第4章 专题提升课3 课后达标检测（Word练习）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

1．(2024·安徽卷，T1)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有(　　) A．1种　　　　　　 　 B．2种 C．3种 D．4种 解析：选B。大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的种类为C＝3种，辐射出光子的能量分别为ΔE1＝E3－E1＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，ΔE3＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，其中ΔE1>3.11 eV，ΔE2<3.11 eV，ΔE3>3.11 eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种。 2．如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76～3.10 eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为(　　) A．10.20 eV B．12.09 eV C．12.75 eV D．13.06 eV 解析：选C。由题知使处于基态氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知从氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光(即从n＝4，跃迁到n＝2辐射蓝光)，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量ΔE＝E4－E1＝12.75 eV。 3．目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1＝－13.6 eV。图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是(　　) A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子 C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子 解析：选A。n＝20的氢原子能量为E20＝＝－0.034 eV，该氢原子的电离能为0.034 eV。吸收一个光子，恰好失去一个电子变成氢离子，由题图所示按能量排列的电磁波谱可知，被吸收的光子是红外线波段的光子，A正确。 4．(多选)(2024·重庆卷，T8)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n＝3和n＝4能级向n＝2能级跃迁产生的谱线(如图)，则(　　) A．Hα的波长比Hβ的小 B．Hα的频率比Hβ的小 C．Hβ对应的光子能量为3.4 eV D．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 解析：选BD。氢原子n＝3与n＝2的能级差小于n＝4与n＝2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误，B正确；Hβ对应的光子能量E＝(－0.85)eV－(－3.40)eV＝2.55 eV，故C错误；氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量E＝(－3.40)eV－(－13.60)eV＝10.2 eV，Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。 5．如图，这是氢原子的能级示意图。当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a；从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b。下列判断正确的是(　　) A．在真空中光子a的波长大于光子b的波长 B．光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态 C．光子a可使处于n＝4能级的氢原子电离 D．大量处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线 解析：选A。根据玻尔理论得知，光子a的能量Ea＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，光子b的能量Eb＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，所以光子a的能量小于光子b的能量，光子的能量E＝h，则光子a的波长大于光子b的波长，故A正确；光子b的能量Eb＝1.89 eV＜－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，所以光子b不可使氢原子从基态跃迁到激发态，故B错误；光子a的能量Ea＝0.66 eV＜0.85 eV，所以光子a不可使处于n＝4能级的氢原子电离，故C错误；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生C＝3种谱线，故D错误。 6．当用具有1.87 eV能量的光子照射处于n＝3的激发态的氢原子时(　　) A．氢原子不会吸收这个光子 B．氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为0.36 eV　 C．氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零 D．氢原子吸收该光子后不会被电离 解析：选B。处于n＝3激发态的氢原子所具有的能量E3＝＝－1.51 eV，由于1.87 eV＋(－1.51 eV)＝0.36 eV>0，说明氢原子能够吸收该光子而电离，电离后电子的动能为0.36 eV。 7．(多选)根据玻尔假设，若规定无穷远处的能量为0，则量子数为n的氢原子的能量En＝，E1为基态的能量，经计算为－13.6 eV，现规定氢原子处于基态时的能量为0，则(　　) A.量子数n＝2时能级的能量为0 B．量子数n＝3时能级的能量为－ C．若要使氢原子从基态跃迁到第4能级，则需要吸收的光子能量为－ D．若采用能量为－的高速电子轰击而使氢原子跃迁到激发态，这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中可释放出10种不同频率的光子 解析：选BC。若规定无穷远处的能量为0，则量子数n＝2时，能级的能量E2＝E1＝×(－13.6 eV)＝－3.4 eV，现规定氢原子处于基态时的能量为0，则n＝2时能级的能量为10.2 eV，故A错误；若规定无穷远处的能量为0，则量子数n＝3时，能级的能量为，现规定氢原子处于基态时的能量为0，则n＝3时能级的能量为－E1＝－，故B正确；基态的氢原子吸收的能量必须等于两能级间的能级差时，才能被吸收，根据ΔE＝Em－En，可知使氢原子从基态跃迁到第4能级，吸收的光子能量为－，故C正确；采用能量为－的高速电子轰击而使氢原子跃迁到激发态，根据Em－En＝hν，得原子获得能量跃迁到n＝3激发态，由数学组合公式C，求得这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中可释放出3种不同频率的光子，故D错误。 8．如图所示的是氢原子能级图，大量处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，跃迁到n＝3能级，再从n＝3回到n＝1能级，则下列说法正确的是(　　) A.基态氢原子吸收的光子能量为1.51 eV B．大量氢原子从n＝3跃迁到n＝1能级，可释放两种不同频率的光子 C．释放的光子能量最小为1.89 eV D．氢原子从n＝3跃迁到n＝1能级，氢原子的能量减小，电势能增大 解析：选C。基态氢原子吸收的能量为(13.6－1.51) eV＝12.09 eV，故A错误；大量氢原子从n＝3跃迁到n＝1能级，可释放三种不同频率的光子，故B错误；释放的光子能量最小为eV＝ 1.89 eV，故C正确；氢原子从n＝3跃迁到n＝1能级，氢原子的能量减小，电场力做正功，电势能减小，故D错误。 9．如图所示的是氢原子的能级图，下列说法不正确的是(　　) A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能会变大，电势能会减小 B．氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子 C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出3条光谱线 D．用能量为12.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁 解析：选D。电子做圆周运动，电场力提供向心力，则有k＝m，Ek＝mv2，联立可得Ek＝，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的轨道半径减小，由动能表达式分析可知电子的动能会变大，因电场力做正功，电势能会减小，故A不符合题意；根据玻尔假设可知氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子，故B不符合题意；一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出光谱线种类n－1＝4－1＝3，故C不符合题意；从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－＝10.2 eV，12.6 eV>10.2 eV，用能量为12.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子跃迁到n＝2能级，故D符合题意。 10．(多选)氢原子的部分能级图如图所示，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，释放的光子的波长为λ1，从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，释放的光子的波长为λ2。下列说法正确的是(　　) A．用动能为11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子会发生跃迁 B．用11 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，氢原子可能跃迁并发出一种频率的光 C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放的光子的波长为 D．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级后，电子的动能增加，氢原子的能量减少 解析：选ACD。用动能为11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子可以吸收10.2 eV的能量，会发生跃迁，故A正确；用11 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，由于光子能量不等于能级差，则不能被吸收，所以氢原子不能发生跃迁，故B错误；根据Em－En＝hν＝h可知，E31＝E32＋E21，有h＝h＋h，解得氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放的光子的波长λ3＝，故C正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，释放能量，则电子的势能减小，电子的动能增加，氢原子的能量减少，故D正确。 11．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如，在某种条件下，铬原子的n＝2 能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为En＝－，式中n＝1，2，3，…，表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是(　　) A． B． C． D． 解析：选C。由题意知，当n＝1时，E1＝－A，当n＝2时，E2＝－，当n＝4时，E4＝－，铬原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，放出的能量ΔE＝E2－E1＝A，从n＝4能级电离时所需能量E＝0－E4＝，故俄歇电子动能Ek＝ΔE－E＝A－＝A，C正确，A、B、D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $