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1、(江蘇專版)2022年高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)六十三 氫原子光譜原子能級(jí)
1.按照玻爾理論,一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的圓軌道上,ra>rb,在此過程中( )
A.原子發(fā)出一系列頻率的光子
B.原子要吸收一系列頻率的光子
C.原子要吸收某一頻率的光子
D.原子要發(fā)出某一頻率的光子
2.一氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí),該氫原子( )
A.放出光子,能量增加 B.放出光子,能量減少
C.吸收光子,能量增加 D.吸收光子,能量減少
3.下列
2、說法中正確的是( )
A.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子
B.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL(zhǎng)太短
C.一個(gè)動(dòng)量為p的電子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長(zhǎng)為hp(h為普朗克常量)
D.在研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的遏止電壓與入射光的強(qiáng)度有關(guān)
4.(多選)氫原子能級(jí)如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)為656 nm.以下判斷正確的是( )
第4題圖
A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)大于656 nm
B.用波長(zhǎng)為325 nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級(jí)
C.一
3、群處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線
D.用波長(zhǎng)為633 nm的光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí)
第5題圖
5.(多選)如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖.現(xiàn)用能量介于10 eV~12.9 eV范圍內(nèi)的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子,則下列說法正確的是( )
A.照射光中只有一種頻率的光子被吸收
B.照射光中有三種頻率的光子被吸收
C.氫原子發(fā)射出三種不同波長(zhǎng)的光
D.氫原子發(fā)射出六種不同波長(zhǎng)的光
6.(17年南通質(zhì)檢)(多選)如圖所示,為氫原子能級(jí)圖,A、B、C分別表示電子三種不同能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子,其中( )
4、
第6題圖
A.頻率最大的是B
B.波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是C
C.頻率最大的是A
D.波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是B
7.氫原子基態(tài)的能量為E1=-13.6 eV.大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài).由這些氫原子可能發(fā)出的所有的光子中,頻率最大的光子能量為-0.96E1,頻率最小的光子的能量為________eV(保留兩位有效數(shù)字),這些光子可具有________種不同的頻率.
第8題圖
8.(16年泰州二模)氫原子的能級(jí)如圖所示,原子從能級(jí)n=4向n=2躍遷所放出的光子,正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng),該金屬的逸出功是______eV.從能級(jí)n=4向n=1躍遷所放出的光子照射該金屬
5、,所產(chǎn)生光電子最大初動(dòng)能是______eV.
9.用能量為E0的光子照射基態(tài)氫原子,剛好可使該原子中的電子成為自由電子,這一能量E0稱為氫的電離能.現(xiàn)用一頻率為ν的光子從基態(tài)氫原子中擊出一電子(電子質(zhì)量為m).該電子在遠(yuǎn)離核以后速度的大小為______,其德布羅意波長(zhǎng)為________(普朗克常量為h).
10.大量氫原子處于不同能量激發(fā)態(tài),發(fā)生躍遷時(shí)放出三種不同能量的光子,其能量值分別是:1.89 eV,10.2 eV,12.09 eV.躍遷發(fā)生前這些原子分布在________個(gè)激發(fā)態(tài)能級(jí)上,其中最高能級(jí)的能量值是________.(基態(tài)能量為-13.6 eV).
11.實(shí)驗(yàn)室考查氫原
6、子躍遷時(shí)的微觀效應(yīng).已知?dú)湓幽芗?jí)圖如圖所示,氫原子質(zhì)量為mH=1.67×10-27 kg.設(shè)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n=5的能級(jí)狀態(tài).
(1)求氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)射出多少種不同頻率的光;
第11題圖
(2)若躍遷后光子沿某一方向飛出,且光子的動(dòng)量可以用p=表示(h為普朗克常量,ν為光子頻率,c為真空中光速),求發(fā)生電子躍遷后氫原子的最大反沖速率.(保留三位有效數(shù)字)
課時(shí)作業(yè)(六十三)
氫原子光譜 原子能級(jí)1.D 【解析】 ra>rb,是從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷,應(yīng)向外發(fā)射能量,且所發(fā)射光子的能量等于兩個(gè)能級(jí)的能量差.選項(xiàng)D正確.
2
7、.B 【解析】 氫原子核外電子軌道數(shù)越大,它的能級(jí)越高,即能量越高.從高軌道往低軌道躍遷,會(huì)放出光子,能量減少,減少的能量等于兩個(gè)軌道的能級(jí)之差.故選B.
3.A 【解析】 當(dāng)氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí),據(jù)玻爾理論:ΔE=Em-En,可知?dú)湓又荒茌椛?、吸收特定頻率的光子,A正確.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),說明光的頻率沒有達(dá)到極限頻率,是光的頻率過小,波長(zhǎng)太大,B錯(cuò)誤.根據(jù)德布羅意波波長(zhǎng)公式,一個(gè)動(dòng)量為p的電子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長(zhǎng)應(yīng)為,C錯(cuò)誤.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hv-W0,而反應(yīng)遏止電壓euc=Ek,可得uc=ν-,可知遏止電壓與入射光頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),D
8、錯(cuò)誤.
4.CD 【解析】 能級(jí)間躍遷輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差,能級(jí)差越大,輻射的光子頻率越大,波長(zhǎng)越小,A錯(cuò)誤;由Em-En=hν可知,B錯(cuò)誤,D正確;根據(jù)C=3可知,輻射的光子頻率最多3種.C正確;正確選項(xiàng)CD.
5.BD 【解析】 氫原子可能吸收的光子能量有:12.75 eV、12.09 eV、10.20 eV、2.55 eV、
1.89 eV和0.66 eV,其中只有三種光子能量處在10 eV~12.9 eV范圍內(nèi),所以照射光中有三種頻率的光子被吸收,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;氫原子可以吸收大量能量為12.75 eV的光子,從而從n=1的基態(tài)躍遷到n=4的激發(fā)態(tài),又會(huì)發(fā)射出光
9、子躍遷到低能態(tài),共可發(fā)射出6種不同波長(zhǎng)的光,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.
6.AB 【解析】 根據(jù)hν=ΔE和c=λν可知,ΔE大,頻率就大,波長(zhǎng)就?。x項(xiàng)AB正確.
7.0.31 10 【解析】 頻率最大的光子能量為-0.96E1,即En-E1=-0.96E1,則En=E1-0.96E1=(-13.6 eV)-0.96×(-13.6 eV)=
-0.54 eV,即n=5,從n=5能級(jí)開始躍遷,這些光子能發(fā)出的頻率數(shù)n==10種.頻率最小的光子是從n=5能級(jí)躍遷到n=4能級(jí),其能量為Emin=-0.54 eV-(-0.85 eV)=0.31 eV.
8.2.55 10.2 【解析】 據(jù)題意,當(dāng)
10、氫原子從n=4向n=2的能級(jí)躍遷時(shí),輻射的光子照射在某金屬上,剛好能發(fā)生光電效應(yīng),光子的能量恰好等于金屬的逸出功,據(jù)玻爾理論得知,金屬的逸出功為:W0=E=E4-E2=
-0.85 eV-(-3.40 eV)=2.55 eV由光電效應(yīng)方程得Ekm=13.6 eV-3.40 eV=10.2 eV.
9. 【解析】 電子吸收光子能量為hν,擺脫原子核束縛需克服引力做功E0,那么多余的能量就轉(zhuǎn)化為自由電子脫離原子核后的動(dòng)能,hν-E0=mv2,計(jì)算得v=,德布羅意波長(zhǎng)λ===.
10.2?。?.51 eV 【解析】 根據(jù)向低能級(jí)躍遷時(shí),可以發(fā)出3種不同頻率的光子,躍遷發(fā)生前這些原子分布在2個(gè)激發(fā)態(tài)能級(jí)上.處于基態(tài)氫原子能量為-13.6 eV,最高能級(jí)的能量值是-13.6 eV+12.09 eV=-1.51 eV.
11.10 4.17 m/s 【解析】 (1)可以有n=C=10種不同頻率的光輻射.(2)根據(jù)題意知?dú)湓訌膎=5能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí),氫原子具有最大反沖速率.氫原子發(fā)生躍遷時(shí)輻射出的光子能量為E=ΔE=E5-E1.開始時(shí),將原子(含核外電子)和即將輻射出去的光子作為一個(gè)系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律可得mHvH-p=0∶光子的動(dòng)量p=,氫原子速度為 vH=.所以vH=4.17 m/s.