1、优质文档优质文档【 高考领航】2013 年高考物理总复习 15-2 原子结构 氢原子光谱 新人教版选修 3-51(2011 年全国)已知氢原子 的基态能量为 E1，激发态能量 EnE 1/n2，其中 n2,3，.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 B4hc3E1 2hcE1C D4hcE1 9hcE1解析：处于第一激发态时 n2，故其能量 E2 ，电离时吸收的能量E14E0E 2 ，而光子能量 E ，则解得 ，故 C 正确，A、B、D 均错E14 hc 4hcE1答案：C2(2011 年四川理综)氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时
2、辐射红光的频率为 1，从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率为 2，已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m， 则( )A吸收光子的能量为 h1h 2B辐射光子的能量为 h1h 2C吸收光子的能量为 h2h 1D辐射光子的能量为 h2h 1解析：由题意可知：E mE nh 1，EkE nh 2.因为紫光的频率大于红光的频率，所以21，即 k 能级的能量大于 m 能级的能量，氢原子从能级 k 跃迁到能级 m 时向外辐射能量，其值为 Ek Emh 2h 1，故只有 D 项正确答案：D3(2010 年重庆理综)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 .色光
3、红 橙 黄 绿 蓝靛 紫光子能量范围(eV)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10优质文档优质文档处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条，其颜色分别为( )A红、蓝靛 B黄、绿C红、紫 D蓝靛、紫解析：原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分 别计 算各相邻的能级差，再由小到大排序结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分 别为 1.89 eV 和 2.55 eV 的光子属于可见光并且属于红光和蓝靛的范围，故答案 为 A.答案：A4氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是(
4、)A氢原子的能量增加B氢原子的能量减少C氢原子要吸收一定频率 的光子D氢原子要放出一定频率的光子解析：氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子显然， 选项 B、D 正确答案：BD5可见光光子的能量在 1.61 eV3.10 eV 范围内，若氢原子从高能级跃迁到量子数为 n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图(如图所示) ，可判断 n 为( )A1 B2C3 D4解析：由题图可以看出，若 n1， 则由高能级向低能级跃 迁时，释放出的光子的最小能量为 E E2E
5、 110.2 eV；若 n2，则由高能级向低能级跃迁时释放出的光子的最小能量为 E E3E 21.89 eV；若 n3，则释放光子的最大能量为 E1.51 eV.由此可知，只优质文档优质文档有 B 项正确答案：B6氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62 eV3.11 eV ，则(1)若用任意频率的紫外线照射处于 n3 能级的氢原子，氢原子能否电离？(2)大量氢原子从高能级向 n 能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应，则 n 至少等于多少？解析：(1)可见光能量范围为 1.62 eV3.11 eV，紫外线的光子能量一定大于 3.11 eV，而处于 n3 激发态的氢原子发生电
6、离需要的能量大于等于 1.51 eV，所以任意频率的紫外线均可使 n3 激发态的氢原子电离(2)发出的光具有显著的热效应，其光子能量 E1.62 eV，由能级图可知，n3，即 n 至少等于 3.答案：(1)能电离 (2) 37氢原子第 n 能级的能量为 En ，其中 E1 是基态能量，而 n1,2，若一氢原子发E1n2射能量为 E1 的光子后处于比基态能量高出 E1 的激发态，则氢原子发射光子前、316 34后分别处于第几能级？解析：设氢原子发射光子前、后分 别处于第 l 与第 m 能级 ，则依题意有 E1E1l2 E1m2 316E 1 E1E1m2 34解得：m2，l4.答案：4 28如下
7、图为氢原子能级示意图，现有动能是 E(eV)的 某个粒子与处在基态的一个氢原子在同一直线上相向运动，并发生碰撞已知碰撞前粒子的动量和氢原子的动量大小相等碰撞后氢原子受激发跃迁到 n4 的能级(粒子的质量 m 与氢原子的质量 mH 之比优质文档优质文档为 k)求：(1)碰前氢原子的动能(2)若有一群氢原子处在 n4 的能级，会辐射出几种频率的光？其中频率最高的光，光子能量多大？解析：(1)设 v 和 vH 分别表示粒子和氢原子的速率，由题意可知mv mHvH0EH mHv kE.12 2H(2)会辐射出 6 种不同频率的光EE 4E 10.85 eV( 13.60)eV12.75 eV.答案：(
8、1)kE (2)12.75 eV9(2010 年江苏单科)(1)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(选填“增大” 、 “减小”或“不变”)，原因是_.(2 )已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为3.40 eV 和1.51 eV，金属钠的截止频率为 5.531014 Hz，普朗克常量 h6.6310 34 Js.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应解析：(1)减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功 )(2)氢原子放出的光子能量 EE 3E 2，代
9、入数据得E1.89 eV金属钠的逸出功 W0h 0，代入数据得 W02.3 eV因为 EW 0，所以不能发生光电效应答案：见解析10氢原子处于基态时，原子能量 E113.6 eV，已知电子电量 e1.6 1019 C，电子质量 m0.9110 30 kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为 r10.5310 10 m.(1)若要使处于 n2 的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？(2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于 n2 的激发态时，核外电子运动的等效电流多大？(3)若已知钠的极限频率为 6.001014Hz，今用一群处于 n4 的激发态的氢原子发射的光
10、谱照射钠试通过计算说明有几条谱 线可使钠发生光电效应？解析：(1)要使处于 n2 的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第 2 能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量 应为：h 0 ，得(E14)优质文档优质文档8.2110 14Hz.(2)氢原子核外电子绕核做匀 速圆周运动，库仑力作为向心力，有 ke2r2 42mr2T2其中 r24r 1根据电流强度的定义 I eT由 得 I e216r1 kmr1将数据代 入得 I1.310 4 A.(3)由于钠的极限频率为 6.001014Hz，则使钠发生光电效 应的光子的能量至少为E0h eV2.486 eV.6.6310 346.0010141.610 19一群处于 n4 的激发态的氢原子发射的光子，要使 钠发生光 电 效应，应使跃迁时两能级的差 EE 0，所以在六条光谱线 中有 E41、E31、E21、E42 四条 谱线可使钠发生光电效应答案：(1)8.2110 14Hz (2)1.310 4 A (3)4
