物理人教版高考复习精练与解析——原子结构氢原子光谱10432.pdf

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1、 第 2 讲 原子结构 氢原子光谱 1.(氢原子跃迁)(2019 年山西平遥中学模拟)如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级时,辐射出光子 a;从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时,辐射出光子 b。以下判断正确的是()。A.在真空中,光子 a 的波长大于光子 b 的波长 B.光子 b 可使氢原子从基态跃迁到激发态 C.光子 a 可能使处于 n=4 能级的氢原子电离 D.大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射 2 种不同的谱线【解析】氢原子从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级的能级差小于从n=3 能级跃迁到 n=2 能级时的能级差,根据 Em-En

2、=h知,光子a 的能量小于光子 b 的能量,所以光子 a 的频率小于光子 b 的频率,光子 a 的波长大于光子 b的波长,A项正确;光子 b 的能量小于基态与任一激发态的能级差,所以不能被基态的原子吸收,B项错误;根据 E4-E3=0.66 eV,可知光子 a 的能量小于 n=4 能级氢原子的电离能 0.85 eV,所以不能使处于 n=4 能级的氢原子电离,C项错误;大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射 3 种不同的谱线,D项错误。【答案】A 2.(粒子散射实验)(2019 年海南华侨中学 1 月考试)卢瑟福通过 粒子散射实验,判断出原子中心有一个很小的核,并由此提出了原子的核

3、式结构模型。如图所示的平面示意图中两条线表示 粒子运动的轨迹,则沿所示方向射向原子核的 粒子可能的运动轨迹是()。A.轨迹 a B.轨迹 b C.轨迹 c D.轨迹 d【解析】粒子带正电,因此 粒子靠近核时,与核间有斥力,沿方向射向原子核的 粒子比沿方向的 粒子离核近,与核的作用强,因此 粒子沿方向进入后与核作用向外侧散射的偏转角应该比沿的大,故 A项正确。【答案】A 3.(原子跃迁与其他知识综合)(2019 年衡水质检)(多选)如图所示是氢原子光谱的两条谱线,图中给出了谱线对应的波长及氢原子的能级图,已知普朗克常量 h=6.6310-34 Js,则()。A.H谱线对应光子的能量小于 H谱线对

4、应光子的能量 B.若两种谱线对应光子都能使某种金属发生光电效应,则 H谱线对应光子照射到该金属表面时,形成的光电流较小 C.H谱线对应光子的能量为 1.89 eV D.H谱线对应的光子是氢原子从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级发出的【解析】H波长大于 H波长,故 H的频率较小,H谱线对应光子的能量小于 H谱线对应光子的能量,A项正确;光电流与光的强度有关,B项错误;H谱线对应光子的能量 E=h3.0310-19 J=1.89 eV,C 项正确;E4-E3=0.66 eV,D 项错误。【答案】AC 4.(氢原子跃迁)(2019 年辽宁沈阳市第二中学模拟)“北斗三号”采用星载氢原子钟,其精度比“

5、北斗二号”的星载铷原子钟提高一个数量级。如图所示为氢原子的部分能级图,以下判断正确的是()。A.处于 n=3 能级的氢原子可以辐射任意频率的光子 B.欲使处于基态的氢原子被激发,可用 12.09 eV 的光子照射 C.当氢原子从 n=5 的状态跃迁到 n=3 的状态时,要吸收光子 D.用 n=2 能级跃迁到 n=1 能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为 6.34 eV)时不能发生光电效应【解析】根据C32=3 知,这些 n=3能级的氢原子可以辐射出三种不同频率的光子,A项错误;3 能级和 1 能级的能量之差为12.09 eV,所以 12.09 eV 的光子能被基态吸收,跃迁到 n=3 能级,B项

6、正确;氢原子从高能级跃迁到低能级时放出光子,C项错误;从n=2 能级跃迁到 n=1 能级辐射出的光子的能量 E=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6)eV=10.2 eV6.34 eV,而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功,故可以发生光电效应,D项错误。【答案】B 5.(氢原子跃迁与其他知识综合)(2019 年江苏常州模拟考试)(多选)图示为氢原子的能级图。现有大量处于 n=3 激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是()。A.这些氢原子总共可辐射出 6 种不同频率的光 B.用氢原子由 n=3 能级跃迁到 n=1 能级产生的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发

7、生光电效应 C.氢原子由 n=3 能级跃迁到 n=2 能级产生的光波长最长 D.这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为 10.2 eV【解析】根据C32=3 知,这些氢原子可辐射出三种不同频率的光子,A项错误。氢原子由 n=3 能级向 n=1 能级跃迁时辐射的光子能量最大,频率最大,最大能量为 13.6 eV-1.51 eV=12.09 eV,由光电效应条件可知,能使逸出功为 6.34 eV 的金属铂发生光电效应,B项正确,D项错误。氢原子由 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射的光子能量最小,则产生的光波长最长,C项正确。【答案】BC 6.(氢原子跃迁与其他知识综合)(2019 年吉林一中

8、月考)(多选)氢原子能级图的一部分如图所示,a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径,设在 a、b、c三种跃迁过程中,放出光子的能量和波长分别是 Ea、Eb、Ec和 a、b、c,则()。A.b=a+c B.1=1+1 C.b=a c D.Eb=Ea+Ec【解析】Ea=E3-E2,Eb=E3-E1,Ec=E2-E1,所以 Eb=Ea+Ec,D项正确;由=得 a=3-2,b=3-1,c=2-1,取倒数后得到1=1+1,B项正确。【答案】BD 1.(2016 年海南卷,T17)(多选)下列说法正确的是()。A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程 B.康普顿效应表明光子只具有能

9、量,不具有动量 C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D.卢瑟福根据 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长【解析】爱因斯坦提出了光子假说,建立了光电效应方程,故 A项正确;康普顿效应表明光不仅具有能量,还具有动量,故 B项错误;玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律,故 C项正确;卢瑟福根据 粒子散射实验提出了原子核式结构模型,故 D项正确;微观粒子的德布罗意波长=,其中 p 为微观粒子的动量,故动量越大,对应的波长就越短,E 项错误。【答案】ACD 2.(2015 年浙江卷自选,T14)以下说法正确的是()。A.所

10、有原子核中的质子数和中子数都相等 B.在核反应中,质量数守恒、电荷数守恒 C.氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出 射线 D.只要光照射金属电极的时间足够长,就能发生光电效应【解析】原子核中的质子数和中子数不一定相等,例如一种元素可能有多种同位素,即质子数相同,但中子数不同,A项错误。在核反应中,虽然有质量亏损,但质量数、电荷数仍然守恒,B 项正确。射线是原子核反应中伴随着 或 射线产生的,C 项错误。光电效应能否发生只与照射光的频率有关,与照射时间无关,D项错误。【答案】B 3.(2014 年全国卷,T35)(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合

11、历史事实的是()。A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D.卢瑟福通过 粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的,并测出了该粒子的比荷【解析】密立根通过油滴实验测出了基本电荷的电荷量,A项正确;卢瑟福通过 粒子散射实验建立了原子核式结构模型,并发现了原子中心有一个核,B、D两项错误;居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素,并因此获得了诺贝尔奖,C项正确;汤姆孙通过研究阴极射线,发现了电子,并测出了电子的比荷,E项正确。【答案】ACE