高考物理专题复习：氢原子光谱和波尔的原子模型

高考物理专题复习：氢原子光谱和波尔的原子模型一、单选题1.氢原子的能级图如图所示。如果大量氢原子处于n=3能级的激发态，则下列说法正确的是（）n f/eVTOC\o"1-5"\h\z® 。4 0.853 L512 --3.4I -13.6A.这群氢原子只可能辐射1种频率的光子B.氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级，辐射光子的波长最长C这群氢原子辐射光子的最小能量为1.89eVD.处于n=3能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离2.大量处于n3激发态的氢原子跃迁到n=1基态过程中，下面说法正确的是（ ）。2 1 丘6A.可能放出能量为13.6eV的光子 B.可能检测到4种频率不同的光子C核外电子的电势能一定减少 D.核外电子的动能一定减少3.处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射。原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理。那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E、电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是（）A.Ep增大、Ek减小，E减小 B.Ep减小、Ek增大，E减小C.Ep增大、Ek增大，E增大 D.Ep减小、Ek增大，E不变4.用频率为v0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答案第1页，总9页

B.v=v+v3 2 1D.\、v之B.v=v+v3 2 1D.A. v0<V]C.v=v+v+vTOC\o"1-5"\h\z0 12 35.图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量及处在n=3能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出几种不同频率的光波。（ ）冏 A7eV4 0名53 -1.512 3,40I 13.60A.两种 8.三种 C.四种 D.五种6.如图，大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁辐射出光子，已知可见光光子能量在1.64eV〜3.19eV范围内，则氢原子在向低能级跃迁的过程中，放出几种频率的可见光（ ）w E/eVy %,544 0,853 15]2 3,41 13.6A.2 B.3 C.6 D.15.如图所示为氢原子能级结构示意图，下列说法正确的是（ ）F/eV Q-0.54 -0.85 -L51 -3.4 13.6一群处于n=5能级的氢原子在向低能量状态跃迁时最多可以发出10种不同频率的光答案第2页，总9页.氢原子光谱是连续谱C.处于n=1能级的氢原子可以吸收能量为12eV的光子跃迁到高能级D.氢原子的电离能为-13.6eV.如图所示为氢原子能级图，A、B、C分别表示电子处于三种不同能级跃迁时放出的光子，其中（ ）n E/eVco 0A.频率最高的是B B.波长最短的是CC频率最高的是A D.波长最长的是B二、多选题.如图为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程TOC\o"1-5"\h\z中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是（ ）n E/eV8 04 -0.853 ⑶2 -3.4I 13.6A.这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最长B.这样氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最小C.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.1leVD.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60eV10.氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为va、vb的两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应.分别用频率为Va、vb的两种光照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如答案第3页，总9页

图丙所示.下列说法中正确的是（ ）A.图丙中的图线b图丙所示.下列说法中正确的是（ ）A.图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.09eV-13,6砒V0-0.85-1.51B.图乙研究阴极K的遏止电压与照射光频率关系时，电源左侧为负极C处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.95eV的光子并电离D.用图丙中的图线。所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时小11.如图所示是根据玻尔原子模型求得的氢原子能级图，下列说法正确的是（ ）A.氢原子从高能级向低能级跃迁时，可能辐射出Y射线B.能量为5eV的光子可使处于n=2能级的氢原子发生电离一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种频率的光子D.氢原子从n=3能级跃迁到基态时释放的光子，可使逸出功为4.54eV的金属钨发生光电效应，产生的光电子最大初动能为7.55eV12.如图所示，一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射匕、y2、匕三种频率的光子，且y1>y2>丫3，则（ ）答案第4页，总9页A.被氢原子吸收的光子的能量为hv1B.被氢原子吸收的光子的能量为hv2Cv2=V1+v3hv1=hv2+hv3三、填空题.氢原子光谱的实验规律(1)许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索的一条重要途径。(2)氢原子光谱的实验规律满足巴耳末公式：1=R—*)(n=3,4,5,…)式中R为,R^=1.10x107m-1,n取整数。(3)巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的 光谱的特征。.玻尔原子理论的基本假设(1)轨道量子化TOC\o"1-5"\h\za.原子中的电子在 的作用下，绕原子核做 。b.电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是 的(填“连续变化”或“量子化”)。c.电子在这些轨道上绕核的运动是 的，不产生 。(2)定态a.当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量。电子只能在特定轨道上运动，原子的能量只能取一系列特定的值。这些量子化的能量值叫作 。b.原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为 。能量 的状态称为基态，其他的状态叫作激发态。(3)频率条件当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em,m<n)时，会放出能量为hv的光子，该光子的能量hv=，该式称为频率条件，又称辐射条件。.光谱(1)定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按波长(频率)展开，获得—(频率)和一分布的记录。答案第5页，总9页(2)分类a.线状谱：光谱是一条条的一。b.连续谱：光谱是 的光带。(3)特征谱线:气体中中性原子的发光光谱都是一，说明原子只发出几种的光，TOC\o"1-5"\h\z不同原子的亮线，说明不同原子的不一样，光谱中的亮线称为原子的 。(4)应用：利用原子的，可以鉴别物质和确定物质的，这种方法称为，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13kg时就可以被检测到。16.如图为氢原子的能级图，则电子处在n=4轨道上比处在n=3轨道上离核的距离(填“远”或"近”)。当大量氢原子处在n=3的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有 条，放出的光子的最大能量为eV。n £/eV簿， 04 0,853 1,512 -3.401 13.617.判断下列说法的正误。(1)处于基态的氢原子可以吸收11eV的光子而跃迁到能量较高的激发态；(2)处于n=2激发态的氢原子可以吸收11eV的光子而发生电离；(3)处于低能级的原子只有吸收光子才能跃迁到激发态；(4)玻尔的原子模型成功地引入了量子化观念，是一种完美的原子结构模型；(5)玻尔的原子模型也具有局限性，因为它保留了过多的经典粒子的观念。.通常情况下，原子处于基态，非常稳定，气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到,处于激发态的原子是 的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出 ，最终回到基态。四、解答题E.氢原子处于基态时，原子能量E1=-13.6eV,氢原子各能级的关系为E=r(n=1,2,3…)。1 nn2今有一群处于n=4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同的光子？其中光子最小的能量是多少？答案第6页，总9页.氢原子的基态能量为E1=-13.6eV，氢原子由n=4的激发态向基态跃迁满足能级规律EE=t。（已知：光速c=3.0x108m/s，普朗克常量h=6.6x10-34J-s）求：nn2（1）一群由n=4的激发态的氢原子向基态跃迁共能释放出多少种不同的光子？（2）n=3的能量气等于多少?（3）由n=3的激发态的氢原子向基态跃迁最短的波长九为多少？.如图所示为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。用其中频率最高的光子照射图乙电路中光电管阴极K,闭合开关发现电流表示数不为零，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于7.64V时，电流表示数仍不为零，当电压表读数大于或者等于7.64V时，电流表示数为零。求：（1）频率最高的光子能量E及该光电管阴极材料的逸出功卬0；（2）若将图乙中电源正、负极对调位置，当电压表示数为2V时，光电子到达阳极时的最大动能E。.根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为机，电子在第1轨道运动的半径为厂］，静电力常量为鼠（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，试计算电子绕氢原子核在第1轨答案第7页，总9页道上做圆周运动的周期及形成的等效电流的大小；(2)氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满足rn=n21，其中n为量子数，即轨道序号，［为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量En为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。理论证明，系统的电势能Ep和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在一ke关系：E=——(以无穷远为电势能零点)。请根据以上条件完成下面的问题。pr2①推导电子在第n轨道运动时的动能。②试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量En和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E1E满足关系式E=-1nn2③假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n=5的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第5轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动答案第8页，总9页参考答案14.库仑引力圆周运