2011高考物理 第1单元 原子结构 氢原子光谱解析 新人教版

1、第七模块 第16章 第1单元一、选择题图81在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能EK与入射光的频率的关系如图8所示，由实验图象可求出()A该金属的逸出功B该金属的极限频率C单位时间内逸出的光电子数D普朗克常量解析：根据爱因斯坦光电效应方程EKhrW，任何一种金属的逸出功W一定，说明EK随r的变化而变化，且是线性关系(与yaxb类似)，直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距QA表示EK0时的频率r0，即为金属的极限频率，还可由波速公式Cr00.求该金属发生光电效应照射光的极限波长EKhW，EK0时，有h0W0，r0，又由波速公式，得Cr00，0.答案

2、：ABD图92(2009年四川卷)氢原子能级的示意图如图9所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C在水中传播时，a光较b光的速度小D氢原子在n2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离解析：由题意a光光子能量大于b光光子能量，a光频率大于b光频率，由v水，可知C正确射线是原子核衰变而产生的，A错E43<E32，而紫外线光子的能量大于可见光，故B错能量大于或等于3.40 eV的光才能使氢原子在n2的能级时发生电离，故D错答

3、案：C3(2009年广东卷)硅光电池是利用光电效应原理制成的器件下列表述正确的是()A硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析：电池是把其他形式的能转化成电能的装置而硅光电池即是把光能转变成电能的一种装置答案：A4(2009年浙江卷)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、库仑力、万有引力解析：核力是强相互作用力，氦原

4、子核内的2个质子是靠核力结合在一起的可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力故D选项正确答案：D二、计算题5已知钠原子在A、B、C、D、E几个能级间跃迁时辐射的波长分别为：589 nm(BA),330 nm(CA),285 nm(DA),514 nm(EB)试作出钠原子在这几个能量范围的能级图作图时注意，表示能级的横线间的距离和相应能级差成正比，并在线旁以电子伏为单位标出这个能级的值(设最高能级为0)图10解析：根据E可以由辐射的波长得到几个能级差；EBEA2.1 eV；ECEA3.8 eV；EDEA4.4 eV；EEEB2.4 eV；根据以上能级差所作能级图如答案图10

5、所示答案：如图10所示6根据巴尔末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内最长波长与最短波长所对应的n，并计算其波长解析：当n3时，波长最长，R()× m× m6.55×107m当n时，波长最短，R()R× mm3.64×107 m答案：n3时，波长最长6.55×107 mn时，波长最短3.64×107 m7波长为0.17 m的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动时，已知r·B5.6×106 T·m，光电子质量m9.1×103

6、1 kg，电荷量e1.6×1019 C，求：(1)光电子的最大动能；(2)金属筒的逸出功解析：光电子做半径最大的匀速圆周运动时，它的动能即是最大动能(1)由eBv得v所以mv2m·()2代入数据得mv24.41×1019 J(2)由爱因斯坦光电效应方程得Whmv2hmv2代入数据得W7.3×1019 J.答案：(1)4.41×1019 J(2)7.3×1019 J8已知原子的基态能量为13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.53×1010m，电子质量me9.1×1031kg，电量为1.6×1019C，

7、求：电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？解析：本题考查了氢原子的核外电子绕核运动时相关的物理量与轨道半径的关系氢原子能量E3E1/3213.6 eV/321.51 eV.电子在第3轨道时半径为r3n2r132r1电子绕核做圆周运动向心力即库仑力，所以ke2/rmv/r3由可得电子动能为Ek3mv eV1.51 eV由于E3Ek3Ep3，故电子的电势能为：Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV答案：1.51 eV1.51 eV3.02 eV9氢原子在基态时轨道半径r10.53×1010m，能量E113.6 eV.求氢原子处于基态时：(

8、1)电子的动能(2)原子的电势能(3)用波长是多少的光照射可使其电离？解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，则：k·电子动能Ek1mveV13.6 eV(2)E1Ek1Ep1Ep1E1Ek113.6 eV13.6 eV27.2 eV(3)设用波长的光照射可使氢原子电离：0E1m0.9141×107m答案：(1)13.6 eV(2)27.2 eV(3)0.9141×107m10(2009年江苏卷)在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微

9、子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在(1)中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电子(e)，即中微子Hne可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是_(填写选项前的字母)A0和0B0和1C1和0 D1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子()，即ee2已知正电子和电子的质量都为9.1×1031 kg，反应中产生的每个光子的能量约为_ J正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_.(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小解析：(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A正确(2)由能量守

10、恒有2E2mec2，所以Emec29.1×1031×(3.0×108)2J8.2×1014J.反应过程中动量守恒且总动量为零(3)粒子的动量p，物质波的波长由mn>me，知pn>pe，则n<e.答案：(1)A(2)8.2×1014遵循动量守恒(3)n<e11(2010年济宁模拟)根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？解析：根据巴耳末公式R()，得当n3,4时氢原子发光所对应的波长最长当n3时有1.10×107×()解得16.

11、5×107m当n4时有1.10×107×()解得24.8×107 m.除巴耳末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都是满足与巴耳末公式类似的关系式，即R()其中a分别为1,3,4，对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱答案：6.5×107 m4.8×107 m不连续的线状谱图1112原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图11所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？解析：(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能E被基态氢原子吸收若E10