高中物理人教版5第十八章原子結(jié)構(gòu)單元測(cè)試 第18章第4節(jié)

第十八章第四節(jié)基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．(邢臺(tái)一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))根據(jù)玻爾理論，在氫原子中，量子數(shù)n越大，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140316)()A．電子軌道半徑越小 B．核外電子運(yùn)動(dòng)速度越大C．原子能級(jí)的能量越小 D．電子的電勢(shì)能越大答案：D解析：在氫原子中，量子數(shù)n越大，電子的軌道半徑越大，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)知，r越大，v越小，則電子的動(dòng)能減小，因?yàn)榱孔訑?shù)增大，原子能級(jí)的能量增大，動(dòng)能減小，則電勢(shì)能增大，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。2．如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，A、B、C分別表示電子在三種不同能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子，其中eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140317)()A．頻率最大的是A B．波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是CC．頻率最大的是C D．波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是B答案：B解析：由ΔE＝hν＝eq\f(hc,λ)可知，B頻率最大，C波長(zhǎng)最長(zhǎng)。3．(江蘇鹽城市2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示是某原子的能級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光。在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140318)()答案：C解析：設(shè)a、b、c三種光的波長(zhǎng)分別為λa、λb、λc，則heq\f(c,λa)＝E3－E1heq\f(c,λb)＝E3－E2heq\f(c,λc)＝E2－E1所以λb>λc>λa，因此按波長(zhǎng)依次增大由左向右為a、c、b，即選項(xiàng)C正確。4．(新疆農(nóng)大附中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)已知金屬鈣的逸出功為，氫原子的能級(jí)圖如圖所示。一群氫原子處于量子數(shù)n＝4能級(jí)狀態(tài)，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140319)()A．氫原子可能輻射6種頻率的光子B．氫原子可能輻射5種頻率的光子C．有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)D．有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)答案：AC解析：根據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6知，氫原子可能輻射6種頻率的光子，故A正確，B錯(cuò)誤。金屬鈣的逸出功為，只有n＝4躍遷到n＝1，n＝3躍遷到n＝1，n＝2躍遷到n＝1所輻射的光子能量大于逸出功，才能發(fā)生光電效應(yīng)。故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。5．若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來(lái)，此電磁輻射就是原子的特征X射線。內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制，其中的一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時(shí)，將躍遷時(shí)釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子)。214Po的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，可將能量E0＝MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，以K、L、M標(biāo)記原子中最靠近核的三個(gè)電子層)使其電離。實(shí)驗(yàn)測(cè)得從214Po原子的K、L、M層電離出的電子的動(dòng)能分別為Ek＝，EL＝MeV，EM＝MeV。則可能發(fā)射的特征X射線的能量為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140320)()A．MeV B．MeVC．MeV D．MeV答案：AC解析：當(dāng)發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)，釋放的X射線的能量可能值為EL－EK＝MeV，EM－EL＝MeV，EM－EK＝MeV，選項(xiàng)A、C正確。二、非選擇題6．(遼寧撫順六校聯(lián)合體2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。用光子能量為的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射的不同波長(zhǎng)的光有________種，其中最短波長(zhǎng)為________m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字，已知普朗克常量h＝×10－34J·s)eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140321)答案：10×10－8解析：用的光照射可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到n＝5的激發(fā)態(tài)，所以可能發(fā)出的光子有10種。其中波長(zhǎng)最短的是：heq\f(c,λ)＝E5－E1，λ＝eq\f(hc,E5－E1)，代入數(shù)據(jù)得λ＝×10－8m。7．如圖所示，氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，輻射出能量為的光子。問(wèn)最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140322)答案：解析：氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，滿足：hν＝En－E2＝En＝hν＋E2＝－，所以n＝4基態(tài)氫原子要躍遷到n＝4的能級(jí)，應(yīng)提供ΔE＝E4－E1＝的能量。躍遷圖如圖所示。能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．(江蘇泰州二中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線，且ν3>ν2>ν1，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)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：頻率為ν0的光照射處于基態(tài)的氫原子后，能觀測(cè)到三種不同頻率的光子，意味著吸收頻率為ν0的光子后，氫原子處于第二激發(fā)態(tài)，從能級(jí)圖可以判斷ΔE3＝ΔE2＋ΔE1。又由公式hν＝ΔE，則有ν3＝ν2＋ν1，B項(xiàng)正確。2．氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖所示，不同色光的光子能量如下表所示。色光紅橙黃綠藍(lán)－靛紫光子能量范圍(eV)～2．00～2．07～2．14～2．53～2．76～3．10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見(jiàn)光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140324)()A．紅、藍(lán)－靛 B．黃、綠C．紅、紫 D．藍(lán)－靛、紫答案：A解析：由題表可知處于可見(jiàn)光范圍的光子的能量范圍為～，處于某激發(fā)態(tài)的氫原子能級(jí)躍遷時(shí)：E3－E2＝－eV＝，此范圍為紅光。E4－E2＝－eV＝，此范圍為藍(lán)－靛光，故本題正確選項(xiàng)為A。3．氫光譜在可見(jiàn)光的區(qū)域內(nèi)有4條譜線，按照在真空中波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的順序，這4條譜線分別是Hα，Hβ，Hγ和Hδ，它們都是氫原子的電子從量子數(shù)大于2的可能軌道上躍遷到量子數(shù)為2的軌道時(shí)所發(fā)出的光，下列判斷錯(cuò)誤的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140325)()A．電子處于激發(fā)態(tài)時(shí)，Hα所對(duì)應(yīng)的軌道量子數(shù)大B．Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量C．對(duì)于同一種玻璃，4種光的折射率以Hα為最小D．對(duì)同一種金屬，Hα能使它發(fā)生光電效應(yīng)，Hβ，Hγ，Hδ都可以使它發(fā)生光電效應(yīng)答案：A解析：由E＝heq\f(c,λ)，知波長(zhǎng)長(zhǎng)，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對(duì)應(yīng)的軌道量子數(shù)最小，A錯(cuò)誤。4．(河北衡水中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期調(diào)研)如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，鋅的逸出功是，那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過(guò)程中發(fā)射或吸收光子的規(guī)律認(rèn)識(shí)正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140326)()A．用能量為的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離B．一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷所輻射的光中，有3種不同頻率的光能使鋅發(fā)生光電效應(yīng)C．一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為D．用能量為的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)答案：ABC解析：用能量為的光子照射，氫原子可以從基態(tài)躍遷到無(wú)窮遠(yuǎn)，多余的能量轉(zhuǎn)化為電離后的動(dòng)能，故A正確。一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，輻射光子種類數(shù)目為6種，其中有3種大于，故B正確；一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)輻射光子最大能量為，克服逸出功后剩余的動(dòng)能即為最大值，故C正確；當(dāng)氫原子吸收的光子能量剛好等于能級(jí)差時(shí)，氫原子會(huì)躍遷到對(duì)應(yīng)的高能級(jí)上去。由于沒(méi)有任何一個(gè)高能級(jí)與基態(tài)的能級(jí)差等于，而且又不足以躍遷到無(wú)窮遠(yuǎn)發(fā)生電離，所以用能量為的光子照射，不能使處于基態(tài)的氫原子躍遷，故D錯(cuò)誤，故選A、B、C。二、非選擇題5．氫原子從能級(jí)A躍遷到能級(jí)B時(shí)，輻射出波長(zhǎng)為λ1的光子，從能級(jí)A躍遷到能級(jí)C時(shí)，輻射出波長(zhǎng)為λ2的光子。若λ1>λ2，則氫原子從能級(jí)B躍遷到能級(jí)C時(shí)，將________光子，光子的波長(zhǎng)為________。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140327)答案：輻射λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)解析：heq\f(c,λ1)＝EA－EB，heq\f(c,λ2)＝EA－EC，則原子從能級(jí)B躍遷到能級(jí)C時(shí)，EB－EC＝heq\f(c,λ2)－h(huán)eq\f(c,λ1)。因?yàn)棣?>λ2，故EB－EC>0，則輻射光子，由heq\f(c,λ)＝heq\f(c,λ2)－h(huán)eq\f(c,λ1)，得λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)。6．氫原子能級(jí)圖如下圖所示，由能級(jí)圖求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140328)(1)如果有很多氫原子處于n＝3的能級(jí)，在原子回到基態(tài)時(shí)，可能產(chǎn)生哪幾種躍遷？出現(xiàn)幾種不同光譜線？(2)如果用動(dòng)能為11eV的外來(lái)電子去激發(fā)處于基態(tài)的氫原子，可使氫原子激發(fā)到哪一個(gè)能級(jí)上？(3)如果用能量為11eV的外來(lái)光去激發(fā)處于基態(tài)的氫原子，結(jié)果又如何？答案：(1)出現(xiàn)三種光譜線(2)n＝2的能級(jí)(3)不能使氫原子激發(fā)解析：(1)對(duì)于處于n＝3的很多氫原子而言，在它們回到n＝1的基態(tài)時(shí)，可能觀測(cè)到三條不同頻率的光譜線，其頻率分別為×1015Hz、×1014Hz、×1015Hz(2)從氫原子能級(jí)圖可以推算出：氫原子從n＝1的能級(jí)激發(fā)到n＝2的能級(jí)時(shí)所需吸收的能量ΔE21＝E2－E1＝－－(－eV＝如果氫原子從n＝1的能級(jí)激發(fā)到n＝3的能級(jí)，那么所需吸收的能量為ΔE31