2019-2020学年人教新课标选修3-5 18.3氢原子光谱同步练习（解析版)

18.3氢原子光谱
同步练习（解析版)
1．如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，下列对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是（ ）
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应
B．一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光子
C．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eV
D．用能量为10.3eV的光子照射氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
2．氢原子的能级如图，当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子a，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出光子b，则下列判断正确的是（ ）
A．光子a的能量大于光子b的能量
B．光子a的波长小于光子b的波长
C．b光比a光更容易发生衍射现象
D．若a为可见光，则b有可能为紫外线
3．如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4能级，向低能级跃迁时要辐射光，用这些光照射钠。已知钠的逸出功为2.29eV，电子的电荷量为1.60×10﹣19C，普朗克常量为6.63×10﹣34J?S．则下列说法正确的是（　　）
A．产生的光电子的最大初动能为12.75eV
B．有4种辐射光能使钠发生光电效应
C．从能级n＝4跃迁到n＝1的辐射光波长最长
D．从能级n＝4跃迁到n＝1的辐射光照射钠，产生的光电流最强
4．如图所示，为氢原子能级图，A，B，C分别表示电子三种不同能级跃迁时放出的光子，其中（　　）
A．频率最大的是B B．波长最小的是C
C．频率最大的是C D．波长最长的是B
5．氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光子，下列说法中正确的是（　　）
A．从n＝2跃迁到n＝1时，辐射出的光的波长最大
B．从n＝2跃迁到n＝1时，辐射出的光子能量最大
C．氢原子的核外电子的电势能减小量等于动能的增加量
D．会辐射出6种不同频率的光子
6．如图所示为氢原子能级图，已知可见光的能量范围为1. 62eV～3. 11eV，下列说法正确的是
A．氢原子从高能级跃迁到第二能级，辐射的光子均为可见光
B．处于基态的氢原子可吸收能量较强的可见光跃迁到高能级
C．处于第四能级的大量氢原子，向基态跃迁时只能释放出3种不同频率的光子
D．处于第三能级的氢原子可以吸收可见光的能量被电离
7．氢原子的能级如图所示，氢原子从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应， 下列判断错误的是(　 　)
A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变小
B．该金属的逸出功W0＝12.75 eV
C．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出
D．氢原子处于n＝1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动
8．图示为氢原子的能级图，氢原子从n=4能级直接跃迁到n=2能级，辐射出的是可见光光子(能量在1.63eV～3.10eV)，则下列说法正确的是
A．玻尔认为，电子在定态轨道上运动，不会发生电磁辐射
B．氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级辐射的光子是可见光光子
C．能量为10.2eV的光子能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级
D．使n=2能级的氢原子电离，需要放出的光子的能量至少为3.4eV
9．氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.64 eV --3.19 eV。下列说法正确的是(　　)
A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B．大量处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为2.55 eV的可见光光子，跃迁到第4能级
C．动能为10.4 eV的电子射向大量处于基态的氢原子，氢原子不会发生跃迁
D．动能大于等于13.6 eV的电子可以使基态的氢原子发生电离
10．如图所示，能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系，比如：巴耳末系就是氢原子从n＝3，4，5…能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱，其波长λ遵循以下规律：，下列说法正确的是（　　）
A．公式中n只能取整数值，故氢光谐是线状谱
B．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的动能增大
C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中波长最短
D．用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，氢原子能跃迁到n＝4的能级
11．有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n=3的激发态，已知氢原子的能级公式：En=（n=1，2，3，L），氢原子处于基态时的能量为E1。
（1）则吸收光子的频率v是多少？
（2）当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出几条谱线？辐射光子的能量分别为多少？
12．已知氢原子的基态电子轨道半径为r1，量子数为n的能级值为En＝，（静电力常量k＝9×109 N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c＝3.00×108 m/s）求：
（1）有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；
（2）计算（1）中各光谱线中的最短波长（结果保留一位有效数字）；
（3）求电子在基态轨道上运动的动能（结果用k、r1、e表示）。
13．已知氢原子的基态能量为E1(E1< 0)，激发态能量En＝E1，其中n＝2、3、4….已知普朗克常量为h，真空中光速为c，吸收波长为________的光子能使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态；此激发态氢原子再吸收一个频率为ν的光子被电离后，电子的动能为________．
14．氢原子从第3能级跃迁到第2能级时辐射出的光子的波长是_______nm，这种光子属于_________光。（已知氢原子的基态能级为-13.6eV）
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为10.2eV，大于锌的逸出功，照射金属锌板一定能产生光电效应现象，故A错误；一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能放出种不同频率的光，选项B错误；氢原子从高能级向n=3的能级向基态跃迁时发出的光子的能量最大为E大=-1.51+13.6=12.09eV，因锌的逸出功是3.34ev，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为EKm=12.09-3.34=8.75eV，故C正确；能量10.3eV不等于任何两个能级的能级差不能被氢原子吸收，才能跃迁，故D错误；故选C。
【点睛】
解决本题的关键知道什么是电离，以及能级的跃迁满足hγ=Em-En，注意吸收光子是向高能级跃迁，释放光子是向低能级跃迁，同时掌握吸收或释放能量要正好等于能级之差．
2．D
【解析】
【详解】
ABC.氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能级差小于从n=3的能级跃迁到n=1的能级时的能级差，根据Em-En=hγ，知，光子a的能量小于光子b的能量。所以a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，a光比b光更容易发生衍射现象，故ABC不符合题意；
D. 因为a光的频率小于b光的频率，所以若a为可见光，则b有可能为紫外线，故D符合题意。
3．B
【解析】
【详解】
A.从n＝4能级向基态跃迁时发出的光子的能量值最大，为：
E41＝E4﹣E1＝﹣0.85﹣（﹣13.6）eV=12.75eV
发生光电效应时，产生的光电子的最大初动能：
Ekm＝E41﹣W0＝12.75﹣2.29＝10.46ev
故A不符合题意；
B.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，均小于逸出功，不能发生光电效应；n＝4跃迁到n＝2辐射的光子能量为2.55eV，大于逸出功，能发生光电效应，同理其余3种（n＝4跃迁到n＝1；n＝3跃迁到n＝2；n＝2跃迁到n＝1）光子能量均大于2.29eV，所以这群氢原子辐射的光中有4种频率的光子能使钠发生光电效应。故B符合题意；
C.从n＝4能级向基态跃迁时发出的光子的能量值最大，频率最大，波长最短。故C不符合题意；
D.光电流的大小与入射光的频率无关，与入射光的强度有关。故D不符合题意；
4．A
【解析】
【详解】
根据玻尔理论可知：A光子的能量

B光子的能量
C光子的能量
所以B光子能量最大，频率最高，C光子能量最小，由c=λf可知，波长与频率成反比，则B光子波长最小，C光子波长最长
A. 频率最大的是B与分析相符，故A项与题意相符；
B. 波长最小的是C与分析不符，故B项与题意不相符；
C. 频率最大的是C与分析不符，故C项与题意不相符；
D. 波长最长的是B与分析不符，故D项与题意不相符。
5．D
【解析】
【详解】
n＝4和n＝3间的能级差最小，辐射的光子频率最小，波长最大，故A错误。n＝4和n＝1间的能级差最大，辐射的光子频率最大，能量最大，故B错误。氢原子向外辐射光子的过程中氢原子的能量减少，所以氢原子的核外电子的电势能减小量大于动能的增加量，故C错误。根据6知，这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子，故D正确。
6．D
【解析】
【详解】
A.氢原子从无穷远处向n=2能级跃迁时发出的光子能量为3.4 eV，则从高能级跃迁到第二能级时，辐射的光子的能量的大于3.11 eV，不是均为可见光，选项A错误；
B. 处于基态的氢原子至少要吸收10.2 eV的光子才能跃迁到高能级，则处于基态的氢原子不能吸收能量较强的3. 11eV的可见光跃迁到高能级，选项B错误；
C. 处于第四能级的大量氢原子，向基态跃迁时只能释放出种不同频率的光子，选项C错误；
D. 处于第三能级的氢原子的只要至少吸收1.51eV的光子就能电离，则处于第三能级的氢原子可以吸收可见光的能量被电离，选项D正确.
7．C
【解析】
【详解】
A.氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故A说法正确。
B. 恰能使某金属产生光电效应，由跃迁到，辐射的光子能量最大值为，所以该金属的逸出功为，故B说法正确。
D. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的能量小于从能级直接向能级跃迁辐射出光子的能量，则不会发生光电效应，故C说法错误。
D.根据波尔原子模型可知，处于能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动，故D说法正确。本题选不正确的，应该C。
8．AC
【解析】
【详解】
A.玻尔认为，电子在一系列定态轨道上运动，不会发生电磁辐射，选项A正确；
B.氢原子从n= 4能级跃迁到n=3能级辐射的光子的能量
能量不在可见光能量范围内，不是可见光子，选项B错误；
C.使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，入射光子的能量
选项C正确；
D.使n=2能级的氢原子电离，需要吸收的光子的能量至少为
选项D错误。
9．ABD
【解析】
【详解】
A. 根据能级跃迁理论，处于n = 3能级的氢原子能量为-1.51eV，吸收光子的能量大于1.51eV后均可跃迁到无穷远，而紫外线频率高于可见光，紫外线光子的能量大于3.19 eV，故A正确；
B.第4级与第2级的能级差
所以大量处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为2.55 eV的可见光光子，跃迁到第4能级，故B正确；
C. 第2级与第1级的能级差
所以动能为10.4 eV的电子射向大量处于基态的氢原子，氢原子会发生跃迁，故C错误；
D. 基态的氢原子的能量E1=-13.6eV，所以动能大于等于13.6 eV的电子可以使基态的氢原子发生电离，故D正确。
10．AB
【解析】
【详解】
A.根据玻尔理论可知，公式中n只能取整数值，故氢光谐是线状谱，故A项与题意相符；
B.氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的轨道半径静止，由：
可知，电子动能增大，故B项与题意相符；
C.根据玻尔理论可知氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中光子中能量值最小，则波长最长，故C项与题意不相符；
D.用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，若氢原子能吸收该光子，则新的能级为：
E＝﹣13.6eV+13.0eV=0.6eV
氢原子没有该能级，所以氢原子不能吸收该光子，故D项与题意不符。
11．（1）-（2）当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出3条谱线，辐射光子的能量分别为-，-，-。
【解析】
【详解】
（1）据跃迁理论：E3-E1=hv，而E3=，解得：v==-。
（2）由于是大量原子，可从n=3跃迁到n=1，从从n=3跃迁到从n=2，再从从n=2跃迁到从n=1，故应有三条谱线，光子能量分别为△E1=E3-E1，△E2=E3-E2，△E3=E2-E1，
即△E1=-，△E2=-，△E3=-。
12．（1）如图 ；（2）1×10－7m；（3）
【解析】
【详解】
（1）当氢原子从量子数n=3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线．能级图如图；
（2）与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3-E1．
（3）设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有：则
13．
【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，从而得出吸收的波长大小，根据能量守恒求出吸收光子电离后电子的动能；
【详解】
n=2激发态的能量，则，解得；
根据能量守恒定律得：，则电子的动能：；
14．658红
【解析】
【分析】
据求出第3能级和第2能级能量，通过求出辐射光子的波长．
【详解】
根据得第3能级和第2能级能量分别是-1.51eV，-3.4eV．氢原子从第3能级跃迁到第2能级时，根据得，这种光子属红光．