1、课时训练42原子结构氢原子光谱一、选择题1.氢原子的部分能级如图，下列关于氢原子的表述正确的是()A处于基态时最不稳定B从不同能级向基态跃迁时辐射的光子频率都一样C从基态跃迁到n2能级需吸收10.2 eV的能量D跃迁时辐射光子说明了原子核能的存在解析基态是最稳定的状态，所以A错误；辐射光子的频率与轨道的能级差有关，能级差不同，光子的频率就不同，所以B错误；轨道2和基态之间的能级差为13.63.410.2(eV)，所以要吸收10.2 eV的能量，所以C对；电子跃迁辐射光子说明原子有能量，核反应中释放的能量才说明原子核能的存在，所以D错误答案C2.光子的发射和吸收过程是()A原子从基态跃迁到激发态
2、要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B原子不能从低能级向高能级跃迁C原子吸收光子后从低能级跃迁到高级能，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值解析由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形式放出能量光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即hEmEn(mn)，故选项C、D正确答案CD3粒子散射实验中，当粒子最接近金原子核时，关于描述粒子的有关物理量正确的
3、是()A动能最小B电势能最小C粒子与金原子组成的系统能量最小D粒子所受金原子核的斥力最大解析粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故粒子动能减小，电势能增加，当粒子最接近金原子核时，其动能最小，电势能最大；由库仑定律可知随着距离的减小，库仑力逐渐增大，故A、D正确答案AD4.如图所示为氢原子的能级示意图现用能量介于1012.9 eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是()A照射光中只有1种频率的光子被吸收B照射光中有3种频率的光子可能被吸收C观测到氢原子发射出3种不同波长的光D观测到氢原子发射出6种不同波长的光解析根据玻尔能级跃迁的知识可
4、知：原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态时则以光子的形式向外释放能量无论是吸收还是放出能量，这个能量值都不是任意的，而等于原子发生跃迁时这两个能级间的能量差根据氢原子的能级示意图知E2E110.2 eV，E3E112.09 eV，E4E112.75 eV，E5E113.06 eV，说明在1012.9 eV范围内的光子的照射下，能使基态的氢原子跃迁到第2、3、4能级，因此照射光中有3种频率的光子可能被吸收，选项A错误，B正确；观测到氢原子发射出6种不同波长的光，选项C错误，D正确答案BD5.氢原子部分能级的示意图如图所示，欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是()A用10
5、.2 eV的光子照射B用11 eV的光子照射C用14 eV的光子照射D用10 eV的光子照射解析由氢原子能级图算出只有10.2 eV为第2能级与基态之间的能级差，而大于13.6 eV的光子能使氢原子电离，选项A、C正确答案AC6现有1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)()A2 200 B2 000C1 200 D2 400解析处在量子数n4的激发态的1 200个氢原子分别跃迁到n3、2、1的轨道上的数目均为400个，此时发出1
6、 200个光子，量子数n3的激发态的400个氢原子分别跃迁到n2、1的轨道上的数目均为200个，发出光子数为400个，量子数n2的激发态的600个氢原子跃迁到n1的轨道上的数目为600个，发出光子数为600个，则发出的总光子数为1 2004006002 200(个)，所以选项A正确答案A7下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A光电效应实验 B伦琴射线的发现C粒子散射实验 D氢原子光谱的发现解析光电效应实验说明光具有粒子性，故A错误伦琴射线为电磁波，故B错误卢瑟福由粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C正确氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D错误答案C8氢原子从能量为Em的较高激发
7、态跃迁到能量为En的较低激发态，设真空中的光速为c，则()A吸收光子的波长为B辐射光子的波长为C吸收光子的波长为D辐射光子的波长为解析由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，由关系式hEmEn得.又有，故辐射光子的波长为，选项D正确答案D9已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量EnE1/n2，其中n2,3，.用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A BC D解析处于第一激发态时n2，故其能量E2，电离时释放的能量E0E2，而光子能量E，则解得，故C正确，A、B、D均错答案C10原子从一个能级跃迁到另一个较低能级时，有
8、可能不发射光子例如在某种条件下，铬原子的n2能级上的电子跃迁到n1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子已知铬原子的能级公式可简化表示为En，式中n1、2、3表示不同的能级，A是正的已知常数上述俄歇电子的动能是()A.A B.AC.A D.A解析由En，知原子从n2能级跃迁到n1能级时，有EE2E1，又W逸E4，由光电效应方程EkmEW逸EE4，代入数据：EkmA.答案C11.如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.623.11 eV，锌板的电子逸出功为3.34 eV，那么对氢原子在能
9、级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()A用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B用能量为11.0 eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C处于n2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D处于n3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E用波长为60 nm的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子解析氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光子能量大于锌板电子的逸出功3.34 eV，锌板能发生光电效应，选项A错误；n2能级的轨道能量3.4 eV，紫外线的最小能量为3.11 eV，则该氢原子只能吸收特定波段的紫外线，选项C错误答案BD
10、E二、非选择题12.根据卢瑟福的核式结构模型，画出了核外电子绕核运动时的分立轨道示意图如图所示，已知电子处于最内层轨道时原子能量的绝对值为E，若该电子吸收波长为的光子，则跃迁到最外层轨道，随后又立即辐射出一个光子，从而跃迁到中层轨道，此时原子能量的绝对值为E，求辐射光子的频率解析根据能量的转化与守恒定律有EEhh，可得.13.氢原子的能级示意图如图所示，有一群处于n4能级的氢原子如果原子从n2能级向n1能级跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：(1)这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？(2)从能级n4向n1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多
11、少？解析(1)共有3种频率的光能够使金属发生光电效应，分别从n3能级向n1能级、从n4能级向n1能级和从n2能级向n1能级跃迁释放的光子使金属产生光电效应(2)从n4能级跃迁到n1能级发出光子的能量EE4E112.75 eV该金属的逸出功W0E2E110.2 eV根据光电效应方程EEkW0可知光电子最大初动能EkEW02.55 eV.答案(1)3条(2)2.55 eV14.如图所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子问：(1)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？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图解析(1)氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射光子的频率应满足hEnE22.55 eV，EnhE20.85 eV，所以，n4，基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供EE4E112.75 eV.(2)辐射跃迁图如图所示答案(1)12.75 eV(2)见解析