2019-2020学年人教新课标选修3-5 18.3氢原子光谱 达标作业（解析版)
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年人教新课标选修3-5 18.3氢原子光谱 达标作业（解析版) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 136.3KB | ||
| 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 | 2020-02-11 22:30:26 | ||
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文档简介
18.3氢原子光谱
达标作业（解析版)
1．根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为：（????? ）
A．13．6eV B．3．4eV C．12．75eV D．12．09eV
2．下列说法正确的是（ ）
A．对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应
B．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
C．微波和声波一样都只能在介质中传播
D．氡原子核的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天一定只剩下一个未发生衰变
3．如图画出了氢原子的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．已知金属铂的逸出功为6.34eV.在这些光波中，能够从金属铂的表面打出光电子的总共有( )
A．五种 B．四种 C．三种 D．二种
4．用光子能量为E的光束照射容器中的氢气,氢原子吸收光子后，能发射频率为、、的三种光子，且，入射光束中光子的能量应是( )
A． B．
C． D．
5．己知金属锌的逸出功为3.34eV，普朗克常量为6.63×10-34J·s，真空中的光速为3.0×108m/s。图为氢原子最低的四个能级，则氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长及其照射锌扳逸出电子的最大初动能分别为
A．1.0×10-7m，9.4leV
B．1.2×10-7m，9.4leV
C．1.2×10-7m，6.86cV
D．1.0×10-7m，6.86eV
6．有关氢原子光谱的说法正确的是
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
7．下列说法正确的是( )
A．阴极射线的本质是电磁辐射
B．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短
C．光的波长越长，其粒子性越强，光的波长越短，其波动性越强
D．根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其绕核运动的电子动能增大
8．如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，并用产生的光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则，
A．发出的光子最多有4种频率
B．发出的光子最多有6种频率
C．产生的光电子最大初动能可达10eV
D．加在该光电管上的遏止电压应为10V
9．如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光；从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光。a光和b光的波长分別为和，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和，则:
A．
B．
C．a光的光子能量为2.86eV
D．b光产生的光电子最大初动能Ek=0.26eV
10．我国利用“墨子号”量子通信卫星在国际上率先实现了高速星地量子通信，初步构成量子通信网格。关于量子理论，下列说法正确的是（ ）
A．量子论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的
B．光的强度越大，则光子的能量也就越大
C．三种放射线，基本质上都是高能光子
D．大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，只能发射某些特定频率的光子
11．氢原子的能级图如图所示，原子从能级n＝3向n＝2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应，求:
①该金属的逸出功
②原子从能级n＝2向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能
12．一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：
(1)氢原子可能发射几种频率的光子？
(2)氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级时辐射光子的能量是多少电子伏？
(3)用下图中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多少电子伏？
13．白炽灯的光谱是________光谱；太阳的光谱是________光谱（填“线状”或“连续”）
14．已知氢原子能级En=，其中E为基态能级，n=1，2，……用h表示普朗克常量。氢原子在由第5能级向第2能级跃迁时发射出的光子频率为___________。(用h和E表示)；现在用该光子照射逸出功为W0的某种金属，能够发生光电效应，则该金属的极限频率为___________。
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
根据氢原子只发出6种不同频率的色光，根据公式确定单色光照射大量处于基态的氢原子使它跃迁到哪一个激发态，从而根据能极差求出照射光子的能量；
【详解】
由题意应该有，得，即能发出6种频率光的一定是能级， 则照射氢原子的单色光的光子能量为：，故C正确，ABD错误。
【点睛】
明确原子吸收光子是量子化的，会求能级差是求这类问题的基础，解决本题的关键知道能级间发生跃迁时吸收的能量必须等于能极差，否则能量不能被吸收。
2．A
【解析】
根据光电效应的规律，对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应，选项A正确； 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，总能量减小，选项B错误；微波是电磁波，电磁波可以在介质传播，也可以在真空中传播，而声波是机械波，故机械波只能在介质中传播．故C错误．半衰期是对大量原子核的统计规律，对少量的原子核不适用，故D错误．故选A.
3．C
【解析】
处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为，n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于3.2eV，不能使金属钾发生光电效应，其它三种光子能量都大于3.2eV．故C正确，A、B、D错误。故选C。
【点睛】解决本题的关键知道能极差与光子能量的关系，以及掌握发生光电效应的条件．
4．B
【解析】
【详解】
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，其发射光子的种类有种；故
解得；
显然从直接跃迁到能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射光子的能量
；
而先从跃迁到，再从跃迁到辐射的能量与从直接跃迁到能级时辐射光子的能量相同，故
。
A.，与结论不相符，选项A错误；
B. 与结论相符，选项B正确；
C. 与结论不相符，选项C错误；
D. 与结论不相符，选项D错误。
5．A
【解析】
【详解】
氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长，对应着从n=4到n=1的跃迁，则，解得；照射锌板逸出电子的最大初动能分别为 ，故选A.
6．BC
【解析】
【详解】
由于氢原子发射的光子的能量：,所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A错误B正确．：由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C正确．当氢原子从较高轨道跃第n能级迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能力差有关故D错误．
故选BC．
【点评】
波尔理论在高中阶段要求层次较低，难度不大，涉及内容较固定，只要掌握好波尔理论的内容，即可解决这类问题．
7．BD
【解析】
【详解】
A．英国物理学家汤姆孙发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，这些粒子是电子，不是电磁辐射，故A错误；
B．依据德布罗意波波长公式可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，B正确；
C．光的波长越长，其波动性越强，光的波长越短，其粒子性越强，C错误；
D．根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其能量减小，从高能级跃迁到低能级，电子运动的轨迹半径减小，由和可知，绕核运动的电子动能增大，故D正确．
8．BCD
【解析】
【详解】
AB．根据知，大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子，故A错误，B正确；
C．能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足：hγ=Em-En，所以频率最大的光子能量为：
E=E4-E1=-0.85+13.60eV=12.75eV
若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则光电子的最大初动能为：
12.75eV-2.75eV=10eV
故C正确；
D．光电子的最大初动能为10eV，所以加在该光电管上的遏止电压为 10V，故D正确。
9．CD
【解析】
【详解】
AC、氢原子中的电子从n=5跃迁到n=2产生的a光，,氢原子中的电子从n=4跃迁到n=2产生的b光, ,能量越高频率越大，波长越小，则，选项C正确，A错误；
BD、由光电效应方程有频率越高的越大，即，,则B错误、D正确
点睛：电子跃迁释放的能量等于两个能级的能量差值，并结合光电效应方程求遏制电压的大小
10．AD
【解析】A、量子论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的，故A正确；
B、光的强度越大，并不是光的频率越大，所以光子能量不一定越大，故B错误；
C、三种放射线中， 射线是氦核流， 射线是电子流，只有射线才是光子流，故C错误；
D、大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，只能发射某些特定频率的光子，故D正确；
故选AD。
11．① ②
【解析】
【详解】
①逸出功：
；
②光子能量：
；
最大初动能：
12．（1）6种 （2） (3) E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属才能发生光电效应．最大初动能为0.65eV．
【解析】
试题分析：（1）根据数学组合公式求出氢原子可能发射的光子频率种数．（2）能级间跃迁辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差．（3）根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，通过光电效应方程求出光电子的最大初动能．
（1）因为，知氢原子可能发射6种频率的光子．
（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量等于两能级间的能级差，即．
（3）E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属才能发生光电效应．
根据光电效应方程得，．
13．连续 线状
【解析】
【详解】
炽热的液体发射连续光谱、白炽灯的光谱是连续光谱；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生，是线状谱。
14．
【解析】
【分析】
根据能级间跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差求出吸收的光子能量，即可求出频率。
【详解】
氢原子在n=5的能量为：
氢原子在n=2的能量为：
能级间跃迁所满足的规律Em-En=hv
即
解得：
由公式
解得：。
【点睛】
该题考查氢原子的能级公式和跃迁，解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律Em-En=hv，注意原子向低态跃迁时，动能增大，电势能减小的。
达标作业（解析版)
1．根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为：（????? ）
A．13．6eV B．3．4eV C．12．75eV D．12．09eV
2．下列说法正确的是（ ）
A．对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应
B．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
C．微波和声波一样都只能在介质中传播
D．氡原子核的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天一定只剩下一个未发生衰变
3．如图画出了氢原子的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．已知金属铂的逸出功为6.34eV.在这些光波中，能够从金属铂的表面打出光电子的总共有( )
A．五种 B．四种 C．三种 D．二种
4．用光子能量为E的光束照射容器中的氢气,氢原子吸收光子后，能发射频率为、、的三种光子，且，入射光束中光子的能量应是( )
A． B．
C． D．
5．己知金属锌的逸出功为3.34eV，普朗克常量为6.63×10-34J·s，真空中的光速为3.0×108m/s。图为氢原子最低的四个能级，则氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长及其照射锌扳逸出电子的最大初动能分别为
A．1.0×10-7m，9.4leV
B．1.2×10-7m，9.4leV
C．1.2×10-7m，6.86cV
D．1.0×10-7m，6.86eV
6．有关氢原子光谱的说法正确的是
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
7．下列说法正确的是( )
A．阴极射线的本质是电磁辐射
B．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短
C．光的波长越长，其粒子性越强，光的波长越短，其波动性越强
D．根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其绕核运动的电子动能增大
8．如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，并用产生的光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则，
A．发出的光子最多有4种频率
B．发出的光子最多有6种频率
C．产生的光电子最大初动能可达10eV
D．加在该光电管上的遏止电压应为10V
9．如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光；从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光。a光和b光的波长分別为和，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和，则:
A．
B．
C．a光的光子能量为2.86eV
D．b光产生的光电子最大初动能Ek=0.26eV
10．我国利用“墨子号”量子通信卫星在国际上率先实现了高速星地量子通信，初步构成量子通信网格。关于量子理论，下列说法正确的是（ ）
A．量子论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的
B．光的强度越大，则光子的能量也就越大
C．三种放射线，基本质上都是高能光子
D．大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，只能发射某些特定频率的光子
11．氢原子的能级图如图所示，原子从能级n＝3向n＝2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应，求:
①该金属的逸出功
②原子从能级n＝2向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能
12．一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：
(1)氢原子可能发射几种频率的光子？
(2)氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级时辐射光子的能量是多少电子伏？
(3)用下图中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多少电子伏？
13．白炽灯的光谱是________光谱；太阳的光谱是________光谱（填“线状”或“连续”）
14．已知氢原子能级En=，其中E为基态能级，n=1，2，……用h表示普朗克常量。氢原子在由第5能级向第2能级跃迁时发射出的光子频率为___________。(用h和E表示)；现在用该光子照射逸出功为W0的某种金属，能够发生光电效应，则该金属的极限频率为___________。
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
根据氢原子只发出6种不同频率的色光，根据公式确定单色光照射大量处于基态的氢原子使它跃迁到哪一个激发态，从而根据能极差求出照射光子的能量；
【详解】
由题意应该有，得，即能发出6种频率光的一定是能级， 则照射氢原子的单色光的光子能量为：，故C正确，ABD错误。
【点睛】
明确原子吸收光子是量子化的，会求能级差是求这类问题的基础，解决本题的关键知道能级间发生跃迁时吸收的能量必须等于能极差，否则能量不能被吸收。
2．A
【解析】
根据光电效应的规律，对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应，选项A正确； 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，总能量减小，选项B错误；微波是电磁波，电磁波可以在介质传播，也可以在真空中传播，而声波是机械波，故机械波只能在介质中传播．故C错误．半衰期是对大量原子核的统计规律，对少量的原子核不适用，故D错误．故选A.
3．C
【解析】
处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为，n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于3.2eV，不能使金属钾发生光电效应，其它三种光子能量都大于3.2eV．故C正确，A、B、D错误。故选C。
【点睛】解决本题的关键知道能极差与光子能量的关系，以及掌握发生光电效应的条件．
4．B
【解析】
【详解】
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，其发射光子的种类有种；故
解得；
显然从直接跃迁到能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射光子的能量
；
而先从跃迁到，再从跃迁到辐射的能量与从直接跃迁到能级时辐射光子的能量相同，故
。
A.，与结论不相符，选项A错误；
B. 与结论相符，选项B正确；
C. 与结论不相符，选项C错误；
D. 与结论不相符，选项D错误。
5．A
【解析】
【详解】
氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长，对应着从n=4到n=1的跃迁，则，解得；照射锌板逸出电子的最大初动能分别为 ，故选A.
6．BC
【解析】
【详解】
由于氢原子发射的光子的能量：,所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A错误B正确．：由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C正确．当氢原子从较高轨道跃第n能级迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能力差有关故D错误．
故选BC．
【点评】
波尔理论在高中阶段要求层次较低，难度不大，涉及内容较固定，只要掌握好波尔理论的内容，即可解决这类问题．
7．BD
【解析】
【详解】
A．英国物理学家汤姆孙发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，这些粒子是电子，不是电磁辐射，故A错误；
B．依据德布罗意波波长公式可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，B正确；
C．光的波长越长，其波动性越强，光的波长越短，其粒子性越强，C错误；
D．根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其能量减小，从高能级跃迁到低能级，电子运动的轨迹半径减小，由和可知，绕核运动的电子动能增大，故D正确．
8．BCD
【解析】
【详解】
AB．根据知，大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子，故A错误，B正确；
C．能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足：hγ=Em-En，所以频率最大的光子能量为：
E=E4-E1=-0.85+13.60eV=12.75eV
若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则光电子的最大初动能为：
12.75eV-2.75eV=10eV
故C正确；
D．光电子的最大初动能为10eV，所以加在该光电管上的遏止电压为 10V，故D正确。
9．CD
【解析】
【详解】
AC、氢原子中的电子从n=5跃迁到n=2产生的a光，,氢原子中的电子从n=4跃迁到n=2产生的b光, ,能量越高频率越大，波长越小，则，选项C正确，A错误；
BD、由光电效应方程有频率越高的越大，即，,则B错误、D正确
点睛：电子跃迁释放的能量等于两个能级的能量差值，并结合光电效应方程求遏制电压的大小
10．AD
【解析】A、量子论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的，故A正确；
B、光的强度越大，并不是光的频率越大，所以光子能量不一定越大，故B错误；
C、三种放射线中， 射线是氦核流， 射线是电子流，只有射线才是光子流，故C错误；
D、大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，只能发射某些特定频率的光子，故D正确；
故选AD。
11．① ②
【解析】
【详解】
①逸出功：
；
②光子能量：
；
最大初动能：
12．（1）6种 （2） (3) E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属才能发生光电效应．最大初动能为0.65eV．
【解析】
试题分析：（1）根据数学组合公式求出氢原子可能发射的光子频率种数．（2）能级间跃迁辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差．（3）根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，通过光电效应方程求出光电子的最大初动能．
（1）因为，知氢原子可能发射6种频率的光子．
（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量等于两能级间的能级差，即．
（3）E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属才能发生光电效应．
根据光电效应方程得，．
13．连续 线状
【解析】
【详解】
炽热的液体发射连续光谱、白炽灯的光谱是连续光谱；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生，是线状谱。
14．
【解析】
【分析】
根据能级间跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差求出吸收的光子能量，即可求出频率。
【详解】
氢原子在n=5的能量为：
氢原子在n=2的能量为：
能级间跃迁所满足的规律Em-En=hv
即
解得：
由公式
解得：。
【点睛】
该题考查氢原子的能级公式和跃迁，解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律Em-En=hv，注意原子向低态跃迁时，动能增大，电势能减小的。