高中物理粤教版选修3-5同步练习课时跟踪检测（十四）+氢原子光谱+原子的能级结构+Word版含解析

课时跟踪检测（十四） 氢原子光谱 原子的能级结构
一、选择题(第1～5题为单选题，第6～8题为多选题)
1．下列说法不正确的是(　　)
A．巴耳末系光谱线的条数只有4条
B．巴耳末系光谱线有无数条
C．巴耳末系中既有可见光，又有紫外光
D．巴耳末系在可见光范围内只有4条
解析：选A　巴耳末系中的光谱线有无数条，选项A错误，选项B正确；但在可见光区域只有4条，选项C、D正确。
2．如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的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子(　　)
A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光
C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光
D．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时的辐射光
解析：选B　从氢原子光谱上可以看出谱线a、b相邻且波长λb<λa，则谱线b光子的频率大于谱线a光子的频率，产生谱线b的能级差仅大于产生谱线a的能级差，所以选项B正确。
3．已知氢原子的能级公式为：En＝E1，其中E1＝－13.6 eV。现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则该照射单色光的光子能量为(　　)
A．13.6 eV　　　　 B．12.75 eV
C．12.09 eV D．10.2 eV
解析：选C　受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，说明氢原子受光照射后是从1能级跃迁到3能级。故：hν＝Em－En＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV。
4．一个氢原子处于第3能级时，外面射来一个波长λ＝6.63×10－7 m光子，下列说法正确的是(　　)
A．氢原子不吸收这个光子，光子穿过氢原子
B．氢原子被电离，电离后电子的动能是0.36 eV
C．氢原子被电离，电离后电子的动能是零
D．氢原子吸收光子，但不电离
解析：选B　光子的能量为＝3×10－19 J＝1.87 eV，若将n＝3的氢原子电离，则需要1.51 eV的能量，所以可以使氢原子电离，电离后电子的动能是1.87 eV－1.51 eV＝0.36 eV。
5．如图所示，画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22 eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有(　　)
A．两种 B．三种
C．四种 D．五种
解析：选C　由爱因斯坦的光电效应方程hν＝W0＋Ekm，能够从金属钾的表面打出光电子，则光子的能量hν≥W0，E4－E2＝2.55 eV，E4－E1＝12.75 eV，E3－E1＝12.09 eV，E2－E1＝10.2 eV，都能满足条件，选项C正确。
6．氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况是(　　)
A．放出光子，电子动能减少，原子的能量增加
B．放出光子，电子动能增加，原子的能量减少
C．吸收光子，电子动能减少，原子的能量增加
D．吸收光子，电子动能增加，原子的能量减少
解析：选BC　氢原子的核外电子由低轨道跃迁到高轨道时，吸收光子，电子动能减少，原子的能量增加；氢原子的核外电子由高轨道跃迁到低轨道时，放出光子，电子动能增加，原子的能量减少，B、C正确。
7．根据玻尔理论，氢原子核外电子在第1条轨道和第2条轨道运行时(　　)
A．轨道半径之比为1∶4
B．轨道能级的绝对值之比为2∶1
C．运行周期之比为1∶8
D．电子动能之比为1∶4
解析：选AC　由rn＝n2r1，En＝E1可判断A对，B错。由k＝m＝mr2得C对，D错。
8．下列关于光谱的说法正确的是(　　)
A．连续光谱就是由连续发光的物体产生的光谱，线状谱是线状光源产生的光谱
B．通过对连续谱的光谱分析，可鉴定物质成分
C．连续光谱包括一切波长的光，线状谱只包括某些特定波长的光
D．通过对线状谱的明线光谱分析或对吸收光谱的暗线分析，可鉴定物质成分
解析：选CD　连续谱是指光谱由连续分布的一切波长的光组成的，而不是指光源是连续的。连续谱是由炽热固体、液体及高压气体发光产生的，同理线状谱是指光谱是由一些不连续的亮线组成的，由稀薄气体或金属蒸气所发出的光产生的，而不是指光源是线状的，A错，C对；光谱分析是根据不同原子都有自己的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法，连续谱含有一切波长的光，不是原子的特征谱线，不能用来进行光谱分析，而线状谱和吸收光谱都是原子自身的特征谱线，所以可以用来进行光谱分析，鉴定物质成分，其优点是灵敏度很高，在发现和鉴定元素上有着重大的意义，B错，D对。
二、非选择题
9．已知锌板的极限波长λ0＝372 nm，氢原子的基态能量为－13.60 eV，若氢原子的核外电子从量子数n＝2跃迁到n＝1时所发出的光子照射到该锌板上，此时能否产生光电效应？若能，光电子的最大初动能是多少电子伏？(真空中光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.60×10－19 C)
解析：根据玻尔理论，原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时发出光子能量
hν1＝ΔE＝－×13.6 eV－(－13.6 eV)
＝10.2 eV。
锌板的逸出功
W0＝＝× eV
＝3.34 eV＜hν1。
所以能产生光电效应，光电子的最大初动能
Ekm＝hν1－W0＝(10.2－3.34) eV＝6.86 eV。
答案：能　6.86 eV
10.原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰。
(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？
解析：(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收。
若ΔE＝10.2 eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2。
由动量守恒和能量守恒有：
mv0＝2mv①
mv＝mv2＋mv2＋ΔE②
mv＝Ek③
Ek＝13.6 eV④
解①②③④得，
ΔE＝×mv＝6.8 eV。
因为ΔE＝6.8 eV<10.2 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁。
(2)若使基态氢原子电离，则
ΔE＝13.6 eV
代入①②③得Ek＝27.2 eV。
答案：(1)不能　(2)27.2 eV