热点50 能级+原子结构 --高考物理50热点冲刺精练（名师解析）

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2024高考物理50热点冲刺训练
热点50 能级+原子结构
1.（2024湖南名校3月适应性训练）根据玻尔理论，电子在第n轨道运动时氢原子的能量En和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E1满足关系式。如图为氢原子的能级图。巴耳末线系的谱线是氢原子的电子从n>2的能级返回n=2能级时释放出的谱线，赖曼线系的谱线是氢原子的电子从n>1的能级跃迁至n=1能级的一系列光谱线。则赖曼线系能量最小的光子与巴耳末线系能量最大的光子的能量差约为（ ）
A.10.2eV B.6.8eV C.3.4eV D.0.54eV
【参考答案】B
【名师解析】赖曼线系的光子中，从n2能级跃迁到n1基态释放的能量最小，
即为
巴耳末线系的光子中，从n能级跃迁至n2能级释放的能量最大，
即为
所以有，B正确，ACD错误。
2．(2024河南漯河高中质检)英国物理学家卢瑟福用粒子轰击厚度为微米的金箔，发现少数粒子发生较大偏转。如图所示，甲、乙两个粒子从较远处（规定电势为零）分别以相同的初速度轰击金箔，实线为两个粒子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，两轨迹的交点为a，虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨迹与该圆的交点分别为b、c。忽略其他原子核及粒子之间的作用，两粒子从较远处运动到b、c两点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电场力对甲、乙两个粒子做的功一定相同
B．两个粒子经过a点时加速度一定不同
C．乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能
D．电场力对甲粒子冲量的大小一定等于对乙粒子冲量的大小
【参考答案】AC
【名师解析】
两粒子从较远处运动到b、c两点的过程中，由于b、c两点在以场源电荷为圆心的圆上，而以场源电荷为圆心的圆都属于等势面，即b、c两点的电势相等，因此可得两粒子在b、c两点的电势能
由题意较远处（规定电势为零），设两粒子的初速度为，达到b、c两点时的速度大小分别为、，则由能量守恒有
可得
设电场力对甲乙两粒子所做的功分别为、，则根据动能定理有
可得
故A正确；
B．两个粒子经过a点时所受电场力相同，由牛顿第二定律可知，两个粒子在a点时的加速度相同，故B错误；
C．沿着电场线的方向电势降低，则可知离正的点电荷越近电势越高，因此有
而乙离子带正电，带正电的离子在电势越高的地方电势能越大，由此可知乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能，故C正确；
D．根据以上分析可知，甲乙两离子在b、c两点处的速度大小相等，但方向不同，而根据动量定理
该式为矢量式，甲乙两粒子速度变化量为两粒子初末速度的矢量变化量，根据矢量运算法则可知，两粒子速度变化量的大小、方向均不同，因此电场力对甲粒子冲量的大小一定不等于对乙粒子冲量的大小，故D错误。故选AC。
3. (2024年3月福建泉州质检)氢原子能级结构如图所示，一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁，会发出不同频率的光，下列说法正确的是（　　）
A. 这群氢原子最多可以发出6种频率的光
B. 这群氢原子最多可以发出4种频率的光
C. 从能级跃迁到能级发出的光子能量最大
D. 从能级跃迁到能级发出的光子能量最大
【参考答案】AC
【名师解析】一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁，这群氢原子最多可以发出不同频率的光的数目为：，A正确，B错误；一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁，根据波尔理论有：，可知，越小，发出的光子能量越大，即从能级跃迁到能级发出的光子能量最大，C正确，D错误。
4．(2024海南高考模拟6)如图所示为氢原子能级图，下列说法正确的是（ ）
A．处于能级的氢原子，跃迁到能级时辐射光子的频率最小
B．处于能级的氢原子，跃迁到能级时辐射光子的波长最长
C．处于基态的氢原子，吸收两个能量均为的光子，能跃迁到能级
D．处于基态的氢原子，吸收能量为的光子，能跃迁到和能级之间
【参考答案】B
【名师解析】辐射光子的能量，可知从能级跃迁到能级时辐射光子的频率最大，从能级跃迁到能级时辐射光子的波长最长，A错误，B正确；当原子吸收光子时会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道，吸收光子的能量必须等于前后两能级之差，C、D错误。
5. （2024安徽部分学校期末）用光子能量为12.09eV的光去照射一群处于基态的氢原子，受激发后的氢原子向低能级跃迁时，释放的光子中能使逸出功为4.54eV的金属钨产生光电效应的有几种（ ）
A. 1种 B. 2种 C. 3种 D. 4种
【参考答案】B
【名师解析】
用能量为12.09eV的光子去照射处于基态的一群氢原子，则
受激发后的氢原子跃迁到n=3能级，向低能级跃迁时产生3种不同能量的光子，能量分别为
所以只有2种频率的光子，能使逸出功为4.54eV的金属钨产生光电效应。
故B正确。
6. （2024河北沧州市1月质检）来自氢原子所发射的光谱线中有4种波长的光是可见光，其波长分别为：410nm、434nm、486nm和656nm。它们是氢原子中的电子吸收光子能量跃迁至能级较高的激发态后，再向n=2的能级跃迁时释放出的谱线。对相关信息说法正确的是（　　）
A. 氢原子只能通过吸收光子才能跃迁至能级较高的激发态
B. 氢原子处于n=2能级时为基态
C. 氢原子可以吸收任何能量的光子而发生能级跃迁
D. 这四种光子中410nm的光子能量最大
【参考答案】D
【名师解析】
A．氢原子可以通过吸收光子或者实物粒子轰击进入能级较高的激发态，故A错误；
B．氢原子处于能级时为基态，故B错误；
C．氢原子从低能级向高能级跃迁，所吸收的光子能量应该是两能级的差值，故C错误；
D．根据光子能量公式
可知波长越短能量越大，故D正确。
7. （2024河北金科1月大联考）光刻机是生产芯片的核心设备，为了提高分辨率，目前世界上生产的光刻机主要利用紫外线作为光源，已知紫外线的光子能量范围为3eVA. 辐射的光子中有2种不同频率的紫外线
B. 辐射的光子中有4种不同频率的紫外线
C. 紫外线从真空进入某种液体后，光子能量减小
D. 紫外线从真空进入某种液体后，波长更短，分辨率更高
【参考答案】D
【名师解析】
根据能级跃迁知识，从n=4能级跃迁到n=3能级、从n=4能级跃迁到n=2能级、从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量均小于3eV，而从n=4能级跃迁到n=1能级、从n=3能级跃迁到n=1能级、从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量均大于3eV，所以氢原子辐射的光子中，有三种频率的光子为紫外线，故AB错误；
紫外光从真空进入某种液体后，频率不变，光子能量不变，波长更短，更不容易衍射，分辨率更高，C错误，D正确。
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8. （2024全国名校联盟大联考）太阳发射出的高能带电粒子击穿大气层，并与大气中的分子和原子相碰撞，使被撞击的分子和原子处于激发状态，恢复常态时，其激发的能量就以光能的形式发射出来，从而形成了绚丽多彩的极光。受大地磁爆影响，2023年12月1日北京上空罕见地出现了极光，已知此次出现的深红色极光波长约为630nm，真空中的光速为，则（　　）
A. 极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的
B. 大气层中的分子和原子可以吸收任意大小的能量发生跃迁
C. 深红色极光的频率约为
D. 对极光进行光谱分析可以推测太阳的物质组成
【参考答案】A
【名师解析】
．根据题意可知，极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的，故A正确；
．由玻尔原子理论可知，大气层中的分子和原子只能吸收特定大小的能量发生跃迁，而不是任意大小的能量，故B错误；
．根据题意，由公式可得，深红色极光的频率约为
故C错误；
．对极光进行光谱分析可以推测地球大气的物质组成，无法推测太阳的物质组成，故D错误。
9. （2024河北部分学校期末联考）如图所示为氢原子能级示意图，铝的逸出功为4.2eV。现用某单色光照射大量处于能级的氢原子，这些氢原子释放出6种不同频率的光，用产生的光线照射铝板。下列说法中正确的是（　　）
A. 氢原子被该单色光照射后跃迁到的激发态
B. 直接用该单色光照射铝板，能够发生光电效应
C. 氢原子释放出来的6种光中有4种可以使铝板发生光电效应
D. 从铝板逃逸出来的光电子的最大初动能为8.55eV
【参考答案】D
【名师解析】
该单色光照射氢原子后释放6种不同频率的光，故氢原子被照射后跃迁到的激发态，故A错误；
由前面分析可知该单色光的光子能量
所以直接用该单色光照射铝板，不能发生光电效应，故B错误；
由前面分析可知当氢原子从不同激发态向基态跃迁时释放出的光都可以使铝板发生光电效应，所以应该有三种不同频率的光，故C错误；
当用氢原子从跃迁到基态释放出来的光照射铝板时，从铝板逃逸出来的光电子的初动能最大，此时光子的能量
由爱因斯坦光电效应方程有
故D正确。
10. （2024重庆乌江新高考协作体一模）光镊技术可以用来捕获、操控微小粒子(目前已达微米级)．激光经透镜后会聚成强聚焦光斑，微粒一旦落入会聚光的区域内，就有移向光斑中心的可能，从而被捕获．由于光的作用使微粒具有势能，光斑形成了一个类似于“陷阱”的能量势阱，光斑中心为势能的最低点．结合以上信息可知，关于利用光镊捕获一个微小粒子的情况，下列说法正确的是
A. 微粒被捕获时，受到激光的作用力一定沿着激光传播的方向
B. 微粒被捕获时，受到激光的作用力一定垂直激光传播的方向
C. 微粒向光斑中心移动时，在能量势阱中对应的势能可能增大
D. 被捕获的微粒在获得较大的速度之后，有可能逃离能量势阱
【参考答案】D
【名师解析】.微粒被捕获时，受到激光的作用力朝着激光焦点的方向，故A错误；
.微粒被捕获时，受到激光的作用力朝着激光焦点的方向，故B错误；
.由题干可知，光斑中心为势能的最低点，所以微粒向光斑中心移动时，在能量势阱中对应的势能不能增大，只能减小，故C错误；
.根据能量守恒，较大的初速度对应较大初动能，可以让微粒逃离能量势阱，故D正确．
11. （2024江西宜春市一中质检）氢原子钟是一种精密的时钟，它利用了原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图所示为氢原子能级的示意图，结合玻尔理论，判断下列说法正确的是（　　）
A. 使能级氢原子电离至少要12.75eV的能量
B. 氢原子的核外电子在距原子核较近的地方出现的概率较小
C. 大量处于能级的氢原子辐射出的光子中波长最长的光子能量为0.66eV
D. 用动能为14eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使其跃迁到激发态
【参考答案】C
【名师解析】
由题图可知，使能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量，故A项错误；
氢原子处于低能级时出现的概率较大，即氢原子的核外电子在距原子核较近的地方出现的概率较大，故B项错误；
大量处于能级的氢原子辐射出的光子中波长最长的光子能量最小为
故C项正确；
由题图可知，若要使处于基态的氢原子电离需要能量13.6eV，所以用动能为14eV的电子轰击处于基态的氢原子，可以使其跃迁到激发态，故D项错误。
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