1、梯級演練·強技提能 3.1原子結構氫原子光譜1.(2014·廣州模擬)仔細觀察氫原子的光譜,發現它只有幾條分立的不連續的亮線,其原因是()A.氫原子只有幾個能級B.氫原子只能發出平行光C.氫原子有時發光,有時不發光D.氫原子輻射的光子的能量是不連續的,所以對應的光的頻率也是不連續的2.(2012·北京高考)一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級。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.用頻率為0的光照射大量處于基態的氫原子,在所發射的光譜中僅能觀測到頻率分別為1、2、3的三條譜線,且3>2>

2、;1,則()A.0<1B.3=2+1C.0=1+2+3D. 4.如圖為氫原子能級的示意圖,現有大量的氫原子處于n=4的激發態,當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光。關于這些光下列說法正確的是()A.最容易表現出衍射現象的光是由n=4能級躍遷到n=1能級產生的B.頻率最小的光是由n=2能級躍遷到n=1能級產生的C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光D.用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發生光電效應5.(多選)已知氫原子的能級規律為E1=-13.6eV、E2=-3.4eV、E3=-1.51eV、E4=-0.85eV。現用光子能量介于1112.5eV

3、范圍內的光去照射一大群處于基態的氫原子,則下列說法中正確的是()A.照射光中可能被基態氫原子吸收的光子只有1種B.照射光中可能被基態氫原子吸收的光子有無數種C.激發后的氫原子發射的不同能量的光子最多有3種D.激發后的氫原子發射的不同能量的光子最多有2種6.(2012·江蘇高考)如圖所示是某原子的能級圖,a、b、c為原子躍遷所發出的三種波長的光。在下列該原子光譜的各選項中,譜線從左向右的波長依次增大,則正確的是()7.(2013·江蘇高考)根據玻爾原子結構理論,氦離子(He+)的能級圖如圖所示。電子處在n=3軌道上比處在n=5軌道上離氦核的距離(選填“近”或“遠”)。當大量H

4、e+處在n=4的激發態時,由于躍遷所發射的譜線有條。8.(1)(多選)氫原子的部分能級如圖所示,已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間。由此可推知,氫原子()A.從高能級向n=1能級躍遷時發出的光的波長比可見光的短B.從高能級向n=2能級躍遷時發出的光均為可見光C.從高能級向n=3能級躍遷時發出的光的頻率比可見光的高D.從n=3能級向n=2能級躍遷時發出的光為可見光(2)大量氫原子處于不同能量激發態,發生躍遷時放出三種不同能量的光子,其能量值分別是：1.89eV,10.2eV,12.09eV。躍遷發生前這些原子分布在個激發態能級上,其中最高能級的能量值是eV(基態能量為-13.6

5、eV)。9.實驗室考查氫原子躍遷時的微觀效應。已知氫原子能級圖如圖所示,氫原子質量為mH=1.67×10-27kg。設原來處于靜止狀態的大量激發態氫原子處于n=5的能級狀態。(1)求氫原子由高能級向低能級躍遷時,可能發射出多少種不同頻率的光;(2)若躍遷后光子沿某一方向飛出,且光子的動量可以用p=表示(h為普朗克常量,為光子頻率,c為真空中光速),求發生電子躍遷后氫原子的最大反沖速率。(保留三位有效數字)10.一個運動的處于基態的氫原子與另一個靜止的處于基態的氫原子發生完全非彈性碰撞時,可使這兩個氫原子發生相同的能級躍遷,則運動的氫原子碰撞前的最小動能是多少?已知氫原子的電離能E=1

6、3.6eV。答案解析1.【解析】選D。光譜中的亮線對應不同頻率的光,“分立的不連續的亮線”對應著不同頻率的光,B、C錯。氫原子在不同的能級之間躍遷時,輻射不同能量的光子,并且滿足E=h。能量不同,相應光子頻率不同,體現在光譜上是一些不連續的亮線,A錯誤D正確。2.【解析】選B。根據玻爾理論,氫原子能級越高對應的能量越大,當氫原子從較高能級向較低能級躍遷時放出光子,能量減少。【加固訓練】(2011·四川高考)氫原子從能級m躍遷到能級n時輻射紅光的頻率為1,從能級n躍遷到能級k時吸收紫光的頻率為2,已知普朗克常量為h,若氫原子從能級k躍遷到能級m,則()A.吸收光子的能量為h1+ h2B

7、.輻射光子的能量為h1+ h2C.吸收光子的能量為h2-h1D.輻射光子的能量為h2-h1【解析】選D。氫原子從能級m躍遷到n時輻射紅光,說明能級m高于能級n,而從能級n躍遷到能級k時吸收紫光,說明能級k也高于能級n,由于紫光頻率2大于紅光頻率1,所以h2>h1,因此能級k要高于能級m,氫原子從能級k躍遷到m時應當向外輻射光子,光子的能量為E=h2-h1,故D正確。3.【解析】選B。大量氫原子發生躍遷時只有三條譜線,這說明氫原子受激發躍遷到n=3的激發態,然后從n=3能級向低能級躍遷產生三個頻率的譜線,根據能量守恒有：h0=h3=h2+h1,解得：0=3=2+1,故選項B正確。4.【解題

8、指南】解答本題時應從以下三個方面入手：(1)最容易發生衍射現象的光,應是波長最長的光;(2)波長最長的光對應的頻率最小,能量最小;(3)能量最小的光應是能級差最小的兩個能級躍遷時產生的。【解析】選D。最容易發生衍射的應是波長最長而頻率最小、能量最低的光波,h=Em-En,對應躍遷中能級差最小的應為n=4到n=3,故A、B錯。由可知處于n=4能級上的氫原子共可輻射出=6種不同頻率的光,故C錯。根據h=E2-E1及發生光電效應的條件hW可知D正確。5.【解析】選A、C。只有n=1至n=3的能級差在光子的能量范圍內,選項A正確,B錯誤。吸收光子的能量后躍遷到n=3能級,可以產生3種光子,選項C正確,

9、D錯誤。6.【解析】選C。根據E=h,=,可知=,能級差越大,波長越小,所以a的波長最小,b的波長最大,答案選C。【加固訓練】(2011·大綱版全國卷)已知氫原子的基態能量為E1,激發態能量En=,其中n=2,3,。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發態電離的光子的最大波長為()A.-B.-C.-D.-【解析】選C。從第一激發態到電離狀態吸收的能量E=0-=-,根據E=h=h,所以=-,因此正確答案為C。7.【解析】根據玻爾理論,電子離原子核越遠,原子所處的能級就越高,另外,處于n=4能級的原子向基態躍遷時,會產生=6種譜線。答案：近6【總結提升】能級躍遷的分

10、析方法(1)如果氫原子處于高能級,對應量子數為n,則有可能向量子數為(n-1)、(n-2)、(n-3)1諸能級躍遷,共可形成(n-1)條譜線,而躍遷至量子數為(n-1)的氫原子又可向(n-2)、(n-3)1諸能級躍遷,共可形成(n-2)條譜線。同理,還可以形成(n-3)、(n-4)1條譜線。(2)將以上分析結果歸納求和,則從量子數為n對應的能級向低能級(n-1)、(n-2)1躍遷可形成的譜線總數目為(n-1)+(n-2)+(n-3)+1=,可表示為。8.【解析】(1)選A、D。由E=h=h知,光子能量越大時,光的頻率越高,波長越短。從高能級向n=1能級躍遷時光子能量為EE2-E1=10.2eV

11、,A正確。從高能級向n=2的能級躍遷時發出的光子能量為E3-E2E-E2,即1.89eVE3.40eV,可見有一部分光處于紫外線區域,B錯誤。從高能級向n=3的能級躍遷時,光子能量最高E=-E3=1.51eV,比可見光光子能量小,C錯誤。從n=3能級向n=2能級躍遷時,光子能量E=E3-E2=1.89eV,D正確。(2)由于大量氫原子在處于不同能量激發態發生躍遷時放出三種不同能量的光子,可知氫原子所處的最高能級是n=3,躍遷發生前這些原子分布在2個激發態能級上;其中最高能級的能量值是E3=-1.51eV。答案：(1)A、D(2)2-1.519.【解析】(1)可以有n=10種不同頻率的光輻射。(

12、2)由題意知氫原子從n=5能級躍遷到n=1能級時,氫原子具有最大反沖速率。氫原子發生躍遷時輻射出的光子能量為E=E=|E5-E1|開始時,將原子(含核外電子)和即將輻射出去的光子作為一個系統,由動量守恒定律可得：mHvH-p光=0光子的動量p光=,E=h氫原子速度為vH=,所以vH=4.17m/s答案：(1)10(2)4.17m/s10.【解析】要使運動氫原子的速度最小,則必須使兩氫原子發生正碰且氫原子發生完全非彈性碰撞損失的動能將全部被基態氫原子所吸收,由玻爾理論知兩基態氫原子碰撞時損失的動能的最小值必為氫原子從n=1激發到n=2能級的能量差E=E2-E1=E,設碰前運動的氫原子最小速度為v0,初動能為Ek,碰后兩氫原子速度為v,由動量守恒mv0=2mv,由能量守恒得：m-·2m·v2=2E,即Ek=2E得Ek=4E=40.8eV。答案：40.8eV【總結提升】原子躍遷的兩種類型(1)原子吸收光子的能量時,原子將由低能級態躍