2019高中物理一轮总复习课件作业54

题组层级快练(五十四)

一、选择题

1．(2017·西宁一模)卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子核式结构模

型，实验装置如图所示，有带电粒子打到光屏上都产生光斑．为验证α

离子散射实验结论，现在1、2、3、4四处放置带有荧光屏的显微镜．则

这四处位置一段时间内统计的闪烁次数符合实验事实的是()

A．2、10、625、1 205 B．1 202、1305、723、203

C．1 305、25、7、1 D．1 202、1 010、723、203

答案 C

解析根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回．所以在相等时间内1处闪烁次数最多，其次是2、3、4三处，并且数据相差比较大，故C项正确，A、B、D三项错误．故选C项．

2．(2017·四川模拟)下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法，正确的是()

A．原子中的电子运动轨道分布是连续的

B．原子中的电子在某一定态时，电子绕原子核运动，但不向外辐射能量

C．氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时，氢原子的能量不变

D．一群氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁，最多能发出两种不同频率的光子

答案 B

解析电子的可能轨道的分布是不连续的，故A项错误；原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，故B项正确；电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，若吸收一定频率的光子后，能量会增大，故C项错误；氢原子向低能级跃迁时是随机的，一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出C32＝3种不同频率的光子，故D项错误．

3.如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在

下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是

()

答案 C

解析 从能级图上可以看出，a 光子的能量最大，光的波长最短，b 光子的能量最小，频率最低，波长最长，因此C 项正确．

4．(2017·湖北模拟)根据玻尔理论，氢原子的能级公式为E n ＝A n 2(n 为能级，A 为基态能量)，一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中( )

A ．氢原子辐射一个能量为15A 16

的光子 B ．氢原子辐射一个能量为－

15A 16的光子 C ．氢原子辐射一系列频率的光子其中频率最大的光子能量为15A 16

D ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－15A 16

答案 B

解析 一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态的过程中，只能向外辐射一个光

子；由玻尔理论可知辐射的光子的能量：ΔE ＝E 4－E 1＝A 42－A ＝－15A 16

.故B 项正确，A 、C 、D 三项错误．

5．(2017·南昌二模)已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量为E n ＝E 1n 2，其中n ＝2，3，4….已知普朗克常量为h ，则下列说法正确的是( )

A ．氢原子跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小

B ．基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为2（hν－E 1）m

C ．大量处于n ＝3的激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出3种不同频率的光

D ．若原子从n ＝5能级向n ＝3能级跃迁时发出的光能使某金属发生光电效应，则从n ＝6能级向n ＝4能级跃迁时发出的光一定能使该金属发生光电效应

答案 C 解析 氢原子由基态跃迁到激发态时，氢原子吸收光子，则能量增大，轨道半径增大，根据k e 2r 2＝m v 2

r

知，电子动能减小，而其电势能增大，故A 项错误；基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，则电子电离后的最大初动能为E km ＝hν＋E 1，因此电子最大速度大小为2（hν＋E 1）m

，故B 项错误．根据C 32＝3知，这些氢原子可能辐射出三种不同频

率的光子．故C 项正确；原子从n ＝6能级向n ＝4能级跃迁时所产生的能量小于之前辐射的能量，不一定使该金属发生光电效应．故D 项错误．

6．(2017·深圳二模)如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢

原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的

光．关于这些光下列说法正确的是( )

A ．由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光子波长最长

B ．由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的光子频率最小

C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应

答案 D

解析 A 项，根据E m －E n ＝h c λ

，由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，故A 项错误；B 项，由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光子能量最小，频率最小，故B 项错误；C 项，大量的氢原子处于n ＝4的激发态，可能发出光子频率的种数n ＝C 42＝6.故C 项错误；D 项，从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子的能量E ＝E 2－E 1＝－

3.4 eV －(－13.6) eV ＝10.2 eV ＞6.34 eV ，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应．故D 项正确．

7．(2017·湖南二模)(多选)如图所示是氢原子的能级图，现有一群处于n ＝4能级上的氢原子，它们在跃迁回到n ＝1能级的过程中，可能辐射出N 种不同频率的光子．辐射出的光子照射某种金属，能产生的光电子最大初动能是E k ，已知该金属的逸出功是4.20 eV ，则( )

A ．N ＝3

B ．N ＝6

C ．E k ＝8.55 eV

D ．

E k ＝9.40 eV

答案 BC

解析 一群处于n ＝4能级上的氢原子，它们在跃迁回到n ＝1能级的过程中，可能辐射出

不同光子频率种数N＝C42＝6种，故A项错误，B项正确；从n＝4向n＝1能级跃迁辐射的光子能量最大，有：hν＝E4－E1＝(－0.85＋13.6)eV＝12.75 eV，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能为：E k＝hν－W0＝(12.75－4.20)eV＝8.55 eV，故C项正确，D项错误．8．(2017·浙江模拟)(多选)μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(bydrogen muonatom)．它在原子核物理的研究中有重要作用．图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则()

A．μ氢原子吸收光子后处于n＝5能级B．μ氢原子吸收光子后处于n＝4能级C．E等于h(ν6－ν4) D．E等于h(ν5－ν2)

答案BC

解析μ氢原子吸收能量后从n＝2能级跃迁到较高m能级，总共可以产生的辐射光子的种类n＝C m2＝6，解得：m＝4，故A项错误，B项正确；辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4到能级3，3到能级2，4到能级2，2到能级1，3到能级1，4到能级1.所以能量E与hν3相等，也等于h(ν1＋ν2)，也等于h(ν6－ν4)，故C项正确，D项错误．9．(2017·保定模拟)(多选)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原

子处于n＝3的激发态，在自发跃迁中放出一些光子，用这些光子照

射逸出功为2.25 eV的钾，下列说法正确的是()

A．这群氢原子能发出三种不同频率的光

B．这群氢原子发出光子均能使金属钾发生光电效应

C．金属钾表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.09 eV

D．金属钾表面逸出的光电子最大初动能可能等于9.84 eV

E．氢原子发出光子后其核外电子动能变小

答案ACD

解析根据C32＝3知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，故A项正确；从n＝3向n＝2跃迁的光子频率最小，波长最长；只有从n＝3跃迁到n＝1，以及从n＝2跃迁到n

＝1辐射的光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应的光有两种，故B 项错误；从n ＝3跃迁到n ＝1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6 eV －1.51 eV ＝12.09 eV ，根据光电效应方程得，E km ＝hν－W 0＝12.09 eV －2.25 eV ＝9.84 eV ，故C 、D 两项正确；原子发出光子后，向低能级跃迁，其核外电子动能变大，电势能变小，故E 项错误．

10．(2017·合肥二模)图示为氢原子的能级图，下列说法正确的是( )

A ．氢原子从较高能级跃迁到较低能级时，释放一定频率的光子，核外电

子动能增加，电势能减小

B ．氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝4能级时，需要吸收的光子能量必须大

于0.66 eV

C ．氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的频率相同

D ．一个处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以释放6种频率的光子

答案 A

解析 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，轨道半径减小，能量减小，释放一

定频率的光子，根据ke 2r 2＝m v 2r

知，电子动能增大，则电势能减小，故A 项正确；根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差，可知，E 4－E 3＝ΔE ，因此氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝4能级时，需要吸收的光子能量必须等于0.66 eV .故B 项错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不同．故C 项错误；根据C 42＝6，可知，大量处于n ＝4能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出6种频率的光子，但如今只有一个氢原子，则n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以释放3种频率的光子，故D 项错误．

11．(2017·青岛一模)原子从a 能级状态跃迁到b 能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2.那么原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要( )

A ．发出波长为λ1－λ2的光子

B ．发出波长为λ1λ2λ1－λ2的光子

C ．吸收波长为λ1－λ2的光子

D ．吸收波长为λ1λ2λ1－λ2

的光子 答案 D

解析 a →b ：E a －E b ＝h c λ1 b →c ：E c －E b ＝h c λ2 a →c ：E c －E a ＝h c λ

联立上三式得，λ＝λ1λ2

λ1－λ2

.D项正确．

12.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物

理的研究中有重要作用．如图所示为μ氢原子的能级图．假定用动

能为E的电子束照射容器中大量处于n＝1能级的μ氢原子，μ氢

原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E的取值正

确的是()

A．E＝158.1 eV B．E＞158.1 eV

C．2 371.5 eV

答案 C

解析因为μ氢原子吸收能量后至多发出6种不同频率的光，所以μ氢原子被激发到n＝4的激发态，因此有2 371.5 eV

13．(2017·永州二模)如图(1)所示为氢原子的能级图，图(2)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＝1的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光

答案 B

解析由图(2)看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率，而a谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，所以b谱线对应的能级差应大于n＝4与n＝2间的能级差，故B项正确．

14．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示：

A ．红、蓝—靛

B ．黄、绿

C ．红、紫

D ．蓝—靛、紫

答案 A

解析 由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围是1.61～3.10 eV ，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E 1＝－0.85 eV －(－3.40)eV ＝2.55 eV ，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E 2＝－1.51 eV －(－3.40)eV ＝1.89 eV ，即红光．

二、非选择题

15．氢原子处于基态时，原子的能量为E 1＝－13.6 eV ，当氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，向外辐射的光子的波长是________．若要使处于基态的氢原子电离，至少要用频率为________的光子照射氢原子．一群氢原子在n ＝4能级时可放出________种不同能量的光子．画出能级图，并标出这些光谱线．

答案 6.58×10－7 m 3.28×1015 Hz 6 解析 由公式E n ＝E 1n 2

，而E 1＝－13.6 eV 可得E 2＝－3.4 eV ，E 3＝－1.51 eV ，辐射光子能量E ＝E 3－E 2＝(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV .而E ＝hν＝h c λ，则λ＝hc E

＝6.63×10－34×3×108

1.89×1.6×10－

19 m ＝6.58×10－7 m. 由于E 1＝－13.6 eV ，电子电离后E ∞＝0.

入射光子能量E ＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV

由E ＝hν得ν＝E h ＝13.6×1.6×10－196.63×10－34 Hz ＝3.28×1015 Hz.

处于n＝4的能量状态的原子向低能级跃迁放出不同能量的光子，种数为C42＝4×3

＝6种．光谱线如图所示．

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