2019-2020年高考物理一轮复习 梯级演练 强技提能 3.1原子结构氢原子光谱 沪科版选修3-5.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 梯级演练 强技提能 3.1原子结构氢原子光谱 沪科版选修3-51.(xx广州模拟)仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分立的不连续的亮线,其原因是()A.氢原子只有几个能级B.氢原子只能发出平行光C.氢原子有时发光,有时不发光D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的2.(xx北京高考)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级。该氢原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少3.用频率为0的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为1、2、3的三条谱线,且321,则()A.0h1,因此能级k要高于能级m,氢原子从能级k跃迁到m时应当向外辐射光子,光子的能量为E=h2-h1,故D正确。3.【解析】选B。大量氢原子发生跃迁时只有三条谱线,这说明氢原子受激发跃迁到n=3的激发态,然后从n=3能级向低能级跃迁产生三个频率的谱线,根据能量守恒有：h0=h3=h2+h1,解得：0=3=2+1,故选项B正确。4.【解题指南】解答本题时应从以下三个方面入手：(1)最容易发生衍射现象的光,应是波长最长的光;(2)波长最长的光对应的频率最小,能量最小;(3)能量最小的光应是能级差最小的两个能级跃迁时产生的。【解析】选D。最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波,h=Em-En,对应跃迁中能级差最小的应为n=4到n=3,故A、B错。由可知处于n=4能级上的氢原子共可辐射出=6种不同频率的光,故C错。根据h=E2-E1及发生光电效应的条件hW可知D正确。5.【解析】选A、C。只有n=1至n=3的能级差在光子的能量范围内,选项A正确,B错误。吸收光子的能量后跃迁到n=3能级,可以产生3种光子,选项C正确,D错误。6.【解析】选C。根据E=h,=,可知=,能级差越大,波长越小,所以a的波长最小,b的波长最大,答案选C。【加固训练】(2011大纲版全国卷)已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量En=,其中n=2,3,。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A.-B.-C.-D.-【解析】选C。从第一激发态到电离状态吸收的能量E=0-=-,根据E=h=h,所以=-,因此正确答案为C。7.【解析】根据玻尔理论,电子离原子核越远,原子所处的能级就越高,另外,处于n=4能级的原子向基态跃迁时,会产生=6种谱线。答案：近6【总结提升】能级跃迁的分析方法(1)如果氢原子处于高能级,对应量子数为n,则有可能向量子数为(n-1)、(n-2)、(n-3)1诸能级跃迁,共可形成(n-1)条谱线,而跃迁至量子数为(n-1)的氢原子又可向(n-2)、(n-3)1诸能级跃迁,共可形成(n-2)条谱线。同理,还可以形成(n-3)、(n-4)1条谱线。(2)将以上分析结果归纳求和,则从量子数为n对应的能级向低能级(n-1)、(n-2)1跃迁可形成的谱线总数目为(n-1)+(n-2)+(n-3)+1=,可表示为。8.【解析】(1)选A、D。由E=h=h知,光子能量越大时,光的频率越高,波长越短。从高能级向n=1能级跃迁时光子能量为EE2-E1=10.2eV,A正确。从高能级向n=2的能级跃迁时发出的光子能量为E3-E2E-E2,即1.89eVE3.40eV,可见有一部分光处于紫外线区域,B错误。从高能级向n=3的能级跃迁时,光子能量最高E=-E3=1.51eV,比可见光光子能量小,C错误。从n=3能级向n=2能级跃迁时,光子能量E=E3-E2=1.89eV,D正确。(2)由于大量氢原子在处于不同能量激发态发生跃迁时放出三种不同能量的光子,可知氢原子所处的最高能级是n=3,跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上;其中最高能级的能量值是E3=-1.51eV。答案：(1)A、D(2)2-1.519.【解析】(1)可以有n=10种不同频率的光辐射。(2)由题意知氢原子从n=5能级跃迁到n=1能级时,氢原子具有最大反冲速率。氢原子发生跃迁时辐射出的光子能量为E=E=|E5-E1|开始时,将原子(含核外电子)和即将辐射出去的光子作为一个系统,由动量守恒定律可得：mHvH-p光=0光子的动量p光=,E=h氢原子速度为vH=,所以vH=4.17m/s答案：(1)10(2)4.17m/s10.【解析】要使运动氢原子的速度最小,则必须使两氢原子发生正碰且氢原子发生完全非弹性碰撞损失的动能将全部被基态氢原子所吸收,由玻尔理论知两基态氢原子碰撞时损失的动能的最小值必为氢原子从n=1激发到n=2能级的能量差E=E2-E1=E,设碰前运动的氢原子最小速度为v0,初动能为Ek,碰后两氢原子速度为v,由动量守恒mv0=2mv,由能量守恒得：m-2mv2=2E,即Ek=2E得Ek=4E=40.8eV。答案：40.8eV【总结提升】原子跃迁的两种类型(1)原子吸收光子的能量时,原子将由低能级态跃迁到高能级态。但只吸收能量为能级差的光子,原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁,发出的光子能量仍为能级差。(2)实物粒子和原子作用而使原子激发或电离,是通过实物粒子和原子碰撞来实现的。在碰撞过程中,实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值,就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级;当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时,也可以使原子电离。