高考物理总复习鸭部分第4讲原子结构氢原子光谱课时作业新人教版选修3_5

【与名师对话】高考物理总复习选考部分第4讲原子结构氢原子光谱课时作业新人教版选修3-51．(2022·武昌区期末)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(　　)A．原子的中心有个核，叫作原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D．带负电的电子在核外绕着核旋转解析：卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫作原子核；原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．由此可见，选项B错误，A、C、D正确．答案：ACD2．(2022·银川一中模拟)氢原子辐射出一个光子后，则(　　)A．电子绕核旋转的半径增大　　B．电子的动能增大C．电子的电势能增大D．原子的能级值增大解析：氢原子辐射出一个光子后，原子从高能级跃迁到低能级，能级值变小，电子绕核旋转的半径减小，库仑力对电子做正功，因此，电子的动能变大，电势能变小，选项B正确．答案：B3．(2022·衡水中学调研)α粒子散射实验中，使α粒子发生散射的原因是(　　)A．α粒子与原子核外电子碰撞B．α粒子与原子核发生接触碰撞C．α粒子发生明显衍射D．α粒子与原子核的库仑斥力作用解析：α粒子与原子核外电子的作用是很微弱的．由于原子核的质量和电荷量很大，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子发生散射的原因是库仑斥力的作用，选项D正确．答案：D4．(2022·锦州模拟)光子的发射和吸收过程是(　　)A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，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能级，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hν＝Em－En(m>n)，故选项C、D正确．4\n答案：CD5.(2022·江苏卷)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(　　)解析：根据玻尔的原子跃迁公式h＝Em－En可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确．答案：C6．(2022·湖北省八校高三联考)如图所示为氢原子的能级图．让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出3种不同频率的单色光，照射氢原子的单色光的光子能量为E1，用这种光照射逸出功为4.54eV的金属表面时，逸出的光电子的初动能是E2则关于E1，E2的可能值正确的是(　　)A．E1＝12.09eV，E2＝8.55eVB．E1＝13.09eV，E2＝7.55eVC．E1＝12.09eV，E2＝7.55eVD．E1＝12.09eV，E2＝3.55eV解析：据方程：Ek0≤hν－W,hν－W＝12.09ev－4.54eV＝7.55eV，Ek0≤7.55eV，所以CD正确．答案：CD7．(2022·江门佛山两市普通高中高三教学质量检测)氢原子的能级如右图．某光电管的阴极由金属钾制成，钾的逸出功为2.25eV.处于n＝4激发态的一群氢原子，它们向各较低能级跃迁时，哪两能级间跃迁产生的光子不能使光电管产生光电子(　　)A．从n＝4向n＝3跃迁B．从n＝3向n＝1跃迁4\nC．从n＝4向n＝1跃迁D．从n＝2向n＝1跃迁解析：处于激发态的氢原子在向较低激发态或基态跃迁时，释放光子的能量等于两能级间的能量差，而只有光子的能量大于或等于2.25eV的光子才能使金属钾发生光电效应，选项A正确．答案：A8．(2022·江苏省南京市四校高三阶段调研)如图所示为氢原子的能级示意图．现用能量介于10～12.9eV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E2－E1＝10.2eV，E3－E1＝12.09eV，E4－E1＝12.75eV，E5－E1＝13.06eV，说明在10～12.9eV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：BD9．(2022·淮安调研)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(　　)A．ν0<ν1B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D.＝＋解析：大量处于基态的氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n＝3的能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，hν3＝hν2＋hν1，解得：ν3＝ν2＋ν1，选项B正确．答案：B10．若氢原子的基态能量为E(E<0)，各个定态的能量值为En＝(n＝1,2,3…)，则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为________；若有一群处于n＝2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为________(结果均用字母表示)．解析：若氢原子的基态能量为E(E<0)，各个定态的能量值为En＝(n＝1,2,3…)，则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，电子需吸收能量跃迁到无穷远处，所需的最小能量为0－E＝－E；处于n＝2能级的氢原子，辐射光子的能量为－E4\n，所以要使某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为－E.答案：－E　－E11．(2022·郑州质量预测)光子不仅具有能量E＝hν，而且像实物粒子一样具有大小为p＝＝的动量．如果氢原子能级可用如下公式来描述：En＝－(2.18×10－18J)，n＝1,2,3…，其中Z为原子序数．已知电子电荷量取1.60×10－19C．则氢原子第一激发态的能量为________，为使处于基态的氢原子进入激发态，入射光子所需的最小能量为________．氢原子从第一激发态跃迁回基态时，如果考虑到原子的反冲，辐射光子的频率________(填“小于”或“大于”)不考虑原子的反冲时辐射光子的频率．解析：第一激发态E2＝－()J＝－3.4eV.由能级跃迁公式：hν＝Em－En，从基态跃迁至第一激发态，所需光子的最小能量为E最小＝E2－E1＝10.2eV.不考虑氢原子反冲时，辐射光子的频率为：hν0＝E最小＝E2－E1.考虑氢原子反冲时，设反冲的动能为mv2，辐射的光子能量为hν.由能量守恒：hν0＝hν＋mv2，可见辐射光子的频率降低了．答案：－3.4eV　10.2eV　小于12.(2022·石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应．已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为mH＝1.67×10－27kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n＝5的能级状态．(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p＝表示(h为普朗克常量，ν为光子频率，c为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率．(保留三位有效数字)解析：(1)可以有n＝C＝10种不同频率的光辐射．(2)由题意知氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级时，氢原子具有最大反冲速率．氢原子发生跃迁时辐射出的光子能量为E＝ΔE＝|E5－E1|开始时，将原子(含核外电子)和即将辐射出去的光子作为一个系统，由动量守恒定律可得：mHvH－p光＝0光子的动量p光＝，E＝hν氢原子速度为vH＝，所以vH＝4.17m/s答案：(1)10　(2)4.17m/s4