高中物理选择性必修第三册课后习题 第4章 原子结构和波粒二象性 4 氢原子光谱和玻尔的原子模型 (2).docVIP

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4氢原子光谱和玻尔的原子模型

课后·训练提升

基础巩固

一、单项选择题

1.下列关于巴耳末公式1λ=R∞1

A.巴耳末系的4条谱线位于红外区

B.公式中n可取任意值,故氢原子光谱是连续谱

C.公式中n只能取大于或等于3的整数值,故氢原子光谱是线状谱

D.在巴耳末系中n值越大,对应的波长λ越长

答案:C

解析:此公式是巴耳末研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线时得到的,选项A错误;公式中n只能取大于或等于3的整数,λ不能连续取值,故氢原子光谱是线状谱,选项B错误,C正确;根据公式可知,n值越大,对应的波长λ越短,选项D错误。

2.氢原子能级图如图所示,氢原子从n=3跃迁到n=1能级时辐射出光子①,其能量为ε1;从n=2跃迁到n=1能级时辐射出光子②,其能量为ε2。下列说法正确的是()

A.ε1=ε2 B.ε1ε2

C.ε1ε2 D.无法确定

答案:B

解析:氢原子从n=3跃迁到n=1能级时辐射出光子的能量ε1=E3-E1=-1.51eV-(-13.60eV)=12.09eV,氢原子从n=2跃迁到n=1能级时辐射出光子的能量ε2=E2-E1=-3.40eV-(-13.60eV)=10.2eV,ε1ε2,选项B正确,A、C、D错误。

3.对原子光谱,下列说法错误的是()

A.原子光谱是不连续的

B.由于原子都是由原子核和电子组成的,所以各种原子的原子光谱是相同的

C.各种原子的原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相同

D.分析物质发光的光谱可以鉴别物质中含哪些元素

答案:B

解析:原子光谱为线状谱,选项A正确;各种原子都有自己的特征谱线,故选项B错误,C正确;据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成,选项D正确。

4.一个氢原子中的电子从一个半径为r1的轨道自发地直接跃迁至另一半径为r2的轨道,已知r1r2,则在此过程中()

A.原子发出一系列频率的光子

B.原子要吸收一系列频率的光子

C.原子要吸收某一频率的光子

D.原子要辐射某一频率的光子

答案:D

解析:因为是从高能级向低能级跃迁,所以应放出光子,故选项B、C错误;“直接”从一能级跃迁到另一能级,只对应某一能级差,故只能放出某一频率的光子,故选项A错误,D正确。

5.下图为氢原子能级图,现有大量处于n=3能级的氢原子,向n=1能级跃迁时,会辐射一些不同频率的光,分别标记为①、②、③,让这些光照射一个逸出功为2.29eV的金属板。下列说法正确的是()

A.①比②的能量低

B.③比②的波长小

C.①、②、③都能发生光电效应

D.让①和②通过同一双缝干涉装置,①的条纹间距小于②的

答案:D

解析:氢原子由n=3跃迁到n=1辐射的光子能量E31=E3-E1=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,氢原子由n=2跃迁到n=1辐射的光子能量E21=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,氢原子由n=3跃迁到n=2辐射的光子能量E32=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV。由此可知①比②的能量高,结合E=hcλ可知③比②的波长长,由于③的光子能量小于金属的逸出功,不能使金属发生光电效应,故选项A、B、C错误;根据E=hcλ可知①的波长小于②的波长,结合亮条纹中心间距公式Δx=ldλ可知①

二、多项选择题

6.如图所示,氢原子可在下列各能级间发生跃迁,设从n=4到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ1,从n=4到n=2能级辐射的电磁波的波长为λ2,从n=2到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ3,则下列关系式正确的是()

A.λ1λ3 B.1

C.λ3λ2 D.1

答案:BC

解析:释放光子的能量等于两能级间的能级差,所以从n=4到n=1跃迁辐射的电磁波能量大于从n=2到n=1跃迁辐射的电磁波能量,则辐射的光子频率大,所以辐射的电磁波的波长短,所以λ1λ3,故A错误;同理,λ2λ3,故选项C正确;根据释放光子的能量等于两能级间的能级差有hcλ1=hcλ2+h

7.氢原子能级示意图如图所示。现有大量氢原子处于n=3能级上,下列说法正确的是()

A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出3种频率的光子

B.从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低

C.从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量

D.n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量

答案:AC

解析:大量氢原子处于n=3能级,跃迁过程最多可辐射出C32=3种不同频率的光子,选项A正确;根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为hν1=13.6eV-1.51eV,从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为hν2

三、计算题

8.氢原子基态能