2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步练习--第4章 原子结构拔高练

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2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步
综合拔高练
五年高考练
　　　　　　　　　　　　　　　
考点　氢原子光谱和玻尔的原子模型
1.(2023山东,1)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为ν1的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(　　)
A.ν0+ν1+ν3　　　　B.ν0+ν1-ν3　　
C.ν0-ν1+ν3　　　　D.ν0-ν1-ν3
2.(2023湖北,1)2022年10月,我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2 eV)。根据如图所示的氢原子能级图,可知此谱线来源于太阳中氢原子 (　　)
A.n=2和n=1能级之间的跃迁
B.n=3和n=1能级之间的跃迁
C.n=3和n=2能级之间的跃迁
D.n=4和n=2能级之间的跃迁
3.(2022广东,5)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En=,其中E1=-13.6 eV。图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是(　　)
A.红外线波段的光子　　　　
B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子　　　　
D.X射线波段的光子
4.(2019课标Ⅰ,14)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为 (　　)
A.12.09 eV
B.10.20 eV
C.1.89 eV
D.1.51 eV
三年模拟练
应用实践
1.(2023山东潍坊三模)已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量En=,其中n=2、3、4…,h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。有一氢原子处于n=3的激发态,在它向低能级跃迁时,可能辐射的光子的最大波长为 (　　)
A.-　　B.-　　C.-　　D.-
2.(2023山东潍坊联考)图甲给出了氢原子光谱中四种可见光谱线对应的波长,氢原子能级图如图乙所示。由普朗克常量可计算出这四种可见光的光子能量由大到小排列依次为3.02 eV、2.86 eV、2.55 eV、1.89 eV,则下列说法中正确的是 (　　)
甲
乙
A.Hα谱线对应光子的能量是最大的
B.Hγ光只能使处于n=2能级的氢原子向高能级跃迁并且还达不到电离状态
C.Hδ光是由处于n=5激发态的氢原子向低能级跃迁的过程中产生的
D.同一种介质中,Hδ的传播速度最大
3.(2023山东模拟预测)一群处于n=1(基态)的氢原子吸收频率为ν1、ν2的两种光子后,分别跃迁到n=m和n=p的两能级上(mA.ν1>ν2
B.按照玻尔原子理论的基本假设可知,处于m能级的氢原子的核外电子离原子核远一些
C.ν1、ν2、Em和Ep之间的关系式为Em-Ep=h(ν1-ν2)
D.大量处于m、p两能级的氢原子向低能级跃迁时,最多能辐射出种光子
迁移创新
4.(2023山东济宁三模)如图所示,铯133原子基态有两个超精细能级,从超精细能级2跃迁到超精细能级1发出光子的频率约为9.2×109 Hz,时间单位“秒”是根据该辐射光子的频率定义的。已知可见光波长范围约为400~700 nm,下列说法正确的是 (　　)
A.秒是国际单位制中的导出单位
B.铯133原子能够自发地从基态向激发态跃迁
C.该跃迁辐射出的光子频率大于可见光的频率
D.铯133原子从激发态向超精细能级1跃迁时,辐射光子的频率大于9.2×109 Hz
本章达标检测见增分测评卷
综合拔高练
五年高考练
1.D 2.A 3.A 4.A
1.D　利用图示能级关系及能级跃迁理论可知光子的能量关系是hν0=hν1+hν2+hν3,解得ν2=ν0-ν1-ν3,故选D。
2.A　由题意可知,探测到的光子能量为10.2 eV,则氢原子跃迁时对应的能级差ΔE=10.2 eV,由图可知,从n=2向n=1跃迁时对应的能级差符合要求,故A正确。
3.A　由氢原子能级公式En=知,E20=-3.4×10-2 eV,要使该能级的氢原子电离,需要吸收的光子能量为3.4×10-2 eV,对照电磁波谱可知,被吸收的光子是红外线波段的光子,故选项A正确。
4.A　由题图数据分析可知,氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内,所以处于基态(n=1)的氢原子最少也要跃迁到n=3能级,氢原子吸收的能量最少为ΔE=E3-E1=12.09 eV,故选A。
三年模拟练
1.D 2.B 3.C 4.D
1.D　氢原子在能级间跃迁辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差,能级差越大,辐射的光子能量越大,频率越大,波长越小。一群处于n=3激发态的氢原子,可释放出的光子频率种数为3种,据玻尔理论知在这3种频率的光子中,当氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时辐射的光子频率最小,波长最长,E2=,E3=,=E3-E2,则λ==-,所以一个处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时可能辐射的光子的最大波长为-,故A、B、C错误,D正确。
2.B　根据c=λν(c为光速)可知,波长越长,频率越小。由ε=hν可得,ν越大,能量越大,则Hα谱线对应的能量最小,Hδ谱线对应的能量最大,选项A错误;由图甲知,Hγ谱线的波长为434.0 nm,按照波长由短到长排序为第2,则对应光子的能量应为2.86 eV,根据hν=Em-En可知,能使n=2能级的氢原子向n=5能级跃迁,电离状态是指电子脱离原子核的状态,该光无法使原子达到E=0的状态,故无法实现电离,选项B正确;Hδ谱线的波长最短,频率最大,对应的光子能量应为3.02 eV,n=5能级以下没有相应的能级差等于该数值,选项C错误;Hδ谱线的波长最短,频率最大,折射率最大,根据v=可知,同一种介质中,Hδ的传播速度最小,D错误。
3.C　由于m4.D　秒是时间的单位,是国际单位制中的基本单位之一,A错误;基态是原子最稳定的状态,所有原子都不能自发地从基态跃迁到激发态,只能在吸收了特定的能量后,从基态跃迁到激发态,B错误;从超精细能级2跃迁到超精细能级1发出光子的频率约为9.2×109 Hz,根据λ== m=3.26×107 nm,可知该光的频率小于可见光的频率,C错误;铯133原子从激发态向超精细能级1跃迁时,辐射光子的能量大于从超精细能级2跃迁到超精细能级1发出光子的能量,根据E=hν可知从激发态向超精细能级1跃迁时,辐射光子的频率大于9.2×109 Hz,D正确。故选D。
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