人教版高中物理选修3-518.3氢原子光谱名师精编作业(3)
2017-2018学年度人教版选修3-5? 18.3氢原子光谱作业（3）
1．下列叙述中符合物理学史的有( )
A. 汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子
B. 卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的
C. 查德威克通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型
D. 玻尔根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式
2．现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低
)()
A.
C.
D. 2k
3．图示为氢原子能级示意图，己知大量处于n＝2能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光子，下面说法中正确的是
A. n＝2能级氢原子受到照射后跃迁到n＝5能级
B. n＝2能级氢原子吸收的能量为2.55eV
C. 频率最高的光子是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝l能级放出的
D. 波长最大的光子是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级放出的
4．氢原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氮离子。已知基态的氢离子能量为
154.4
E eV
=-，氢离子能级的示意图如图2所示，在具有下列能量的光子中，不能被基态氢离子吸收而发生跃迁的是( )
A. 40.8eV
B. 43.2eV
C. 51.0eV
D. 48.4eV
5．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，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hν1＋hν2
B. 辐射光子的能量为hν1＋hν2
C. 吸收光子的能量为hν2－hν1
D. 辐射光子的能量为hν2－hν1
6．LED，英文light emitting diode的简称，又称发光二极管．LED的心脏是一个半导体的晶片，它由两部分组成，一部分是P型半导体，里面拥有多余的带正电荷的空穴，另一端是N型半导体，里面拥有多余的电子。电流通过导线作用于这个晶片，自由电子在通过二极管时会陷入P型层中的空穴，这一过程中电子会从传导带向低轨道跃迁，因而电子会以光子的形式释放出能量。晶片材料的传导带与低轨道之间的能级差，决定光子的频率，当二极管由某些特定材料制成时，就能发出可见光光子。LED因其独特的构造，多数光子不会被半导体材料自身吸收，因而能向外释放大量的光子。根据以上信息，下列说法正确的是（）
A. 白炽灯是通过加热灯丝发光的，LED灯也需要通过加热才能发光，它们工作时都会散发大量的热
B. 传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的波长越长
C. 普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小
D. LED灯与普通灯泡一样，没有正负极
7．下列说法正确的是( )
A. β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B. 太阳辐射能量主要来自太阳内部的裂变反应
C. 卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
D. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量减小
8．下列说法正确的是
A. 爱因斯坦通过对光电效应的研究提出了光子说
B. 波尔提出轨道量子化和能级，成功解释了氦原子光谱
C. 发生β衰变后新核的质量数和电荷数都增加1
D. 核反应方程为核聚变方程
9．若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线．内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)．214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M 层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其离．实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为E k=1.323MeV、E L=1.399MeV、E M=1.412MeV．则可能发射的特征X射线的能量为:
A. 0.004MeV
B. 0.017MeV
C. 0.076MeV
D. 0.089MeV
10．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，一群原来处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级的过程中( )
A. 放出三种频率不同的光子
B. 放出六种频率不同的光子
C. 氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大
D. 从n ＝4的能级跃迁到n ＝3的能级时，辐射出的光子的波长最长
11．如图所示为氢原子的能级图。一群处于n=1基态的氢原子吸收波长为λ的光子后，均跃迁到n=4激发态，氢原子从激发态发生跃迁时，最多可观测到氢原子发射不同波长的光有 种，其中从n=4激发态跃迁到n=2激发态发射光的波长为 倍λ。
12．（7分）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，当它们跃迁时：
(1)这些氢原子最多能发出几种频率的光？并画出能级图，在图上用箭头标明；
(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？是多少？
(已知氢原子的基态能量E 1=-13.6eV ，量子数n h =6.63×10-34J ·s)
13．(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．
A ．速度
B ．动能
C ．动量
D ．总能量
(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比
处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4
的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．
(3)如图所示，进行太空行走的宇航员A 和B 的质量分别为80 kg 和100 kg ，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A 将B 向空间站方向轻推后，A 的速度变为0.2 m/s ，求此时B 的速度大小和方向．
14．(1)氢原子第n 能级的能量为12n E E E
=，其中1E 是基态能量，而m ?=1，2，…。若一氢原子发射能量为1316E -的光子后处于比基态能量高出134
E -的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?
(2)一速度为v的高速α粒子(42He)与同方向运动的氖核(2010Ne)发生弹性正碰，碰后α粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)。
15．在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的n及它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？
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1 参考答案
1．A
【解析】汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，A 正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，BC 错误；巴尔末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式，D 错误．
2．C
【解析】由题意知量子数为3的能级上的氢原子分别向量子数为2、1的能级上跃迁的氢原子数占总氢原子数的二分之一，产生总共产生k 个光子。此时处于量子数为2的能级上氢原
C 正确，AB
D 错误。故选C 。
3．B
【解析】大量处于n ＝2能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光子可知n ＝2能级氢原子受到照射后跃迁到n ＝4能级，吸收的能量为（-0.85）-（-3.4）=2.55eV ，选项B 正确；频率最高的光子对应的能级差最大，则是氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝l 能级放出的，选项C 错误；波长最大的光子对应的能级差最小，则是氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级放出的，选项D 错误；故选B.
4．B
【解析】光子如要被基态氦离子吸收而发生跃迁，光子能量必须等于两能级间的能量差，B 不符合条件；故ACD 错误，B 正确；
故选B 。
5．D
【解析】由题意可知E m －E n ＝hν1，E k －E n ＝hν2.因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2>ν1，即能级k 的能量大于能级m 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E k －E m ＝hν2－hν1，选项D 正确，ABC 错误，故选D ．
点睛：本题考查原子跃迁与能级能量变化及辐射或光子能量的关系．要明确色光间的波长及频率关系，可见光中紫光的频率最大，波长最小．
6．C
【解析】A 、荧光灯的发光效率比白炽灯高，用起来比白炽灯省电．其原因在于荧光灯和白炽灯的发光方式不同，荧光灯的发光原理就有所不同，故A 错误；
B 、传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的频率越高，电子跃迁时辐射出光子的波长越短，故B 错误；
C 、普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小，电子跃迁时辐射出光子的频率太低，故C 正确；
D 、单个LED 灯是分正负极的，反向不能发光，LED 节能灯就不分正负，直接用在交流电上，故D 错误；
故选C 。
7．C
【解析】β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故A 错误；太阳辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应，故B 错误；卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，故C 正确；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加，故D 错误。所以C 正确，ABD 错误。
8．AD