原子結(jié)構(gòu)與原子能級 選擇題 1．關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù) B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性 C．α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 答案　A 解析　盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，C項(xiàng)錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原方向前進(jìn)，D項(xiàng)錯誤． 2．處于n＝3能級的大量氫原子，向低能級躍遷時，輻射光的頻率有(　　) A．1種　　　　 B．2種 C．3種 D．4種 答案　C 解析　處在高能級的氫原子向低能級躍遷時，可以向任意低能級躍遷．C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)不正確． 3．(2018·泉州二模)處于激發(fā)狀態(tài)的原子，在入射光的電磁場的影響下，從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，兩個狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射．原子發(fā)生受激輻射時，發(fā)出的光子頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強(qiáng)，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理．那么，發(fā)生受激輻射時，產(chǎn)生激光的原子的總能量En、電勢能Ep、電子動能Ek的變化情況是(　　) A．Ep增大、Ek減小、En減小 B．Ep減小、Ek增大、En減小 C．Ep增大、Ek增大、En增大 D．Ep減小、Ek增大、En不變 答案　B 解析　發(fā)生受激輻射時，向外輻射能量，知原子總能量減小，軌道半徑減小， 根據(jù)＝知，電子的動能增大，由于能量減小，則電勢能減?。蔄、C、D三項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確． 4．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量為En＝，其中n＝2，3，4….已知普朗克常量為h，則下列說法正確的是(　　) A．氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動能增大，原子的電勢能減小 B．基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速度大小為 C．大量處于n＝3的激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時可輻射出3種不同頻率的光 D．若原子從n＝5能級向n＝3能級躍遷時發(fā)出的光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則從n＝6能級向n＝4能級躍遷時發(fā)出的光一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 答案　C 解析　氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時，氫原子吸收光子，則能量增大，軌道半徑增大，根據(jù)k＝m知，電子動能減小，而其電勢能增大，故A項(xiàng)錯誤；基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，則電子電離后的最大初動能為Ekm＝hν＋E1，因此電子最大速度大小為，故B項(xiàng)錯誤．根據(jù)C32＝3知，這些氫原子可能輻射出三種不同頻率的光子．故C項(xiàng)正確；原子從n＝6能級向n＝4能級躍遷時所產(chǎn)生的能量小于之前輻射的能量，不一定使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)．故D項(xiàng)錯誤． 5．(2018·南通一模)(多選)已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量為－13.6 eV，下列說法正確的有(　　) A．使n＝2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4 eV的能量 B．氫原子由n＝3能級躍遷到n＝2能級，放出光子，能量增加 C．處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2 eV的光子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài) D．大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子會輻射出3種不同頻率的光 答案　AD 解析　A項(xiàng)，氫原子基態(tài)能量為－13.6 eV，則n＝2能級為E2＝－＝－3.4 eV，因此要使處于n＝2能級氫原子電離至少需要吸收能量3.4 eV，故A項(xiàng)正確； B項(xiàng)，氫原子由n＝3能級躍遷到n＝2能級，放出光子，能量減少，故B項(xiàng)錯誤； C項(xiàng)，處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2 eV的光子，能量為E＝－13.6＋10.2＝－3.4 eV，因此會從n＝1能級躍遷到n＝2能級，故C項(xiàng)錯誤； D項(xiàng)，根據(jù)C32＝3，可知，大量處于n＝3能級的氫原子躍遷時能輻射出3種不同頻率的光子，故D項(xiàng)正確． 6．(2018·武邑模擬)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量En＝，其中n＝2，3，4…，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．有一氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在它向低能態(tài)躍遷時，可能輻射的光子的最大波長為(　　) A．－ B．－ C．－ D．－ 答案　A 解析　一群氫原子處于n＝3激發(fā)態(tài)，據(jù)玻爾理論在這3種頻率光子中，可釋放出的光子頻率種類中，當(dāng)氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時輻射的光子波長最長， E2＝　E3＝， ＝E3－E2， λ＝＝－，故A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)錯誤． 7．(2018·遵義二模)(多選)一群氫原子從n＝3的能級向低能級躍遷時，放出光子的最大能量為E，則這群氫原子(　　) A．躍遷時可以放出6種不同能量的光子 B．由n＝2的能級向基態(tài)躍遷時放出光子的能量小于E C．由n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時放出光子的能量等于 D．由n＝2的能級向基態(tài)躍遷時吸收光子的能量為 答案　BC 解析　A項(xiàng)，大量處于第3能級的氫原子向低能級躍遷放出若干頻率的光子，能產(chǎn)生3種不同頻率的光子，故A項(xiàng)錯誤； B、D兩項(xiàng)，從n＝3的能級向基態(tài)躍遷時，放出光子的最大能量為E，即為：E＝E1－＝E1，則n＝2的能級向基態(tài)躍遷時放出光子的能量，為：E′＝E1－＝E1＝E，小于E，故B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤； C項(xiàng)，當(dāng)n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時放出光子的能量，為：E″＝－＝－＝E1＝，故C項(xiàng)正確． 8.(2018·唐山二模)圖示為氫原子能級示意圖，已知大量處于n＝2能級的氫原子，當(dāng)它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光子，下面說法中正確的是(　　) A．n＝2能級氫原子受到照射后躍遷到n＝5能級 B．n＝2能級氫原子吸收的能量為2.55 eV C．頻率最高的光子是氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級放出的 D．波長最大的光子是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級放出的 答案　B 解析　A項(xiàng)，根據(jù)C42＝6知，n＝2能級氫原子受到照射后躍遷到n＝4能級．故A項(xiàng)錯誤； B項(xiàng)，n＝2能級氫原子受到照射后躍遷到n＝4能級，氫原子吸收的能量為：ΔE＝E4－E2＝－0.85－(－3.4)＝2.55 eV.故B項(xiàng)正確； C項(xiàng)，光子的能量：E＝hν，可知，頻率最高的光子的能量最大，是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級放出的．故C項(xiàng)錯誤； D項(xiàng)，光子的能量：E＝，可知波長最長的光子的能量最小，是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝3能級放出的．故D項(xiàng)錯誤． 9.(2018·河南二模)如圖所示為氫原子的部分能級圖，以下判斷正確的是(　　) A．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的光子 B．欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，可用12.09 eV的光子照射 C．一個氫原子從n＝4的狀態(tài)躍遷到基態(tài)時，最多可以輻射出6種不同頻率的光子 D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射金屬鉑(逸出功為6.34 eV)時不能發(fā)生光電效應(yīng) 答案　B 解析　A項(xiàng)，要使n＝3能級的氫原子發(fā)生躍遷，吸收的光子能量必須等于兩能級間的能級差，或大于1.51 eV能量的任意頻率的光子．故A項(xiàng)錯誤； B項(xiàng)，根據(jù)玻爾理論用12.09 eV電子照射時，吸收光子后電子的能量：12.09＋(－13.6)＝－1.51 eV，所以能從基態(tài)發(fā)生躍遷，躍遷到第3能級，故B項(xiàng)正確； C項(xiàng)，一個氫原子從n＝4的狀態(tài)躍遷到基態(tài)時，最多時，躍遷的路徑為：n＝4→3→2→1，可知能輻射出3種不同頻率的光子，故C項(xiàng)錯誤； D項(xiàng)，從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV＞6.34 eV，而使金屬發(fā)生光電效應(yīng)的條件是光子的能量大于電子的逸出功，故可以發(fā)生光電效應(yīng)．故D項(xiàng)錯誤． 10.(多選)如圖所示，是汞原子的能級圖，一個自由電子的總能量為8.0 eV，與處于基態(tài)的汞原子碰撞后(不計(jì)汞原子的動量變化)，則電子剩余的能量可能為(碰撞無能量損失)(　　) A．0.3 eV B．3.1 eV C．4.9 eV D．8.8 eV 答案　AB 解析　基態(tài)的汞原子從基態(tài)躍遷到第2能級，吸收能量為：ΔE＝－5.5 eV＋10.4 eV＝4.9 eV 則電子剩余的能量為：E′＝8.0－4.9 eV＝3.1 eV， 基態(tài)的汞原子從基態(tài)躍遷到第3能級，吸收能量為：ΔE＝－2.7 eV＋10.4 eV＝7.7 eV 則電子剩余的能量為：E′＝8.0－7.7 eV＝0.3 eV，故A、B兩項(xiàng)正確，C、D兩項(xiàng)錯誤． 11.(2018·衡水三模)(多選)如圖所示為氫原子的能級圖，大量處于基態(tài)的氫原子在一束光的照射下發(fā)生躍遷后能產(chǎn)生6條譜線，其中有3條可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)．已知可見光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之間，下列有關(guān)描述正確的是(　　) A．氫原子的能級是分立的，6條譜線中有2條譜線在可見光范圍內(nèi) B．入射光束中光子的能量為10.2 eV才能實(shí)現(xiàn)題中的躍遷情況 C．該金屬的逸出功小于2.55 eV D．若改用12.7 eV的電子撞擊氫原子使之躍遷后所輻射出的光也能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 答案　AD 解析　A項(xiàng)，氫原子躍遷后能產(chǎn)生6條譜線，根據(jù)：Cn2＝＝6，即處于基態(tài)的氫原子在一束光的照射下躍遷到了n＝4能級； 從高能級n＝4向n＝3能級躍遷時發(fā)出的光的能量為：E4－E3＝－0.85－(－1.51)＝0.66 eV；不在可見光范圍內(nèi)； 從n＝4向n＝2能級躍遷時輻射的光子能量為：E4－E2＝－0.85－(－3.4)＝2.55 eV；在可見光范圍內(nèi)； 從n＝4向n＝1能級躍遷時發(fā)出的光的能量為：E4－E1＝－0.85－(－13.6)＝12.75 eV；不在可見光范圍內(nèi)； 從n＝3到n＝2輻射光子的能量為：E3－E2＝－1.51－(－3.4)＝1.89 eV；在可見光范圍內(nèi)； 從n＝3向n＝1能級躍遷時發(fā)出的光的能量為：E3－E1＝－1.51－(－13.6)＝12.09 eV；不在可見光范圍內(nèi)； 從n＝2向n＝1能級躍遷時發(fā)出的光的能量為：E2－E1＝－3.4－(－13.6)＝10.2 eV；不在可見光范圍內(nèi)．故A項(xiàng)正確； B項(xiàng)，由于能量最大的光子的能量為12.75 eV，可知入射光的能量為12.75 eV，故B項(xiàng)錯誤； C項(xiàng)，由于其中有3條可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則三種頻率最大、能量最大的光子的能量分別為12.75 eV，120.9 eV和10.2 eV，其次為2.55 eV，可知，該金屬的逸出功大于2.55 eV，小于10.2 eV.故C項(xiàng)錯誤； D項(xiàng)，若改用12.7 eV的電子撞擊氫原子，由于12.7 eV小于12.75 eV，所以最多只能使基態(tài)的氫原子躍遷到n＝3的能級，最少只能使基態(tài)的氫原子躍遷到n＝2的能級；n＝2能級向n＝1能級躍遷時所輻射出的光的能量為10.2 eV，也能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D項(xiàng)正確． 12.(2018·邯鄲一模)(多選)圖示是氫原子的能級示意圖，大量處于基態(tài)的氫原子吸收了某種單色光的能量后能發(fā)出6種不同頻率的光子，分別用它們照射某種金屬板時，只有頻率分別為ν1、ν2、ν3、ν4(ν1＞ν2＞ν3＞ν4)的四種光能發(fā)生光電效應(yīng)．則普朗克常量可表示為(　　) A. B. C. D. 答案　BD 解析　大量處于基態(tài)的氫原子吸收了某種單色光的能量后能發(fā)出6種不同頻率的光子，可知，電子處于能級n＝4，向低能級躍遷， 分別用它們照射某種金屬板時，只有頻率分別為ν1、ν2、ν3、ν4(ν1＞ν2＞ν3＞ν4)的四種光能發(fā)生光電效應(yīng)， 依據(jù)能量等于兩能級間的能級差，即Em－En＝hν.可知，E4－E1＝hν1，E3－E1＝hν2，E2－E1＝hν3，E4－E2＝hν4， 由圖中各能級的能量，則有：h＝，或h＝，或h＝，或h＝，故A、C兩項(xiàng)錯誤，B、D兩項(xiàng)正確． 13．原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時吸收波長為λ2的光子，已知λ1＞λ2.那么原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要(　　) A．發(fā)出波長為λ1－λ2的光子 B．發(fā)出波長為的光子 C．吸收波長為λ1－λ2的光子 D．吸收波長為的光子 答案　D 解析　a→b：Ea－Eb＝h b→c：Ec－Eb＝h a→c：Ec－Ea＝h 聯(lián)立上三式得，λ＝.D項(xiàng)正確． 14．(2018·石家莊模擬)(多選)圖1所示為氫原子能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時能輻射出多種不同頻率的光，其中用從n＝4能級向n＝2能級躍遷時輻射的光照射圖2所示光電管的陰極K時，電路中有光電流產(chǎn)生，則(　　) A．若將滑片右移，電路中光電流一定增大 B．若將電源反接，電路中可能有光電流產(chǎn)生 C．若陰極K的逸出功為1.05 eV，則逸出的光電子最大初動能為1.5 eV D．大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時輻射的光中只有4種光子能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng) 答案　BD 解析　A項(xiàng)，若光電流已經(jīng)達(dá)到飽和，則將滑片右移，電路中光電流也不再增大，故A項(xiàng)錯誤； B項(xiàng)，若將電源反接，反接后得電壓若小于截止電壓，則電路中可能有光電流產(chǎn)生，故B項(xiàng)正確． C項(xiàng)，從n＝4能級向n＝1能級躍遷時輻射的光子能量為：E＝E4－E1＝－0.85－(－13.6)＝12.75 eV，那么根據(jù)光電效應(yīng)方程：EKm＝hν－W＝E－W＝12.75－1.05＝11.70 eV，故C項(xiàng)錯誤； D項(xiàng)，根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n＝4向n＝2躍遷時輻射光子的能量小于從n＝4向n＝1、n＝3向n＝1、n＝2向n＝1躍遷時輻射光子的能量，則大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時輻射的光中只有4種光子能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)，故D項(xiàng)正確． 15．(多選)用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測到了一定數(shù)目的光譜線，如圖．調(diào)高電子的能量再次進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條．用Δn表示兩次觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差，E表示調(diào)高后電子的能量．根據(jù)圖所示的氫原子的能級圖可以判斷，Δn和E的可能值為(　　) A．Δn＝1，13.22 eV＜E＜13.32 eV B．Δn＝2，13.22 eV＜E＜13.32 eV C．Δn＝1，12.75 eV＜E＜13.06 eV D．Δn＝2，12.75 eV＜E＜13.06 eV 答案　AD 解析　由原子在某一能級躍遷最多發(fā)射譜線數(shù)Cn2可知C22＝1，C32＝3，C42＝6，C52＝10，C62＝15. 由題意可知比原來增加5條光譜線，則調(diào)高電子能量前后，最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)分別可能為2和4，5和6……Δn＝2和Δn＝1. 當(dāng)Δn＝2時： 原子吸收了實(shí)物粒子(電子)的能量，則調(diào)高后電子的能量E≥E4－E1，E＜E5－E1 所以E≥[－0.85－(－13.60)] eV＝12.75 eV E＜[－0.54－(－13.60)] eV＝13.06 eV 所以12.75 eV≤E＜13.06 eV 故D項(xiàng)正確． 同理當(dāng)Δn＝1時，使調(diào)高后電子的能量滿足 E6－E1≤E＜E7－E1 [－0.38－(－13.60)] eV≤E＜[－0.28－(－13.60)] eV 故A項(xiàng)正確． 9