2017-2018学年下学期高二物理人教版（期中复习）每日一题2018年4月20日+原子能级问题及跃迁方式
文档属性
| 名称 | 2017-2018学年下学期高二物理人教版（期中复习）每日一题2018年4月20日+原子能级问题及跃迁方式 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 439.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-04-18 17:28:09 | ||
图片预览
文档简介
4月20日 原子能级问题及跃迁方式
考纲要求：Ⅰ
难易程度：★★★☆☆
如图所示，一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1>ν2>ν3，则
A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1
B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2
C．ν1=ν2+ν3
D．hν1=hν2+hν3
【参考答案】ACD
【试题解析】原子从最高能级直接跃迁到最低能级辐射的能量和从最高能级逐级向低能级跃迁辐射的能量的和相同。而从最高能级直接跃迁到最低能级辐射的能量和从基态跃迁到最高能级吸收的能量相同。根据玻尔理论列式求解。处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发向低能级跃迁并发射光子，其发射光子的种类，解得：n=3，可知处于基态的氢原子吸收某种光子后，跃迁到n=3的激发态。根据玻尔理论可知，被氢原子吸收的光子的能量为，A正确，B错误；根据玻尔理论得知，氢原子从n=3直接跃迁到基态时辐射的能量为，从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态辐射的能量为，从n=2的激发态跃迁到基态辐射的能量为，根据能级关系可知：，则得：，则得：，故CD正确。
【知识补给】
原子能级问题及跃迁方式
一、氢原子的能级、能级公式
1．氢原子的能级
能级图如图所示
2．氢原子的能级和轨道半径
（1）氢原子的能级公式：En=E1（n=1，2，3，···），其中E1为基态能量，其数值为E1=–13.6 eV。
（2）氢原子的半径公式：rn=n2r1（n=1，2，3，···），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1=0.53×10–10 m。x/k.+-w
二、对原子跃迁条件的理解
1．原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子。只有当一个光子的能量满足hν=E末–E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末–E初时都不能被原子吸收。
2．原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差。
3．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差。两种情况有所区别。
特别提醒：原子的总能量Ekn随r的增大而减小，又En随n的增大而增大，故Epn随n的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大。
处于基态的氢原子吸收一个光子后，则下列说法错误的是
A．电子绕核旋转半径增大
B．电子的动能增大
C．氢原子的电势能增大
D．氢原子的总能量增加
用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据如图所示的氢原子的能级图可以判断，Δn和E的可能值为
A．Δn=1，13.22 eVB．Δn=2，13.22 eVC．Δn=1，12.75 eVD．Δn=2，12.75 eV如图所示，氢原子的能级图。用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射不同波长的光有多少种
A．15 B．10
C．4 D．1
氢原子的能级如图所示，下列说法正确的是
A．用能量为12.11 eV的光照射一个基态氢原子，最多能辐射出2种不同频率的光子
B．用能量为12.09 eV的光照射一群基态氢原子，最多能辐射出4种不同频率的光子
C．用能量为12.75 eV的光照射一个基态氢原子，最多能辐射出3种不同频率的光子
D．用能量为12.75 eV的光照射一群基态氢原子，最多能辐射出5种不同频率的光子
图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2能级时的辐射光，则谱线b可能是氢原子_____时的辐射光。（填选项前的字母）
A．从n=5的能级跃迁到n=3的能级
B．从n=4的能级跃迁到n=3的能级
C．从n=5的能级跃迁到n=2的能级
D．从n=3的能级跃迁到n=2的能级
如图为氢原子能级图。下列说法正确的是
A．一个处于能级的氢原子，可以吸收一个能量为0.7 eV的光子
B．大量处于能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的光子
C．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于13.6 eV
D．用能量为10 eV和3.6 eV的两种光子同时照射大量氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离
【参考答案】
B 根据波尔理论，处于基态的氢原子吸收一个光子后，原子将由低能态跃迁到高能态，电子的轨道半径变大，电子的动能减小，氢原子的电势能变大，电子的总能量变大，故选项ACD正确，B错误；此题选择错误的选项，故选B。
n=2，调整后的能级为n=4，此时能极差为，因此提高电子的动能应该大于此时的能级差，但是应该小于基态和第5能级之间的能级差，否则将跃迁到更高能级，即小于，所以，，故AD正确。
【名师点睛】本题要明确产生光线数目m和能级n之间的关系，即，氢原子吸收电子能量时只吸收对应能级之间的能量差，即能量的吸收应该满足量子化。
B 设氢原子吸收该光子后能跃迁到第n能级，根据能级之间能量差可有：13.06 eV=En–E1，其中E1=–13.61 eV，所以En=–0.54 eV，故基态的氢原子跃迁到n=5的激发态。所以放出不同频率光子种数为：种，故选B。
C 因为，用能量为12.11 eV的光照射一个基态氢原子，则受到光的照射后氢原子不能跃迁到其他能级上去，故A错误；因为，用能量为12.09 eV的光照射一群基态氢原子，原子的能量升高到能级，该原子在自发地向基态跃迁的过程中，最多能辐射出种不同频率的光子，故B错误；因为，用能量为12.75 eV的光照射一个基态氢原子，原子的能量升高到能级，该原子在自发地向基态跃迁的过程中，辐射的情况最多为的途径，最多能辐射出3种不同频率的光子，故C正确；因为，用能量为12.75 eV的光照射一群基态氢原子，原子的能量升高到能级，最多能辐射出种不同频率的光子，故D错误。
C 谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光，波长大于谱线b，所以a光的光子频率小于b光的光子频率。所以b光的光子能量大于n=4和n=2间的能级差。n=3跃迁到n=2，n=5跃迁到n=3的能级差小于n=4和n=2的能级差。n=5和n=2间的能级差大于n=4和n=2间的能级差。故ABD错误，C正确。
【名师点睛】解决本题的关键知道能级差与光子频率的关系以及知道光子频率大小与波长大小的关系。氢原子能级跃迁时，两能级间的能级差越大，辐射的光子能量越大，则光子频率越大，波长越小。
考纲要求：Ⅰ
难易程度：★★★☆☆
如图所示，一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1>ν2>ν3，则
A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1
B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2
C．ν1=ν2+ν3
D．hν1=hν2+hν3
【参考答案】ACD
【试题解析】原子从最高能级直接跃迁到最低能级辐射的能量和从最高能级逐级向低能级跃迁辐射的能量的和相同。而从最高能级直接跃迁到最低能级辐射的能量和从基态跃迁到最高能级吸收的能量相同。根据玻尔理论列式求解。处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发向低能级跃迁并发射光子，其发射光子的种类，解得：n=3，可知处于基态的氢原子吸收某种光子后，跃迁到n=3的激发态。根据玻尔理论可知，被氢原子吸收的光子的能量为，A正确，B错误；根据玻尔理论得知，氢原子从n=3直接跃迁到基态时辐射的能量为，从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态辐射的能量为，从n=2的激发态跃迁到基态辐射的能量为，根据能级关系可知：，则得：，则得：，故CD正确。
【知识补给】
原子能级问题及跃迁方式
一、氢原子的能级、能级公式
1．氢原子的能级
能级图如图所示
2．氢原子的能级和轨道半径
（1）氢原子的能级公式：En=E1（n=1，2，3，···），其中E1为基态能量，其数值为E1=–13.6 eV。
（2）氢原子的半径公式：rn=n2r1（n=1，2，3，···），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1=0.53×10–10 m。x/k.+-w
二、对原子跃迁条件的理解
1．原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子。只有当一个光子的能量满足hν=E末–E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末–E初时都不能被原子吸收。
2．原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差。
3．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差。两种情况有所区别。
特别提醒：原子的总能量Ekn随r的增大而减小，又En随n的增大而增大，故Epn随n的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大。
处于基态的氢原子吸收一个光子后，则下列说法错误的是
A．电子绕核旋转半径增大
B．电子的动能增大
C．氢原子的电势能增大
D．氢原子的总能量增加
用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据如图所示的氢原子的能级图可以判断，Δn和E的可能值为
A．Δn=1，13.22 eV
A．15 B．10
C．4 D．1
氢原子的能级如图所示，下列说法正确的是
A．用能量为12.11 eV的光照射一个基态氢原子，最多能辐射出2种不同频率的光子
B．用能量为12.09 eV的光照射一群基态氢原子，最多能辐射出4种不同频率的光子
C．用能量为12.75 eV的光照射一个基态氢原子，最多能辐射出3种不同频率的光子
D．用能量为12.75 eV的光照射一群基态氢原子，最多能辐射出5种不同频率的光子
图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2能级时的辐射光，则谱线b可能是氢原子_____时的辐射光。（填选项前的字母）
A．从n=5的能级跃迁到n=3的能级
B．从n=4的能级跃迁到n=3的能级
C．从n=5的能级跃迁到n=2的能级
D．从n=3的能级跃迁到n=2的能级
如图为氢原子能级图。下列说法正确的是
A．一个处于能级的氢原子，可以吸收一个能量为0.7 eV的光子
B．大量处于能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的光子
C．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于13.6 eV
D．用能量为10 eV和3.6 eV的两种光子同时照射大量氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离
【参考答案】
B 根据波尔理论，处于基态的氢原子吸收一个光子后，原子将由低能态跃迁到高能态，电子的轨道半径变大，电子的动能减小，氢原子的电势能变大，电子的总能量变大，故选项ACD正确，B错误；此题选择错误的选项，故选B。
n=2，调整后的能级为n=4，此时能极差为，因此提高电子的动能应该大于此时的能级差，但是应该小于基态和第5能级之间的能级差，否则将跃迁到更高能级，即小于，所以，，故AD正确。
【名师点睛】本题要明确产生光线数目m和能级n之间的关系，即，氢原子吸收电子能量时只吸收对应能级之间的能量差，即能量的吸收应该满足量子化。
B 设氢原子吸收该光子后能跃迁到第n能级，根据能级之间能量差可有：13.06 eV=En–E1，其中E1=–13.61 eV，所以En=–0.54 eV，故基态的氢原子跃迁到n=5的激发态。所以放出不同频率光子种数为：种，故选B。
C 因为，用能量为12.11 eV的光照射一个基态氢原子，则受到光的照射后氢原子不能跃迁到其他能级上去，故A错误；因为，用能量为12.09 eV的光照射一群基态氢原子，原子的能量升高到能级，该原子在自发地向基态跃迁的过程中，最多能辐射出种不同频率的光子，故B错误；因为，用能量为12.75 eV的光照射一个基态氢原子，原子的能量升高到能级，该原子在自发地向基态跃迁的过程中，辐射的情况最多为的途径，最多能辐射出3种不同频率的光子，故C正确；因为，用能量为12.75 eV的光照射一群基态氢原子，原子的能量升高到能级，最多能辐射出种不同频率的光子，故D错误。
C 谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光，波长大于谱线b，所以a光的光子频率小于b光的光子频率。所以b光的光子能量大于n=4和n=2间的能级差。n=3跃迁到n=2，n=5跃迁到n=3的能级差小于n=4和n=2的能级差。n=5和n=2间的能级差大于n=4和n=2间的能级差。故ABD错误，C正确。
【名师点睛】解决本题的关键知道能级差与光子频率的关系以及知道光子频率大小与波长大小的关系。氢原子能级跃迁时，两能级间的能级差越大，辐射的光子能量越大，则光子频率越大，波长越小。