人教版高中物理选择性必修第三册第四章原子结构和波粒二象性习题课5分层演练素养达标含答案

1．(多选)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是()A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmB．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级答案：CD2.玻尔解释氢原子光谱画出的氢原子能级图如图所示，一群处于n＝4激发态的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的是()A．这群氢原子跃迁时最多可产生3种不同频率的光子B．核外电子的轨道半径减小、动能增大C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出光子的波长最长D．已知金属钾的逸出功为2.25eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子可使金属钾发生光电效应答案：B3．当用具有1.87eV能量的光子照射处于n＝3的激发态的氢原子时()A．氢原子不会吸收这个光子B．氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为0.36eVC．氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零D．氢原子吸收该光子后不会被电离解析：选B。处于n＝3激发态的氢原子所具有的能量为E3＝eq\f(E1,32)＝－1.51eV，由于1.87eV＋(－1.51eV)＝0.36eV>0，说明氢原子能够吸收该光子而电离，电离后电子的动能为0.36eV。4．氢原子辐射出一个光子后()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．原子的能级值增大解析：选B。根据玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，则Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r)。可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减少，只有B正确。5．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En＝eq\f(E1,n2)(n＝2，3，4，…)。已知普朗克常量为h，电子的质量为m，下列说法正确的是()A．基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为eq\r(\f(2（hν＋E1）,m))B．氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大，动能和电势能之和不变C．一个处于n＝4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出6种不同频率的光D．第一激发态氢原子的电离能等于eq\f(E1,4)解析：选A。题中E1为负值，基态氢原子中的电子吸收一个频率为ν的光子被电离后，据能量守恒定律可得Ekm＝hν＋E1，因而质量为m的电子的速度大小为eq\r(\f(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(hν＋E1)),m))，A正确；基态氢原子跃迁到激发态时，电子吸收光子后总能量增大，轨道半径增大，由keq\f(e2,r)＝meq\f(v2,r)可知，速度减小，核外电子动能减小，原子的电势能增大，B错误；一个处于n＝4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光，分别是4→3、3→2、2→1，C错误；处于第一激发态氢原子的能量为eq\f(E1,4)，其电离能为－eq\f(E1,4)，D错误。6.如图所示的是氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，镁的逸出功为5.9eV，以下说法错误的是()A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射镁板一定能发生光电效应现象B．用能量为11.0eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态C.处于n＝2能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离D．处于n＝4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离解析：选C。只有氢原子从高能级向基态跃迁发射的光子能量大于5.9eV时，才会使镁板发生光电效应，A正确，不符合题意；n＝1和n＝2能级的能量差为10.2eV，用能量为11.0eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，氢原子会吸收10.2eV的能量从基态跃迁到n＝2能级，B正确，不符合题意；紫外线的光子能量大于3.11eV，n＝2能级的氢原子吸收能量大于3.4eV的光子才会电离，因此n＝2能级的氢原子不能吸收任意频率的紫外线，光子的能量等于两能级间的能级差