高中物理人教版5第十八章原子结构单元测试 第18章第4节

第十八章第四节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．(邢台一中2023～2023学年高二下学期检测)根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则eq\x(导学号96140316)()A．电子轨道半径越小 B．核外电子运动速度越大C．原子能级的能量越小 D．电子的电势能越大答案：D解析：在氢原子中，量子数n越大，电子的轨道半径越大，根据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)知，r越大，v越小，则电子的动能减小，因为量子数增大，原子能级的能量增大，动能减小，则电势能增大，故D正确，A、B、C错误。2．如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中eq\x(导学号96140317)()A．频率最大的是A B．波长最长的是CC．频率最大的是C D．波长最长的是B答案：B解析：由ΔE＝hν＝eq\f(hc,λ)可知，B频率最大，C波长最长。3．(江苏盐城市2023～2023学年高二下学期期末)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是eq\x(导学号96140318)()答案：C解析：设a、b、c三种光的波长分别为λa、λb、λc，则heq\f(c,λa)＝E3－E1heq\f(c,λb)＝E3－E2heq\f(c,λc)＝E2－E1所以λb>λc>λa，因此按波长依次增大由左向右为a、c、b，即选项C正确。4．(新疆农大附中2023～2023学年高二下学期期中)已知金属钙的逸出功为，氢原子的能级图如图所示。一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则eq\x(导学号96140319)()A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射5种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应答案：AC解析：根据Ceq\o\al(2,4)＝6知，氢原子可能辐射6种频率的光子，故A正确，B错误。金属钙的逸出功为，只有n＝4跃迁到n＝1，n＝3跃迁到n＝1，n＝2跃迁到n＝1所辐射的光子能量大于逸出功，才能发生光电效应。故C正确，D错误。故选AC。5．若原子的某内层电子被电离形成空位，其他层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)。214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0＝MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，以K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离。实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为Ek＝，EL＝MeV，EM＝MeV。则可能发射的特征X射线的能量为eq\x(导学号96140320)()A．MeV B．MeVC．MeV D．MeV答案：AC解析：当发生能级跃迁时，释放的X射线的能量可能值为EL－EK＝MeV，EM－EL＝MeV，EM－EK＝MeV，选项A、C正确。二、非选择题6．(辽宁抚顺六校联合体2023～2023学年高二下学期期末)如图所示为氢原子的能级图。用光子能量为的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有________种，其中最短波长为________m(结果保留2位有效数字，已知普朗克常量h＝×10－34J·s)eq\x(导学号96140321)答案：10×10－8解析：用的光照射可使处于基态的氢原子跃迁到n＝5的激发态，所以可能发出的光子有10种。其中波长最短的是：heq\f(c,λ)＝E5－E1，λ＝eq\f(hc,E5－E1)，代入数据得λ＝×10－8m。7．如图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在下图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。eq\x(导学号96140322)答案：解析：氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足：hν＝En－E2＝En＝hν＋E2＝－，所以n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供ΔE＝E4－E1＝的能量。跃迁图如图所示。能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)1．(江苏泰州二中2023～2023学年高二下学期检测)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则eq\x(导学号96140323)()A．ν0<ν1 B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D．eq\f(1,ν1)＝eq\f(1,ν2)＋eq\f(1,ν3)答案：B解析：频率为ν0的光照射处于基态的氢原子后，能观测到三种不同频率的光子，意味着吸收频率为ν0的光子后，氢原子处于第二激发态，从能级图可以判断ΔE3＝ΔE2＋ΔE1。又由公式hν＝ΔE，则有ν3＝ν2＋ν1，B项正确。2．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)～2．00～2．07～2．14～2．53～2．76～3．10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eq\x(导学号96140324)()A．红、蓝－靛 B．黄、绿C．红、紫 D．蓝－靛、紫答案：A解析：由题表可知处于可见光范围的光子的能量范围为～，处于某激发态的氢原子能级跃迁时：E3－E2＝－eV＝，此范围为红光。E4－E2＝－eV＝，此范围为蓝－靛光，故本题正确选项为A。3．氢光谱在可见光的区域内有4条谱线，按照在真空中波长由长到短的顺序，这4条谱线分别是Hα，Hβ，Hγ和Hδ，它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光，下列判断错误的是eq\x(导学号96140325)()A．电子处于激发态时，Hα所对应的轨道量子数大B．Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量C．对于同一种玻璃，4种光的折射率以Hα为最小D．对同一种金属，Hα能使它发生光电效应，Hβ，Hγ，Hδ都可以使它发生光电效应答案：A解析：由E＝heq\f(c,λ)，知波长长，光子能量小，故Hα光子能量最小，Hδ光子能量最大，再由heq\f(c,λ)＝En－E2，得Hα对应的轨道量子数最小，A错误。4．(河北衡水中学2023～2023学年高二下学期调研)如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的规律认识正确的是eq\x(导学号96140326)()A．用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子电离B．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射的光中，有3种不同频率的光能使锌发生光电效应C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为D．用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态答案：ABC解析：用能量为的光子照射，氢原子可以从基态跃迁到无穷远，多余的能量转化为电离后的动能，故A正确。一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为6种，其中有3种大于，故B正确；一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时辐射光子最大能量为，克服逸出功后剩余的动能即为最大值，故C正确；当氢原子吸收的光子能量刚好等于能级差时，氢原子会跃迁到对应的高能级上去。由于没有任何一个高能级与基态的能级差等于，而且又不足以跃迁到无穷远发生电离，所以用能量为的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁，故D错误，故选A、B、C。二、非选择题5．氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光子，从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为λ2的光子。若λ1>λ2，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将________光子，光子的波长为________。eq\x(导学号96140327)答案：辐射λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)解析：heq\f(c,λ1)＝EA－EB，heq\f(c,λ2)＝EA－EC，则原子从能级B跃迁到能级C时，EB－EC＝heq\f(c,λ2)－heq\f(c,λ1)。因为λ1>λ2，故EB－EC>0，则辐射光子，由heq\f(c,λ)＝heq\f(c,λ2)－heq\f(c,λ1)，得λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)。6．氢原子能级图如下图所示，由能级图求：eq\x(导学号96140328)(1)如果有很多氢原子处于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？答案：(1)出现三种光谱线(2)n＝2的能级(3)不能使氢原子激发解析：(1)对于处于n＝3的很多氢原子而言，在它们回到n＝1的基态时，可能观测到三条不同频率的光谱线，其频率分别为×1015Hz、×1014Hz、×1015Hz(2)从氢原子能级图可以推算出：氢原子从n＝1的能级激发到n＝2的能级时所需吸收的能量ΔE21＝E2－E1＝－－(－eV＝如果氢原子从n＝1的能级激发到n＝3的能级，那么所需吸收的能量为ΔE31