1、考点规范练47原子结构氢原子光谱一、单项选择题1.下列说法正确的是()A.粒子散射实验揭示了原子不是组成物质的最小微粒B.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱,因此玻尔的原子结构理论已完全揭示了微观粒子运动的规律C.阴极射线的实质是电子流D.玻尔原子理论中的轨道量子化和能量量子化的假说,启发了普朗克将量子化的理论用于黑体辐射的研究2.利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分,下列关于光谱分析的说法正确的是()A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C.高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D.同一种物质的线状谱
2、的亮线与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同,它们没有关系3.(2021四川仪陇宏德中学高三模拟)氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量E1=-54.4 eV,氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A.40.8 eVB.51.0 eVC.43.2 eVD.48.4 eV4.下图为氢原子的能级示意图。现有大量的氢原子从n=4的激发态向低能级跃迁,辐射出若干种不同频率的光,下列说法正确的是()A.从n=4的激发态向基态跃迁时,只能辐射出3种特定频率的光B.氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时,辐射出的光频率最小C.氢原子
3、由n=4能级跃迁到n=1能级时,电子的动能增加D.氢原子由n=3能级跃迁到n=1能级时,辐射出的光子能量为10.2 eV二、多项选择题5.氢原子的能级图如图所示,a和b是从高能级向低能级跃迁时辐射出的两种可见光,则()A.a光子的能量高于b光子的能量B.a光的波长大于b光的波长C.a光与b光在空间叠加时可以发生干涉现象D.同一玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率6.已知氢原子的基态能量为E1,n=2、3能级所对应的能量分别为E2和E3,大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子。依据玻尔理论,下列说法正确的是()A.产生的光子的最大频率为E3-E2hB.当氢原子从n=2能级跃迁到n
4、=1能级时,对应的电子的轨道半径变小,能量也变小C.若氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为E3-E2D.若要使处于n=3能级的氢原子电离,可以采用两种方法:一是用能量为-E3的电子撞击氢原子,二是用能量为-E3的光子照射氢原子三、非选择题7.已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.52810-10 m,量子数为n的能级值En=-13.6n2 eV,静电力常量k=9109 Nm2/C2,电子电荷量e=1.610-19 C,普朗克常量h=6.6310-34 Js,真空
5、中光速c=3.0108 m/s。(1)求电子在基态轨道上运动的动能。(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,画一张能级图,并在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线。(3)计算这几种光谱线中的最短波长。考点规范练47原子结构氢原子光谱1.C解析:粒子散射实验得出原子的核式结构模型,A错误。玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱,但不足之处是它保留了经典理论中的一些观点,如电子轨道的概念,不能解释其他原子的发光光谱,B错误。阴极射线实质是电子流,C正确。玻尔受到普朗克的能量子观点的启发,得出原子轨道的量子化和能量的量子化,D错误。2.B解析:高温物体的光谱包括了各种频率的光,与其组成
6、成分无关,A错误。某种物质发光的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光对应,通过这些亮线与原子的特征谱线对照,即可确定物质的组成成分,B正确。高温物体发出的光通过某物质后,某些频率的光被吸收而形成暗线,这些暗线与所经物质有关,C错误。某种物质发出某种频率的光,当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光,因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应,D错误。3.C解析:因40.8eV+(-54.4eV)=-13.6eV,故结合题图可知,基态氦离子吸收能量为40.8eV的光子后能跃迁到n=2的能级;因51.0eV+(-54.4eV)=-3.4eV,故结合题图可知,基态氦离子吸收能量为51.0eV的光
7、子后能跃迁到n=4的能级;因43.2eV+(-54.4eV)=-11.2eV,故结合题图可知,基态氦离子不能吸收能量为43.2eV的光子;因48.4eV+(-54.4eV)=-6.0eV,故结合题图可知,基态氦离子吸收能量为48.4eV的光子后能跃迁到n=3的能级,故C选项符合题意。4.C解析:大量氢原子由n=4的激发态向基态跃迁时,能辐射C42=6种特定频率的光,故A错误。由能级图可知,从n=4能级向n=3能级跃迁时,辐射的光能量最少,频率最小,故B错误。从高能级向低能级跃迁时,电子的电势能减小,动能增加,故C正确。由E=En-Em可得,从n=3能级跃迁到n=1能级时,辐射的光子能量为12.
8、09eV,故D错误。5.AD解析:由h=En-Em可知,a光子和b光子的能量分别为Ea=ha=2.55eV,Eb=hb=1.89eV,故a光子的能量高于b光子的能量,A正确。ab,由=c可得,a光的波长小于b光的波长,B错误。由于两光子的频率不相等,故两束光在空间相遇时不会发生干涉现象,C错误。由于a的频率大于b的频率,故玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,D正确。6.BC解析:大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁能产生3种不同频率的光子,产生光子的最大频率为E3-E1h,A错误。当氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时,能量减小,电子离原子核更近,电子轨道半径变小,B正确。若氢原子从n=2
9、能级跃迁到n=1能级时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则由光电效应方程可知,该金属的逸出功恰好等于E2-E1,当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时放出的光子照射该金属时,逸出光电子的最大初动能为(E3-E1)-(E2-E1)=E3-E2,C正确。电子是有质量的,撞击氢原子时发生弹性碰撞,由于电子和氢原子质量不同,故电子不能把-E3的能量完全传递给氢原子,因此不能使处于n=3能级的氢原子电离,而光子的能量可以完全被氢原子吸收,使处于n=3能级的氢原子电离,D错误。7.解析:(1)核外电子绕核做匀速圆周运动,静电力提供向心力,则ke2r12=mv2r1,又知Ek=12mv2故电子在基态轨道
10、上的动能为Ek=ke22r1=9109(1.610-19)220.52810-10J=2.1810-18J=13.6eV。(2)当n=1时,能级值为E1=-13.612eV=-13.6eV当n=2时,能级值为E2=-13.622eV=-3.4eV当n=3时,能级值为E3=-13.632eV=-1.51eV能发出光谱线的跃迁分别为32、21、31,共3种,能级图如图所示。(3)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大,波长最短。h=E3-E1,又知=c,则有=hcE3-E1=6.6310-343.010812.091.610-19m=1.0310-7m。答案:(1)13.6 eV(2)图见解析(3)1.0310-7 m
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