重难点专训59 原子结构模型（福建专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

重难点专训59 原子结构模型（福建专用） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B C B B D AB CD BC BC 题号 11 12 16 17 18 19 20 21 22 23 答案 AD AC C B B C C C AB BD 题号 24 答案 BC 模拟·基础演练 1．D 【详解】BC．原子从高能级向低能级跃迁，会向外辐射光子，而非吸收光子，故B、C错误； AD．题干明确限定是一个原子从某一特定高能态直接跃迁到另一特定低能态，两个能级的能量差是唯一确定值，对应光子能量唯一，因此只会辐射某一特定频率的光子，不会发出一系列频率的光子，故A错误，D正确。 故选D。 2．B 【详解】氢原子的能级公式为，其中，所以 氢原子由能级跃迁到能级时，原子能量减小，减少的能量以光子的形式放出。 故选B。 3．C 【详解】根据辐射光子的能量为 代入数据解得 因此可知，故选C。 4．B 【详解】A．根据可知，这群氢原子能辐射出6种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级，辐射出的光子能量最小，光子频率最小，波长最长，故B正确； C．从能级跃迁到能级，辐射出的光子能量最大，故C错误； D．由， 可知从能级跃迁到能级，从能级跃迁到能级，辐射出的光子不能使逸出功为2.13eV的金属发生光电效应，故D错误。 故选B。 5．B 【详解】A．高能级向低能级跃迁向外放出能量，以光子形式释放出去，辐射光子后能量减小，故A错误； D．最多能放不同频率光子的种数为 故D错误； B．从向跃迁辐射出的光子的能量为 在蓝光光子的能量范围，可知从向跃迁可辐射蓝光，故B正确； C．从向跃迁射出的光子的能量为 不在蓝光光子的能量范围，所以从向跃迁不可以辐射蓝光，故C错误。 故选B。 6．D 【详解】A．大量处于激发态（n＝4）的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出＝6种不同频率的光子，选项A错误； B．从n＝4能级跃迁到n＝1能级氢原子的能级变低，能量变小，选项B错误； C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级，能级差最大，放出的光子频率最高，波长最短，选项C错误； D．从4→2的能级差小于从2→1的能级差，则从4→2辐射出的光子的能量小于从2→1辐射出的光子的能量，则从n＝4能级跃迁到n＝2能级放出的光子能使某种金属发生光电效应，则从n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子，也一定能使该种金属发生光电效应，选项D正确。 故选D。 7．AB 【详解】A．物体所呈现出来的颜色是由于不吸收该颜色的光导致的，故在透射光下呈绿色便是由于光合色素分子不吸收绿光，故A正确； B．根据图（b）所示，激发态往低能级跃迁时发出红色的光，故B正确； C．由图（b）可知，辐射光①比辐射光②的能量小，故C错误； D．辐射光①比辐射光③的能量小，根据，可知辐射光①比辐射光③的波长更长，故D错误。 故选AB。 8．CD 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程可得：光电子最大初动能满足 代入数据解得，光电子最大初动能为，但并非所有光电子的动能均为2.5eV，故A错误； B．光电子的最大动能为，处于能级的氢原子跃迁到能级，吸收光电子的能量，所以处于能级的氢原子吸收一个光电子不可以直接跃迁到能级，故B错误； C．光电子最大动能为，所以能量大于1.51eV的光电子可使部分处于能级的氢原子直接被电离，故C正确； D．处于能级的氢原子跃迁到能级，吸收光电子的能量为，所以部分处于能级的氢原子可以直接跃迁到能级，故D正确。 故选CD。 9．BC 【详解】A．据能级跃迁公式 得，b跃迁能级差最小，三种光子中，b光子频率最小，故A错误； B．根据 由于三种光子中，光子频率最高，波长最短，故B正确； CD．因，， 所以、、满足关系式 故C正确、D错误。 故选BC。 10．BC 【详解】A．大量处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，依据数学组合公式，，选项A错误； B．大量处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，所辐射出的能量最小光子的能量为 选项B正确； C．一个处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中最多会辐射出4种能量的光，选项C正确； D．类氢结构的氦离子处在基态时，其电势能最小，核外电子的动能最大，选项D错误。 故选BC。 11．AD 【详解】AB．  根据氢原子的能级图，由 可知 到 的能级差最大，对应光子的能量最大为12.75 eV，因此其频率也最大，故A正确，B错误。 CD．从向能级跃迁发出的光子的能量为2.55eV，小于锡的逸出功4.42eV，所以从向能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应，故C错误，D正确。 故选AD。 12．AC 【详解】AB．根据波尔理论可知，原子从高能级向低能级跃迁时辐射一定频率的光子，光子的能量由两级能量差决定，光刻机光源的原子可以提供能量为56.9eV的极紫外线，说明极紫外线一定是处在n=5能级上的原子向n=4能级跃迁时产生的，A错误，符合题意；B正确，不符题意； C．由于极紫外线的频率比紫色光更高，根据波速、波长、频率的关系可知，极紫外线的波长比紫色光更短，C错误，符合题意； D．由于极紫外线的频率比紫色光更高，根据光电效应理论可知，对于同一金属，极紫外线比紫色光更容易发生光电效应，D正确，不符题意。 故选AC。 13． 远 3 【详解】[1]根据玻尔原子理论，能级越高的电子离核距离越远，故电子处在n=3轨道上比处在n=4轨道上离氢核的距离近，所以电子处在n=4轨道上比处在n=3轨道上离氦核的距离远。 [2]当大量氢原子处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有条。 14． 10 0.31 0.61 【详解】[1]根据 可得处在能级的氢原子向低能级跃迁最多能放出10种不同频率的光子，故填10； [2]氢原子处于能级向低能级跃迁的过程中，当由能级跃迁至能级时，放出光子能量最小，波长最长，对应的光子能量为 故填； [3]氢原子由能级跃迁到能级时，辐射的光子能量为 由 解得光电子的最大初动能为 故填。 15．(1)1.8eV，1.06eV (2)9.8eV 【详解】（1）由图乙可知，其遏止电压V 光电子的最大初动能 所以 由题可知，辐射光子的能量 根据光电效应方程有 解得 （2）根据题意可知，若光电管加电压V时，为正向电压，由动能定理有 解得 重难·创新演练 16．C 【详解】AB．首先列出玻尔模型的两个核心方程：库仑力提供向心力 化简得 角动量量子化条件 联立解得，，故AB错误； C．原子总能量为动能与势能之和，动能 势能 故 代入的表达式，可得，故C正确； D．电子从跃迁到释放的光子能量满足 代入能级公式得 因此，故D错误。 故选C。 17．B 【详解】由题意可知 得 即能发出种频率光的一定是能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为 综合选项内容分析，ACD错误，B正确； 故选B。 18．B 【详解】A．用动能为11eV的电子碰撞处于基态的氢原子，可使其跃迁到能级；用能量为11eV的光子照射处于基态的氢原子，由于不等于两能级能量之差，不能使其发生跃迁，故A错误。 B．氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出的光子能量最小为1.89eV，为可见光，不可能辐射出红外线，故B正确。 C．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出种不同频率的光子，故C错误。 D．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，要以光子的形式释放能量，氢原子的能量减小，电势能减小，根据，电子的动能，轨道半径减小，则动能增大，故D错误。 故选B。 19．C 【详解】A．由能级差 可知光的频率大于光的频率，则光的波长小于光的波长，故A错误； B．光的频率大于光的频率，光照射某种金属能发生光电效应时，光照射该金属不一定发生光电效应，故B错误； C．能级跃迁到能级是高能级向低能级跃迁，电子轨道半径变小，库仑力提供向心力，则有 解得 可知，电子的轨道半径减小，动能变大，故C正确； D．根据上述分析可知，光的波长大于光的波长，由条纹间距公式 可知光的条纹间距大于光的条纹间距，故D错误。 故选C。 20．C 【详解】A．大量处于能级的氦离子，向低能级跃迁时，可能发出的光子频率种类数为种（分别是，，），故A错误； B．从向能级跃迁，是从高能级向低能级跃迁，根据玻尔理论，原子会辐射能量，而不是吸收能量，故B错误； C．处于能级的氦离子，其能量为，要发生电离，即跃迁到（能量为0），所需的最小能量为。因为，所以吸收的能量足以使其发生电离，多余的能量转化为电子的动能，故C正确； D．从跃迁到能级辐射的光子能量为 从跃迁到能级辐射的光子能量为 根据可知，能量越小频率越低，因为，所以从跃迁到能级辐射出的光子频率比从跃迁到能级辐射出的光子频率低，故D错误。 故选C。 21．C 【详解】B．一个处于n=1能级的氢原子吸收12.75eV能量后跃迁到n=4能级，处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出3个不同频率的光子，故B错误； A．由可知，能级差越大，辐射出的光子能量越大，频率越高，波长越短，氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射出的光子能量最小，波长最长，故A错误； C．氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级与从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射出的光子的能量都大于2.52eV，都能使逸出功为2.52eV的金属发生光电效应，故C正确； D．处于n=1能级的氢原子能吸收13.15eV能量，不满足能级差的能量，无法使氢原子跃迁，故D错误。 故选C。 22．AB 【详解】A． 核外电子受到的库仑力 氢原子向低能级跃迁，r减小，库仑力变大，故A正确； B． 处于能级的氢原子发生电离，需要吸收的能量大于或等于，紫外线光子能量大于，故处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，故B正确； C． 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时可能发出3种、2种或1种不同频率的光，故C错误； D． 具有显著的消毒作用的光是紫外线，大量氢原子从高能级向能级跃迁时，发出的光不可能是紫外线，故D错误。 故选AB。 23．BD 【详解】AD．大量能级的氢原子向低能级跃迁时一共可以发出=6种光子，其中只有能级向能级跃迁时发出的光子能量为，小于金属铯的逸出功，其他5种都能使铯发生光电效应，故A错误，D正确； B．从能级向能级跃迁时发出的光子能量最小，由可得波长最大，故B正确； C．光电子的最大初动能与光照强度无关，故C错误。 故选BD。 24．BC 【详解】AB．氢原子吸收光子后辐射出6种不同频率的光，根据 解得，即氢原子跃迁到了的激发态。 根据玻尔理论，吸收的总能量为 因为氢原子是同时吸收两个光子，所以每个激光光子的能量为。故A错误，B正确； CD．氢原子从能级向低能级跃迁，辐射出的光子能量分别为 、、、、、 将这6种光子能量从小到大排列为。 题目指出有4种光可以使金属K发生光电效应，说明能量较大的4种光子能量大于逸出功，能量较小的2种光子能量小于逸出功。即且。所以金属K的逸出功范围为。故C正确，D错误。 故选BC。 25． 6 12.75 【详解】[1]一群处于激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，这群氢原子最多能辐射出不同频率的光子种类为 [2]根据可知波长最短时，频率最大，根据可知频率最大，则能量最大，则这些光子中波长最短的光子的能量是 26． 辐射 增大 3 【详解】[1]氢原子从高能级向低能级跃迁时，原子的总能量减小，因此需要向外辐射光子。 [2]氢原子向低能级跃迁时，核外电子的轨道半径减小，根据库仑力提供向心力有 解得电子动能为，随着轨道半径的减小，电子动能增大。 [3]一群处于激发态的氢原子，向下跃迁时最多可辐射出种不同频率的光子。其中，只有直接跃迁到基态（，已知）时辐射的三种光子能量较大，分别为 其余跃迁方式产生的光子能量均小于。要使基态硅原子（能量为）电离，入射光子的能量必须大于或等于。比较可知，上述只有跃迁到基态的3种频率的光子满足条件。 27． 3 9：4 25：28 【详解】[1]因为红色的线波长最长，光子能量最小，所以能级差最小，所以，是氢原子从第3能级跃迁到第2能级产生的光谱线； [2]根据轨道半径公式可知该能级的轨道半径与第2能级轨道半径之比为9：4。 [3]由图可知线是从第4能级跃迁到第2能级产生的，线是从第5能级跃迁到第2能级产生的，所以与光谱线对应的光子的能量分别为， 则与光谱线对应的光子的能量之比为25：28。 28．(1)40.8eV (2)36.26eV 【详解】（1）根据跃迁条件可得处于n=2能级的He+自发跃迁发出光子的能量为 （2）根据爱因斯坦光电效应方程可得 代入数据解得 29．(1) (2) 【详解】（1）氢原子从能级跃迁到能级，需吸收的光子能量应恰好等于两能级间的能量之差，光子能量满足 其中 解得 （2）波长为的光子能量为 由能量守恒得电离后电子的动能 解得 30．(1) (2) 【详解】（1）根据题意，氢原子在第3能级的能量 由能量守恒定律，有 解得 （2）由题意可知，该金属的逸出功 该金属的截止频率 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点专训59 原子结构模型（福建专用） 目 录 研判·模型总结 1 模拟·基础演练 2 重难·创新演练 11 研判·模型总结 类型1 原子的核式结构模型 1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子． 2．α粒子散射实验：1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来． 3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 类型2 玻尔理论　能级跃迁 1．玻尔理论 (1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射． (2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m<n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝En－Em.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 2．氢原子的能量和能级跃迁 (1)能级和半径公式： ①能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV. ②半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m. (2)氢原子的能级图，如图所示 3．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子． 光子的频率ν＝＝. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． 吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE. 4．光谱线条数的确定方法 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1. (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N＝C＝. 5．电离 (1)电离态：n＝∞，E＝0. (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量． 例如：氢原子从基态→电离态： E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV (3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能． 模拟·基础演练 1．一个原子从某一高能态跃迁到另一低能态的过程中，该原子（     ） A．发出一系列频率的光子 B．吸收一系列频率的光子 C．吸收某一频率的光子 D．辐射某一频率的光子 【答案】D 【详解】BC．原子从高能级向低能级跃迁，会向外辐射光子，而非吸收光子，故B、C错误； AD．题干明确限定是一个原子从某一特定高能态直接跃迁到另一特定低能态，两个能级的能量差是唯一确定值，对应光子能量唯一，因此只会辐射某一特定频率的光子，不会发出一系列频率的光子，故A错误，D正确。 故选D。 2．中国科研团队成功研制出新型原子钟，是利用原子在两能级间跃迁时辐射的电磁波频率极其稳定的原理计时。在氢原子从能级跃迁至能级的过程中（　　） A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少 【答案】B 【详解】氢原子的能级公式为，其中，所以 氢原子由能级跃迁到能级时，原子能量减小，减少的能量以光子的形式放出。 故选B。 3．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量，其能级结构如图所示。大量处于某一激发态的氦离子辐射出的光子中，频率最高的光子能量为，则该激发态对应的能级（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据辐射光子的能量为 代入数据解得 因此可知，故选C。 4．北斗二期导航系统的“心脏”是星载氢原子钟。它利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波控制校准石英钟。图为氢原子能级结构示意图，现有一群处于激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，则（　　） A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级，辐射出的光子波长最长 C．从能级跃迁到能级，辐射出的光子能量最大 D．辐射出的所有光子均能使逸出功为2.13eV的金属发生光电效应 【答案】B 【详解】A．根据可知，这群氢原子能辐射出6种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级，辐射出的光子能量最小，光子频率最小，波长最长，故B正确； C．从能级跃迁到能级，辐射出的光子能量最大，故C错误； D．由， 可知从能级跃迁到能级，从能级跃迁到能级，辐射出的光子不能使逸出功为2.13eV的金属发生光电效应，故D错误。 故选B。 5．如图为氢原子的能级示意图。一群处于能级的氢原子自发跃迁时向外辐射出不同频率的光子，已知蓝光光子的能量范围为2.53~2.76eV。则这群氢原子： A．辐射光子后能量增大 B．从向跃迁可辐射蓝光 C．从向跃迁可辐射蓝光 D．最多能辐射出3种不同频率的光子 【答案】B 【详解】A．高能级向低能级跃迁向外放出能量，以光子形式释放出去，辐射光子后能量减小，故A错误； D．最多能放不同频率光子的种数为 故D错误； B．从向跃迁辐射出的光子的能量为 在蓝光光子的能量范围，可知从向跃迁可辐射蓝光，故B正确； C．从向跃迁射出的光子的能量为 不在蓝光光子的能量范围，所以从向跃迁不可以辐射蓝光，故C错误。 故选B。 6．如图所示，大量处于激发态（n＝4）的氢原子，向较低能级跃迁时，下列说法正确的是（　　） A．最多只能放出3种不同频率的光子 B．从n＝4能级跃迁到n＝1能级氢原子的能量变大 C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级放出的光子波长最长 D．从n＝4能级跃迁到n＝2能级放出的光子能使某种金属发生光电效应，则从n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子，也一定能使该种金属发生光电效应 【答案】D 【详解】A．大量处于激发态（n＝4）的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出＝6种不同频率的光子，选项A错误； B．从n＝4能级跃迁到n＝1能级氢原子的能级变低，能量变小，选项B错误； C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级，能级差最大，放出的光子频率最高，波长最短，选项C错误； D．从4→2的能级差小于从2→1的能级差，则从4→2辐射出的光子的能量小于从2→1辐射出的光子的能量，则从n＝4能级跃迁到n＝2能级放出的光子能使某种金属发生光电效应，则从n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子，也一定能使该种金属发生光电效应，选项D正确。 故选D。 7．（多选）绿叶中色素的提取，是生物教材的实验，即用白光照射，发现色素提取液在透射光下呈绿色，在辐射光下呈红色，如图（a）所示。而这一现象的解释，可利用物理的能级跃迁理论，光合色素分子不吸收绿光没有跃迁，而吸收红光或蓝光则会发生跃迁，如图（b）所示，能级符合玻尔量子化理论。下列观点正确的是（　　） A．由于光合色素分子不吸收绿光，所以色素提取液在透射光下呈绿色 B．激发态不稳定，在激发态Ⅰ的色素分子回到基态发出红光，所以辐射光下呈红色 C．辐射光①比辐射光②的能量大 D．辐射光①比辐射光③的波长短 【答案】AB 【详解】A．物体所呈现出来的颜色是由于不吸收该颜色的光导致的，故在透射光下呈绿色便是由于光合色素分子不吸收绿光，故A正确； B．根据图（b）所示，激发态往低能级跃迁时发出红色的光，故B正确； C．由图（b）可知，辐射光①比辐射光②的能量小，故C错误； D．辐射光①比辐射光③的能量小，根据，可知辐射光①比辐射光③的波长更长，故D错误。 故选AB。 8．（多选）光子能量为5eV的光束照射逸出功为2.5eV的金属材料时，材料表面有大量的光电子产生，这些光电子被大量处于不同能级的氢原子吸收，氢原子的能级图如图所示。下列关于此过程的说法正确的是（　　） A．光电子的动能都为2.5eV B．部分处于能级的氢原子吸收一个光电子可以直接跃迁到能级 C．部分处于能级的氢原子可能直接被电离 D．部分处于能级的氢原子可以直接跃迁到能级 【答案】CD 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程可得：光电子最大初动能满足 代入数据解得，光电子最大初动能为，但并非所有光电子的动能均为2.5eV，故A错误； B．光电子的最大动能为，处于能级的氢原子跃迁到能级，吸收光电子的能量，所以处于能级的氢原子吸收一个光电子不可以直接跃迁到能级，故B错误； C．光电子最大动能为，所以能量大于1.51eV的光电子可使部分处于能级的氢原子直接被电离，故C正确； D．处于能级的氢原子跃迁到能级，吸收光电子的能量为，所以部分处于能级的氢原子可以直接跃迁到能级，故D正确。 故选CD。 9．（多选）氢原子的能级图如图所示，根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子，、、是氢原子在不同能级间跃迁时辐射出的光子。、、三种光子的频率分别用、、表示。下列说法正确的是（   ） A．三种光子中，光子频率最小 B．三种光子中，光子波长最短 C．、、满足关系式： D．、、满足关系式： 【答案】BC 【详解】A．据能级跃迁公式 得，b跃迁能级差最小，三种光子中，b光子频率最小，故A错误； B．根据 由于三种光子中，光子频率最高，波长最短，故B正确； CD．因，， 所以、、满足关系式 故C正确、D错误。 故选BC。 10．（多选）最新研究成果表明氦原子被电离一个核外电子后，形成类氢结构的氦离子（），其能级跃迁遵循玻尔原子结构理论，能级图如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．大量处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中会辐射出6种能量的光 B．大量处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，所辐射出的能量最小光子的能量为 C．一个处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中最多会辐射出4种能量的光 D．类氢结构的氦离子处在基态时，核外电子的动能最小 【答案】BC 【详解】A．大量处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，依据数学组合公式，，选项A错误； B．大量处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，所辐射出的能量最小光子的能量为 选项B正确； C．一个处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中最多会辐射出4种能量的光，选项C正确； D．类氢结构的氦离子处在基态时，其电势能最小，核外电子的动能最大，选项D错误。 故选BC。 11．（多选）我国首颗探日卫星“羲和号”获得太阳多种谱线，研究发现，太阳谱线包含氢原子光谱。氢原子能级如图，现有大量氢原子从能级自发向低能级跃迁。已知金属锡的逸出功为4.42eV。则大量氢原子（　　） A．从向能级跃迁发出光的频率最大 B．从向能级跃迁发出光的频率最小 C．从向能级跃迁发出的光，能使锡发生光电效应 D．从向能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应 【答案】AD 【详解】AB．  根据氢原子的能级图，由 可知 到 的能级差最大，对应光子的能量最大为12.75 eV，因此其频率也最大，故A正确，B错误。 CD．从向能级跃迁发出的光子的能量为2.55eV，小于锡的逸出功4.42eV，所以从向能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应，故C错误，D正确。 故选AD。 12．（多选）光刻机是推动芯片科技发展的核心设备，某款光刻机光源的原子能级图如图所示，可提供能量为56.9eV的极紫外线，极紫外线的频率比紫色光更高。对于该极紫外线，下列说法错误的是（　　） A．一定是处在n=4能级上的原子向n=5能级跃迁时产生的 B．一定是处在n=5能级上的原子向n=4能级跃迁时产生的 C．极紫外线的波长比紫色光更长 D．对于同一金属，极紫外线比紫色光更容易发生光电效应 【答案】AC 【详解】AB．根据波尔理论可知，原子从高能级向低能级跃迁时辐射一定频率的光子，光子的能量由两级能量差决定，光刻机光源的原子可以提供能量为56.9eV的极紫外线，说明极紫外线一定是处在n=5能级上的原子向n=4能级跃迁时产生的，A错误，符合题意；B正确，不符题意； C．由于极紫外线的频率比紫色光更高，根据波速、波长、频率的关系可知，极紫外线的波长比紫色光更短，C错误，符合题意； D．由于极紫外线的频率比紫色光更高，根据光电效应理论可知，对于同一金属，极紫外线比紫色光更容易发生光电效应，D正确，不符题意。 故选AC。 13．如图为氢原子的能级图，则电子处在轨道上比处在轨道上离核的距离________（选填“远”或“近”）。当大量氢原子处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条。 【答案】 远 3 【详解】[1]根据玻尔原子理论，能级越高的电子离核距离越远，故电子处在n=3轨道上比处在n=4轨道上离氢核的距离近，所以电子处在n=4轨道上比处在n=3轨道上离氦核的距离远。 [2]当大量氢原子处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有条。 14．氢原子的能级图如图所示。现有一群氢原子处在能级，向低能级跃迁的过程中最多能辐射出___________种频率的光子，其中波长最长的光子能量为___________；用能级直接跃迁到能级时辐射出的光子照射金属钾（逸出功为），发生光电效应时光电子的最大初动能为___________。 【答案】 10 0.31 0.61 【详解】[1]根据 可得处在能级的氢原子向低能级跃迁最多能放出10种不同频率的光子，故填10； [2]氢原子处于能级向低能级跃迁的过程中，当由能级跃迁至能级时，放出光子能量最小，波长最长，对应的光子能量为 故填； [3]氢原子由能级跃迁到能级时，辐射的光子能量为 由 解得光电子的最大初动能为 故填。 15．图甲为氢原子能级图，其中、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射产生的。用谱线的光照射如图乙电路中光电管的阴极金属K，得到光电流与电压的关系如图丙所示。已知电子的电荷量大小为e。 (1)求从K极打出光电子的最大初动能Ekm和阴极金属K的逸出功W0； (2)若光电管所加电压，求到达阳极B处电子的最大动能。 【答案】(1)1.8eV，1.06eV (2)9.8eV 【详解】（1）由图乙可知，其遏止电压V 光电子的最大初动能 所以 由题可知，辐射光子的能量 根据光电效应方程有 解得 （2）根据题意可知，若光电管加电压V时，为正向电压，由动能定理有 解得 重难·创新演练 16．玻尔氢原子模型中，电子绕静止原子核做圆周运动，库仑力提供向心力。轨道半径满足角动量量子化条件，，2，3…，其中m、、、h分别为电子的质量、电子绕核运动的速度、电子绕核运动的轨道半径、普朗克常数，近似认为原子核静止。取无穷远处为零势能面，体系在轨道半径上具有的势能为，k为静电力常数。原子的能量等于电子动能与势能之和。这些量子化的能量值叫做能级。关于下列说法正确的是（     ） A．电子在第n轨道的半径 B．电子在第n轨道的速度 C．电子处在第n能级的能量 D．电子从第2轨道跃迁到第1轨道释放光子的频率 【答案】C 【详解】AB．首先列出玻尔模型的两个核心方程：库仑力提供向心力 化简得 角动量量子化条件 联立解得，，故AB错误； C．原子总能量为动能与势能之和，动能 势能 故 代入的表达式，可得，故C正确； D．电子从跃迁到释放的光子能量满足 代入能级公式得 因此，故D错误。 故选C。 17．如图是氢原子的能级示意图。大量处于基态的氢原子经某种频率的光照射后，共辐射出6种不同频率的光子，则照射光的光子的能量是（     ） A．13.6 eV B．12.75 eV C．12.09 eV D．0.85 eV 【答案】B 【详解】由题意可知 得 即能发出种频率光的一定是能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为 综合选项内容分析，ACD错误，B正确； 故选B。 18．氢原子的能级示意图如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV-3.11eV。下列说法正确的是（    ） A．分别用动能为11eV的电子碰撞或能量为11eV的光子照射处于基态的氢原子，均可使其发生跃迁 B．氢原子从能级跃迁到低能级时，不可能辐射出红外线 C．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光子 D．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的能量减小，电子的动能减小 【答案】B 【详解】A．用动能为11eV的电子碰撞处于基态的氢原子，可使其跃迁到能级；用能量为11eV的光子照射处于基态的氢原子，由于不等于两能级能量之差，不能使其发生跃迁，故A错误。 B．氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出的光子能量最小为1.89eV，为可见光，不可能辐射出红外线，故B正确。 C．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出种不同频率的光子，故C错误。 D．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，要以光子的形式释放能量，氢原子的能量减小，电势能减小，根据，电子的动能，轨道半径减小，则动能增大，故D错误。 故选B。 19．如图所示为氢原子的能级图，分别表示氢原子在不同能级间跃迁时辐射出的两种光，下列说法正确的是（     ） A．光的波长小于光的波长 B．若用光照射某种金属能发生光电效应，则用光照射该金属也一定能发生光电效应 C．氢原子从能级跃迁到能级，核外电子的动能增大 D．让两种光分别通过同一双缝干涉装置，光的条纹间距小于光的条纹间距 【答案】C 【详解】A．由能级差 可知光的频率大于光的频率，则光的波长小于光的波长，故A错误； B．光的频率大于光的频率，光照射某种金属能发生光电效应时，光照射该金属不一定发生光电效应，故B错误； C．能级跃迁到能级是高能级向低能级跃迁，电子轨道半径变小，库仑力提供向心力，则有 解得 可知，电子的轨道半径减小，动能变大，故C正确； D．根据上述分析可知，光的波长大于光的波长，由条纹间距公式 可知光的条纹间距大于光的条纹间距，故D错误。 故选C。 20．如图所示为氦离子（）的能级图，根据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是（     ） A．大量处于能级的氦离子，最多可辐射2种不同频率的光子 B．从向能级跃迁，需吸收2.64eV能量 C．处于能级的氦离子，可以吸收13.8eV的能量而发生电离 D．从跃迁到能级比从跃迁到能级辐射出的光子频率高 【答案】C 【详解】A．大量处于能级的氦离子，向低能级跃迁时，可能发出的光子频率种类数为种（分别是，，），故A错误； B．从向能级跃迁，是从高能级向低能级跃迁，根据玻尔理论，原子会辐射能量，而不是吸收能量，故B错误； C．处于能级的氦离子，其能量为，要发生电离，即跃迁到（能量为0），所需的最小能量为。因为，所以吸收的能量足以使其发生电离，多余的能量转化为电子的动能，故C正确； D．从跃迁到能级辐射的光子能量为 从跃迁到能级辐射的光子能量为 根据可知，能量越小频率越低，因为，所以从跃迁到能级辐射出的光子频率比从跃迁到能级辐射出的光子频率低，故D错误。 故选C。 21．氢原子的能级图如图，一个处于n=1能级的氢原子吸收12.75eV能量后，向低能级跃迁并向外辐射出光子，下列说法正确的是（　　） A．氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射出的光子波长最短 B．氢原子最多能辐射出4个不同频率的光子 C．氢原子辐射的光子中，最多有2个能使逸出功为2.52eV的金属发生光电效应 D．处于n=1能级的氢原子能吸收13.15eV能量的光子并跃迁到更高的能级 【答案】C 【详解】B．一个处于n=1能级的氢原子吸收12.75eV能量后跃迁到n=4能级，处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出3个不同频率的光子，故B错误； A．由可知，能级差越大，辐射出的光子能量越大，频率越高，波长越短，氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射出的光子能量最小，波长最长，故A错误； C．氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级与从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射出的光子的能量都大于2.52eV，都能使逸出功为2.52eV的金属发生光电效应，故C正确； D．处于n=1能级的氢原子能吸收13.15eV能量，不满足能级差的能量，无法使氢原子跃迁，故D错误。 故选C。 22．（多选）氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为，下列说法正确的是（　　） A．氢原子向低能级跃迁，核外电子受到的库仑力变大 B．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时可能发出6种不同频率的光 D．大量氢原子从高能级向能级跃迁时，发出的光具有显著的消毒作用 【答案】AB 【详解】A． 核外电子受到的库仑力 氢原子向低能级跃迁，r减小，库仑力变大，故A正确； B． 处于能级的氢原子发生电离，需要吸收的能量大于或等于，紫外线光子能量大于，故处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，故B正确； C． 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时可能发出3种、2种或1种不同频率的光，故C错误； D． 具有显著的消毒作用的光是紫外线，大量氢原子从高能级向能级跃迁时，发出的光不可能是紫外线，故D错误。 故选AB。 23．（多选）在轨道交通列车运行监测系统中，采用光电传感器对隧道进行实时监控，传感器光电管阴极材料为金属铯，其逸出功W0=1.88eV。现用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子照射该光电管。已知氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（     ） A．最多可辐射出5种不同频率的光子 B．辐射的光子中波长最大的是从能级向能级跃迁时发出的 C．增大该氢原子光源的光照强度，打出光电子的最大初动能会增大 D．能使金属铯发生光电效应的光子共有5种 【答案】BD 【详解】AD．大量能级的氢原子向低能级跃迁时一共可以发出=6种光子，其中只有能级向能级跃迁时发出的光子能量为，小于金属铯的逸出功，其他5种都能使铯发生光电效应，故A错误，D正确； B．从能级向能级跃迁时发出的光子能量最小，由可得波长最大，故B正确； C．光电子的最大初动能与光照强度无关，故C错误。 故选BD。 24．（多选）我国研制的“大连光源”的激光具有高能量特性，为电子同时吸收多个光子提供了可能。实验中用该激光照射大量处于基态的氢原子，氢原子同时吸收两个光子跃迁到激发态后可以向外辐射6种不同频率的光，将这些光分别照射到金属K上，其中4种光可以使金属K发生光电效应。氢原子的能级图如图所示。则（     ） A．每个激光光子的能量为 B．每个激光光子的能量为 C．金属K逸出功范围为 D．金属K逸出功范围为 【答案】BC 【详解】AB．氢原子吸收光子后辐射出6种不同频率的光，根据 解得，即氢原子跃迁到了的激发态。 根据玻尔理论，吸收的总能量为 因为氢原子是同时吸收两个光子，所以每个激光光子的能量为。故A错误，B正确； CD．氢原子从能级向低能级跃迁，辐射出的光子能量分别为 、、、、、 将这6种光子能量从小到大排列为。 题目指出有4种光可以使金属K发生光电效应，说明能量较大的4种光子能量大于逸出功，能量较小的2种光子能量小于逸出功。即且。所以金属K的逸出功范围为。故C正确，D错误。 故选BC。 25．北斗二期导航系统的“心脏”是星载氢原子钟。它利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波控制校准石英钟。图为氢原子能级结构示意图，现有一群处于激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，这群氢原子最多能辐射出__________种不同频率的光子，在这些光子中波长最短的光子的能量是__________eV。 【答案】 6 12.75 【详解】[1]一群处于激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，这群氢原子最多能辐射出不同频率的光子种类为 [2]根据可知波长最短时，频率最大，根据可知频率最大，则能量最大，则这些光子中波长最短的光子的能量是 26．光伏发电的原理是光子照到太阳能光伏板上，把电子“打”出来，形成电子-空穴对，最终形成电流。当太阳光照射光伏板时，光子被光伏板上的硅材料吸收，硅原子获得能量并跃迁。如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁的过程中要__________（填“辐射”或“吸收”）光子，氢原子核外电子动能__________（填“增大”或“减小”），这群氢原子能辐射出不同频率的光，其中有__________种频率的光照射到硅原子上能使基态硅原子电离（基态硅原子能量）。 【答案】 辐射 增大 3 【详解】[1]氢原子从高能级向低能级跃迁时，原子的总能量减小，因此需要向外辐射光子。 [2]氢原子向低能级跃迁时，核外电子的轨道半径减小，根据库仑力提供向心力有 解得电子动能为，随着轨道半径的减小，电子动能增大。 [3]一群处于激发态的氢原子，向下跃迁时最多可辐射出种不同频率的光子。其中，只有直接跃迁到基态（，已知）时辐射的三种光子能量较大，分别为 其余跃迁方式产生的光子能量均小于。要使基态硅原子（能量为）电离，入射光子的能量必须大于或等于。比较可知，上述只有跃迁到基态的3种频率的光子满足条件。 27．为氢原子在可见光区域的光谱线，红色的线，蓝绿色的线，青色的线，紫绿色的线。根据玻尔原子理论，是氢原子从第______能级跃迁到第2能级产生的光谱线，该能级的轨道半径与第2能级轨道半径之比为______，与光谱线对应的光子的能量之比为______（已知氢原子能级公式，轨道半径公式） 【答案】 3 9：4 25：28 【详解】[1]因为红色的线波长最长，光子能量最小，所以能级差最小，所以，是氢原子从第3能级跃迁到第2能级产生的光谱线； [2]根据轨道半径公式可知该能级的轨道半径与第2能级轨道半径之比为9：4。 [3]由图可知线是从第4能级跃迁到第2能级产生的，线是从第5能级跃迁到第2能级产生的，所以与光谱线对应的光子的能量分别为， 则与光谱线对应的光子的能量之比为25：28。 28．如图为氦离子（He+）的能级示意图，一群处于n=2能级的He+在向低能级跃迁过程中向外发出光子，照射到金属钨的表面。已知钨的逸出功为4.54eV。求： (1)处于n=2能级的He+自发跃迁发出光子的能量E； (2)从钨板表面逸出光电子的最大初动能Ek。 【答案】(1)40.8eV (2)36.26eV 【详解】（1）根据跃迁条件可得处于n=2能级的He+自发跃迁发出光子的能量为 （2）根据爱因斯坦光电效应方程可得 代入数据解得 29．已知基态的氢原子能量为，普朗克常量为，光在真空中速度为，氢原子的能级公式，其中是基态能量，，求： (1)一个处于能级的氢原子跃迁到能级，需吸收的光子能量； (2)用波长为的光子照射基态氢原子使其电离，电离后电子的动能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）氢原子从能级跃迁到能级，需吸收的光子能量应恰好等于两能级间的能量之差，光子能量满足 其中 解得 （2）波长为的光子能量为 由能量守恒得电离后电子的动能 解得 30．一质量为m、速率为的自由电子和一个氢原子碰撞，忽略碰撞过程中氢原子动能的变化，电子损失的动能使该氢原子从基态跃迁至第3能级，且氢原子从第3能级向第2能级跃迁时，释放出的光子恰好可以让某种金属发生光电效应。已知氢原子处于基态时的能量为，处于第n能级时的能量，普朗克常量为h，求： (1)碰后自由电子的速率v； (2)该金属的截止频率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意，氢原子在第3能级的能量 由能量守恒定律，有 解得 （2）由题意可知，该金属的逸出功 该金属的截止频率 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点专训59 原子结构模型（福建专用） 目 录 研判·模型总结 1 模拟·基础演练 2 重难·创新演练 7 研判·模型总结 类型1 原子的核式结构模型 1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子． 2．α粒子散射实验：1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来． 3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 类型2 玻尔理论　能级跃迁 1．玻尔理论 (1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射． (2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m<n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝En－Em.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 2．氢原子的能量和能级跃迁 (1)能级和半径公式： ①能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV. ②半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m. (2)氢原子的能级图，如图所示 3．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子． 光子的频率ν＝＝. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． 吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE. 4．光谱线条数的确定方法 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1. (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N＝C＝. 5．电离 (1)电离态：n＝∞，E＝0. (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量． 例如：氢原子从基态→电离态： E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV (3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能． 模拟·基础演练 1．一个原子从某一高能态跃迁到另一低能态的过程中，该原子（     ） A．发出一系列频率的光子 B．吸收一系列频率的光子 C．吸收某一频率的光子 D．辐射某一频率的光子 2．中国科研团队成功研制出新型原子钟，是利用原子在两能级间跃迁时辐射的电磁波频率极其稳定的原理计时。在氢原子从能级跃迁至能级的过程中（　　） A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少 3．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量，其能级结构如图所示。大量处于某一激发态的氦离子辐射出的光子中，频率最高的光子能量为，则该激发态对应的能级（　　） A． B． C． D． 4．北斗二期导航系统的“心脏”是星载氢原子钟。它利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波控制校准石英钟。图为氢原子能级结构示意图，现有一群处于激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，则（　　） A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级，辐射出的光子波长最长 C．从能级跃迁到能级，辐射出的光子能量最大 D．辐射出的所有光子均能使逸出功为2.13eV的金属发生光电效应 5．如图为氢原子的能级示意图。一群处于能级的氢原子自发跃迁时向外辐射出不同频率的光子，已知蓝光光子的能量范围为2.53~2.76eV。则这群氢原子： A．辐射光子后能量增大 B．从向跃迁可辐射蓝光 C．从向跃迁可辐射蓝光 D．最多能辐射出3种不同频率的光子 6．如图所示，大量处于激发态（n＝4）的氢原子，向较低能级跃迁时，下列说法正确的是（　　） A．最多只能放出3种不同频率的光子 B．从n＝4能级跃迁到n＝1能级氢原子的能量变大 C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级放出的光子波长最长 D．从n＝4能级跃迁到n＝2能级放出的光子能使某种金属发生光电效应，则从n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子，也一定能使该种金属发生光电效应 7．（多选）绿叶中色素的提取，是生物教材的实验，即用白光照射，发现色素提取液在透射光下呈绿色，在辐射光下呈红色，如图（a）所示。而这一现象的解释，可利用物理的能级跃迁理论，光合色素分子不吸收绿光没有跃迁，而吸收红光或蓝光则会发生跃迁，如图（b）所示，能级符合玻尔量子化理论。下列观点正确的是（　　） A．由于光合色素分子不吸收绿光，所以色素提取液在透射光下呈绿色 B．激发态不稳定，在激发态Ⅰ的色素分子回到基态发出红光，所以辐射光下呈红色 C．辐射光①比辐射光②的能量大 D．辐射光①比辐射光③的波长短 8．（多选）光子能量为5eV的光束照射逸出功为2.5eV的金属材料时，材料表面有大量的光电子产生，这些光电子被大量处于不同能级的氢原子吸收，氢原子的能级图如图所示。下列关于此过程的说法正确的是（　　） A．光电子的动能都为2.5eV B．部分处于能级的氢原子吸收一个光电子可以直接跃迁到能级 C．部分处于能级的氢原子可能直接被电离 D．部分处于能级的氢原子可以直接跃迁到能级 9．（多选）氢原子的能级图如图所示，根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子，、、是氢原子在不同能级间跃迁时辐射出的光子。、、三种光子的频率分别用、、表示。下列说法正确的是（   ） A．三种光子中，光子频率最小 B．三种光子中，光子波长最短 C．、、满足关系式： D．、、满足关系式： 10．（多选）最新研究成果表明氦原子被电离一个核外电子后，形成类氢结构的氦离子（），其能级跃迁遵循玻尔原子结构理论，能级图如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．大量处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中会辐射出6种能量的光 B．大量处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，所辐射出的能量最小光子的能量为 C．一个处在第4激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中最多会辐射出4种能量的光 D．类氢结构的氦离子处在基态时，核外电子的动能最小 11．（多选）我国首颗探日卫星“羲和号”获得太阳多种谱线，研究发现，太阳谱线包含氢原子光谱。氢原子能级如图，现有大量氢原子从能级自发向低能级跃迁。已知金属锡的逸出功为4.42eV。则大量氢原子（　　） A．从向能级跃迁发出光的频率最大 B．从向能级跃迁发出光的频率最小 C．从向能级跃迁发出的光，能使锡发生光电效应 D．从向能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应 12．（多选）光刻机是推动芯片科技发展的核心设备，某款光刻机光源的原子能级图如图所示，可提供能量为56.9eV的极紫外线，极紫外线的频率比紫色光更高。对于该极紫外线，下列说法错误的是（　　） A．一定是处在n=4能级上的原子向n=5能级跃迁时产生的 B．一定是处在n=5能级上的原子向n=4能级跃迁时产生的 C．极紫外线的波长比紫色光更长 D．对于同一金属，极紫外线比紫色光更容易发生光电效应 13．如图为氢原子的能级图，则电子处在轨道上比处在轨道上离核的距离________（选填“远”或“近”）。当大量氢原子处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条。 14．氢原子的能级图如图所示。现有一群氢原子处在能级，向低能级跃迁的过程中最多能辐射出___________种频率的光子，其中波长最长的光子能量为___________；用能级直接跃迁到能级时辐射出的光子照射金属钾（逸出功为），发生光电效应时光电子的最大初动能为___________。 15．图甲为氢原子能级图，其中、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射产生的。用谱线的光照射如图乙电路中光电管的阴极金属K，得到光电流与电压的关系如图丙所示。已知电子的电荷量大小为e。 (1)求从K极打出光电子的最大初动能Ekm和阴极金属K的逸出功W0； (2)若光电管所加电压，求到达阳极B处电子的最大动能。 重难·创新演练 16．玻尔氢原子模型中，电子绕静止原子核做圆周运动，库仑力提供向心力。轨道半径满足角动量量子化条件，，2，3…，其中m、、、h分别为电子的质量、电子绕核运动的速度、电子绕核运动的轨道半径、普朗克常数，近似认为原子核静止。取无穷远处为零势能面，体系在轨道半径上具有的势能为，k为静电力常数。原子的能量等于电子动能与势能之和。这些量子化的能量值叫做能级。关于下列说法正确的是（     ） A．电子在第n轨道的半径 B．电子在第n轨道的速度 C．电子处在第n能级的能量 D．电子从第2轨道跃迁到第1轨道释放光子的频率 17．如图是氢原子的能级示意图。大量处于基态的氢原子经某种频率的光照射后，共辐射出6种不同频率的光子，则照射光的光子的能量是（     ） A．13.6 eV B．12.75 eV C．12.09 eV D．0.85 eV 18．氢原子的能级示意图如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV-3.11eV。下列说法正确的是（    ） A．分别用动能为11eV的电子碰撞或能量为11eV的光子照射处于基态的氢原子，均可使其发生跃迁 B．氢原子从能级跃迁到低能级时，不可能辐射出红外线 C．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光子 D．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的能量减小，电子的动能减小 19．如图所示为氢原子的能级图，分别表示氢原子在不同能级间跃迁时辐射出的两种光，下列说法正确的是（     ） A．光的波长小于光的波长 B．若用光照射某种金属能发生光电效应，则用光照射该金属也一定能发生光电效应 C．氢原子从能级跃迁到能级，核外电子的动能增大 D．让两种光分别通过同一双缝干涉装置，光的条纹间距小于光的条纹间距 20．如图所示为氦离子（）的能级图，根据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是（     ） A．大量处于能级的氦离子，最多可辐射2种不同频率的光子 B．从向能级跃迁，需吸收2.64eV能量 C．处于能级的氦离子，可以吸收13.8eV的能量而发生电离 D．从跃迁到能级比从跃迁到能级辐射出的光子频率高 21．氢原子的能级图如图，一个处于n=1能级的氢原子吸收12.75eV能量后，向低能级跃迁并向外辐射出光子，下列说法正确的是（　　） A．氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射出的光子波长最短 B．氢原子最多能辐射出4个不同频率的光子 C．氢原子辐射的光子中，最多有2个能使逸出功为2.52eV的金属发生光电效应 D．处于n=1能级的氢原子能吸收13.15eV能量的光子并跃迁到更高的能级 22．（多选）氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为，下列说法正确的是（　　） A．氢原子向低能级跃迁，核外电子受到的库仑力变大 B．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时可能发出6种不同频率的光 D．大量氢原子从高能级向能级跃迁时，发出的光具有显著的消毒作用 23．（多选）在轨道交通列车运行监测系统中，采用光电传感器对隧道进行实时监控，传感器光电管阴极材料为金属铯，其逸出功W0=1.88eV。现用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子照射该光电管。已知氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（     ） A．最多可辐射出5种不同频率的光子 B．辐射的光子中波长最大的是从能级向能级跃迁时发出的 C．增大该氢原子光源的光照强度，打出光电子的最大初动能会增大 D．能使金属铯发生光电效应的光子共有5种 24．（多选）我国研制的“大连光源”的激光具有高能量特性，为电子同时吸收多个光子提供了可能。实验中用该激光照射大量处于基态的氢原子，氢原子同时吸收两个光子跃迁到激发态后可以向外辐射6种不同频率的光，将这些光分别照射到金属K上，其中4种光可以使金属K发生光电效应。氢原子的能级图如图所示。则（     ） A．每个激光光子的能量为 B．每个激光光子的能量为 C．金属K逸出功范围为 D．金属K逸出功范围为 25．北斗二期导航系统的“心脏”是星载氢原子钟。它利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波控制校准石英钟。图为氢原子能级结构示意图，现有一群处于激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，这群氢原子最多能辐射出__________种不同频率的光子，在这些光子中波长最短的光子的能量是__________eV。 26．光伏发电的原理是光子照到太阳能光伏板上，把电子“打”出来，形成电子-空穴对，最终形成电流。当太阳光照射光伏板时，光子被光伏板上的硅材料吸收，硅原子获得能量并跃迁。如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁的过程中要__________（填“辐射”或“吸收”）光子，氢原子核外电子动能__________（填“增大”或“减小”），这群氢原子能辐射出不同频率的光，其中有__________种频率的光照射到硅原子上能使基态硅原子电离（基态硅原子能量）。 27．为氢原子在可见光区域的光谱线，红色的线，蓝绿色的线，青色的线，紫绿色的线。根据玻尔原子理论，是氢原子从第______能级跃迁到第2能级产生的光谱线，该能级的轨道半径与第2能级轨道半径之比为______，与光谱线对应的光子的能量之比为______（已知氢原子能级公式，轨道半径公式） 28．如图为氦离子（He+）的能级示意图，一群处于n=2能级的He+在向低能级跃迁过程中向外发出光子，照射到金属钨的表面。已知钨的逸出功为4.54eV。求： (1)处于n=2能级的He+自发跃迁发出光子的能量E； (2)从钨板表面逸出光电子的最大初动能Ek。 29．已知基态的氢原子能量为，普朗克常量为，光在真空中速度为，氢原子的能级公式，其中是基态能量，，求： (1)一个处于能级的氢原子跃迁到能级，需吸收的光子能量； (2)用波长为的光子照射基态氢原子使其电离，电离后电子的动能。 30．一质量为m、速率为的自由电子和一个氢原子碰撞，忽略碰撞过程中氢原子动能的变化，电子损失的动能使该氢原子从基态跃迁至第3能级，且氢原子从第3能级向第2能级跃迁时，释放出的光子恰好可以让某种金属发生光电效应。已知氢原子处于基态时的能量为，处于第n能级时的能量，普朗克常量为h，求： (1)碰后自由电子的速率v； (2)该金属的截止频率。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $