统考版高考物理复习热点专项练十二波粒二象性原子结构和原子核第93练原子结构含答案

第93练　原子结构　

选择题

1．He＋、Li2＋等离子具有与氢原子类似的原子结构模型，又称为“类氢离子”．He＋从能级N跃迁到能级M，释放频率为ν1的光子，从能级P跃迁到能级M，吸收频率为ν2的光子，且ν1>ν2.则它从能级N跃迁到能级P时(　　)

A．吸收频率为ν1＋ν2的光子

B．释放频率为ν1＋ν2的光子

C．吸收频率为ν1－ν2的光子

D．释放频率为ν1－ν2的光子

2．氢原子能级示意图如图所示，现有大量氢原子处于n＝3能级，下列说法正确的是(　　)

A．这些氢原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级需吸收12.09 eV的能量

C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级辐射出0.66 eV的能量

D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51 eV的能量

3．[2020·北京卷]氢原子能级示意如图．现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说法正确的是(　　)

A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低

C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66 eV的能量

D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV的能量

4．(多选)[2022·江西南昌测试]如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于n＝4能级的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯，下列说法正确的是(　　)

A．这群氢原子最多能发出6种不同频率的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光波长最长

B．这群氢原子发出的光子均能使金属铯发生光电效应

C．金属铯表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.75 eV

D．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.19 eV

5．[2021·浙江杭州测试]如图是氢原子的能级图，各能级能量关系为En＝，其中E1为基态能量，n为量子数．当氢原子从n＝5能级跃迁到n＝3能级时，释放出的一个光子能量为E，下列说法正确的是(　　)

A．一个处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出10种不同频率的光子

B．氢原子从n＝5能级向低能级跃迁，跃迁到n＝4能级时辐射的光波长最短

C．处于n＝3能级的氢原子跃迁到基态吸收光子的能量为12.5E

D．某金属的逸出功为E，用n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射的光子照射该金属，逸出光电子的最大初动能为E

6．(多选)[2022·湖北十一校联考]一群处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得两条电流随电压变化的图象，如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是(　　)

A.图乙中的a光是氢原子由n＝4能级向基态跃迁发出的

B．图乙中的b光光子能量为12.75 eV

C．动能为1 eV的电子能使处于n＝4能级的氢原子电离

D．阴极金属的逸出功可能为6.75 eV

7．(多选)巴耳末系是指氢原子从n＝3，4，5，6，…能级跃迁到n＝2能级时发出的光谱线系，如图甲所示，因瑞士数学教师巴耳末于1885年总结出其波长通项公式(巴耳末公式)而得名．图乙中给出了巴耳末谱线对应的波长，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则下列说法正确的是(　　)

A．Hα谱线对应光子的能量大于Hβ谱线对应光子的能量

B．巴耳末系辐射的Hα、Hβ、Hγ、Hδ谱线均属于可见光

C．按玻尔原子模型，与Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级

D．该谱线系的光照射极限频率为10.95×1014 Hz的金属钨，能发生光电效应现象

第93练　原子结构

1．答案：B

解析：He＋从能级N跃迁到能级M，释放频率为ν1的光子，说明能级N的能量大于能级M的能量，且两能级能量差为hν1，同理能级P的能量小于能级M的能量，且两能级能量差为hν2，所以从能级N跃迁到能级P释放光子，且光子的能量为h（ν1＋ν2），故B正确．

2．答案：D

解析：大量处于n＝3能级的氢原子跃迁到n＝1能级，最多可辐射出C＝3种不同频率的光子，选项A错误；根据能级示意图可知从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为hν1＝－1.51 eV－（－13.6 eV）＝12.09 eV，选项B错误；同理可知从n＝3能级跃迁到n＝4能级，需要吸收的能量为E＝－0.85 eV－（－1.51 eV）＝0.66 eV，选项C错误；根据能级示意图可知氢原子处于n＝3能级的能量为－1.51 eV，故要使其电离至少需要吸收1.51 eV的能量，选项D正确．

3．答案：C

解析：这些原子跃迁过程中最多可辐射出C＝3种频率的光子，故选项A错误；从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子能量大，辐射的光子频率高，故选项B错误；从n＝3能级跃迁到n＝4能级需要吸收－0.85 eV－（－1.51 eV）＝0.66 eV的能量，故选项C正确；n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51 eV的能量，故选项D错误．

4．答案：AC

解析：一群处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁的过程中最多能够发出C＝6种不同频率的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝1能级所发出的光子能量最大，频率最高；从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光子能量最小，频率最低，波长最长，选项A正确．根据产生光电效应的条件可知，只有光子能量大于金属铯逸出功的光子才能使金属铯发生光电效应，而从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光子能量只有（－0.85 eV）－（－1.51 eV）＝0.66 eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光子能量只有（－1.51 eV）－（－3.40 eV）＝1.89 eV，都小于金属铯的逸出功，均不能发生光电效应，选项B错误；从n＝4能级跃迁到n＝1能级所发出的光子能量最大，为E＝（－0.85 eV） －（－13.60 eV）＝12.75 eV，由爱因斯坦光电效应方程，可知金属铯表面逸出的光电子最大初动能Ek＝E－W0＝12.75 eV－1.90 eV＝10.85 eV，一定小于12.75 eV，选项C正确，D错误．

5．答案：D

解析：一个处于n＝5能级的氢原子向低能级依次跃迁时，最多能辐射出4种不同频率的光子，A项错误．氢原子从n＝5能级向低能级跃迁时，由于n＝5能级与n ＝4能级间的能量差最小，故对应的光子的频率最低，波长最长，B项错误．由氢原子能级跃迁规律可知，氢原子由n＝3能级跃迁到基态时，会辐射出光子，C项错误．氢原子由n＝5能级跃迁到n＝3能级辐射出光子的能量E＝－；由n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为－＝E1，由光电效应方程可知照射逸出功为E的金属产生光电子的最大初动能Ekm＝E1－E，解得Ekm＝E，D项正确．

6．答案：BC

解析：由题图乙可知，图中a光的遏止电压小于b光的遏止电压，由动能定理得eUc＝Ek，故a光照射阴极K发生光电效应产生的光电子的最大初动能小于b光照射阴极K发生光电效应产生的光电子的最大初动能，结合爱因斯坦光电效应方程可知，a光的光子能量（或频率）小于b光的，结合原子能级知识可知，b光是氢原子由n＝4能级向基态跃迁发出的，a光是氢原子由n＝3能级向基态跃迁发出的，选项A错误；题图乙中b光光子能量为Eb＝（－0.85 eV）－（－13.6 eV）＝12.75 eV，选项B正确；由于n＝4能级的氢原子的电离能为0.85 eV，所以动能为1 eV的电子能使处于n＝4能级的氢原子电离，选项C正确；由于只有2种频率的光使金属发生光电效应，阴极金属逸出功W0，有10.2 eV<W0<12.09 eV，选项D错误．

7．答案：BC

解析：由题图乙可知，Hα谱线对应的波长大于Hβ谱线对应的波长，根据光子能量与频率成正比，与波长成反比，可知Hα谱线对应的光子的能量小于Hβ谱线对应的光子的能量，选项A错误；根据光子能量公式E＝，计算可得巴耳末系辐射Hα谱线光子的能量为Eα＝＝ J＝3×10－19 J＝1.89 eV，处在1.62 eV到3.11 eV之间，属于可见光，同理可以计算出Hβ、Hγ、Hδ谱线光子能量均在1.62 eV到3.11 eV之间，均属于可见光，选项B正确；按照玻尔原子模型，与Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级，选项C正确；极限频率为10.95×1014 Hz的金属钨，其逸出功W＝hν＝6.63×10－34×10.95×1014 J＝7.26×10－19 J＝4.54 eV，大于3.40 eV，用该谱线系的光照射极限频率为10.95×1014 Hz的金属钨，不能发生光电效应现象，选项D错误．