＝2能级，或从n＝3能级跃迁到n＝1能级，或从n＝2能级跃迁到n＝1能级3种（2)n＝2能级(3）不能跃迁6．(13分）已知氢原子的基态能量为－13.6eV，核外电子的第一轨道半径为0。53×10－10m，电子质量me＝9。1×10－31kg,电荷量为1。6×10－[解析]氢原子能量E3＝eq\f(1,32）E1＝－1.51eV电子在第三轨道时半径为r3＝n2r1＝32r1＝9r1 ①电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供，所以eq\f（ke2,r\o\al（2，3））＝eq\f（mev