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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 3.1原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜考題演練（含解析）（選修3-5） 1.(xx上海高考)不能用盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型得出的結(jié)論是(　　) A.原子中心有一個(gè)很小的原子核 B.原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C.原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi) D.原子的正電荷全部集中在原子核內(nèi) 【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是了解盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型。 【解析】選B。能用盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)得出的結(jié)論：在原子中心有一個(gè)很小的原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核內(nèi),帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。而“原子核是由質(zhì)子和中子組成的”結(jié)論并不能用盧瑟福原子的核式結(jié)構(gòu)得出,故選B。 2.以下說法正確的是(　　) A.進(jìn)行光譜分析可以用連續(xù)光譜,也可以用吸收光譜 B.光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速 C.分析某種物質(zhì)的化學(xué)組成可以使這種物質(zhì)發(fā)出的白光通過另一種物質(zhì)的低溫蒸汽取得吸收光譜進(jìn)行分析 D.攝下月球的光譜可以分析出月球上有哪些元素 【解析】選B。進(jìn)行光譜分析不能用連續(xù)光譜,只能用線光譜或吸收光譜,故選項(xiàng)A錯(cuò);光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是靈敏而且迅速,選項(xiàng)B正確;分析某種物質(zhì)組成可用白光照射其低溫蒸汽產(chǎn)生的吸收光譜進(jìn)行分析,不是使其發(fā)出白光通過另一種物質(zhì),故選項(xiàng)C錯(cuò);月球不能發(fā)光,它只能反射太陽(yáng)光,故其光譜為太陽(yáng)光譜,不是月球的光譜,不能用來(lái)分析月球上的元素,選項(xiàng)D錯(cuò)。 3.仔細(xì)觀察氫原子的光譜,發(fā)現(xiàn)它只有幾條分立的不連續(xù)的亮線,其原因是 (　　) A.氫原子只有幾個(gè)能級(jí) B.氫原子只能發(fā)出平行光 C.氫原子有時(shí)發(fā)光,有時(shí)不發(fā)光 D.氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的,所以對(duì)應(yīng)的光的頻率也是不連續(xù)的 【解析】選D。光譜中的亮線對(duì)應(yīng)不同頻率的光,“分立的不連續(xù)的亮線”對(duì)應(yīng)著不同頻率的光,B、C錯(cuò)。氫原子在不同的能級(jí)之間躍遷時(shí),輻射不同能量的光子,并且滿足E=hν。能量不同,相應(yīng)光子頻率不同,體現(xiàn)在光譜上是一些不連續(xù)的亮線,A錯(cuò)誤,D正確。 【加固訓(xùn)練】(xx江蘇高考)如圖所示是某原子的能級(jí)圖,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光。在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中,譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大,則正確的是(　　) 【解析】選C。根據(jù)ΔE=hν,ν=,可知λ==,能級(jí)差越大,波長(zhǎng)越小,所以a的波長(zhǎng)最小,b的波長(zhǎng)最大,答案選C。 4.(xx西安模擬)氦原子被電離一個(gè)核外電子,形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1=-54.4eV,氦離子的能級(jí)示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子或者電子中,不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是(　　) A.42.8 eV(光子)　　　　　　　 B.43.2 eV(電子) C.41.0 eV(電子) D.54.4 eV(光子) 【解析】選A?；鶓B(tài)的氦離子吸收42.8eV的能量,能量為-54.4eV+42.8eV= -11.6 eV,不能躍遷,故A正確?；鶓B(tài)的氦離子吸收43.2 eV的電子能量,部分被吸收,能躍遷到第二能級(jí),故B錯(cuò)誤。基態(tài)的氦離子吸收41.0 eV的電子能量,部分被吸收,能躍遷到第二能級(jí),故C錯(cuò)誤?；鶓B(tài)的氦離子吸收54.4 eV的能量,能量為-54.4 eV+54.4 eV=0 eV,躍遷到無(wú)窮遠(yuǎn)。故D錯(cuò)誤。 5.(多選)已知?dú)湓拥哪芗?jí)規(guī)律為E1=-13.6eV、E2=-3.4eV、E3=-1.51eV、E4=-0.85eV。現(xiàn)用光子能量介于11～12.5 eV范圍內(nèi)的光去照射一大群處于基態(tài)的氫原子,則下列說法中正確的是(　　) A.照射光中可能被基態(tài)氫原子吸收的光子只有1種 B.照射光中可能被基態(tài)氫原子吸收的光子有無(wú)數(shù)種 C.激發(fā)后的氫原子發(fā)射的不同能量的光子最多有3種 D.激發(fā)后的氫原子發(fā)射的不同能量的光子最多有2種 【解析】選A、C。只有n=1至n=3的能級(jí)差在光子的能量范圍內(nèi),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。吸收光子的能量后躍遷到n=3能級(jí),可以產(chǎn)生3種光子,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 6.(多選)(xx長(zhǎng)春模擬)由玻爾理論可知,當(dāng)氫原子中的核外電子由一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí),以下說法正確的是(　　) A.有可能發(fā)射出光子,電子的動(dòng)能減少,原子的勢(shì)能減少 B.有可能發(fā)射出光子,電子的動(dòng)能增加,原子的勢(shì)能減少 C.有可能吸收光子,電子的動(dòng)能減少,原子的勢(shì)能增加 D.有可能吸收光子,電子的動(dòng)能增加,原子的勢(shì)能減少 E.吸收光子的能量一定是氫原子能發(fā)射出的一系列不連續(xù)的某個(gè)能量值 【解析】選B、C、E。由玻爾理論可知,當(dāng)氫原子中的核外電子由一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí),有可能發(fā)射出光子,電子的動(dòng)能增加,原子的勢(shì)能減少,B正確;有可能吸收光子,電子的動(dòng)能減少,原子的勢(shì)能增加,C正確;吸收光子的能量一定是氫原子能發(fā)射出的一系列不連續(xù)的某個(gè)能量值,E正確。 7.(xx浙江高考)玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,氫原子能級(jí)圖如圖所示。當(dāng)氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射出頻率為　　　　Hz的光子,用該頻率的光照射逸出功為2.25 eV的鉀表面,產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為　　　　eV。(電子電量e=1.6010-19C,普朗克常量h=6.6310-34Js) 【解析】根據(jù)-0.85-(-3.40)=hν,可求得光子的頻率ν=6.151014Hz;根據(jù)Ek= hν-W0可求得光電子的最大初動(dòng)能Ek=2.55eV-2.25eV=0.3eV。 答案：6.151014　0.3 8.(1)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,…。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長(zhǎng)為(　　) A.-　　　 B.-　　　 C.-　　　 D.- (2)(xx江蘇高考)根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論,氦離子(He+)的能級(jí)圖如圖所示。電子處在n=3軌道上比處在n=5軌道上離氦核的距離　　　(選填“近”或“遠(yuǎn)”)。當(dāng)大量He+處在n=4的激發(fā)態(tài)時(shí),由于躍遷所發(fā)射的譜線有　　　條。 【解析】(1)選C。從第一激發(fā)態(tài)到電離狀態(tài)吸收的能量ΔE=0-=-,根據(jù)ΔE= hν=h,所以λ=-,因此正確答案為C。 (2)根據(jù)玻爾理論,電子離原子核越遠(yuǎn),原子所處的能級(jí)就越高,另外,處于n=4能級(jí)的原子向基態(tài)躍遷時(shí),會(huì)產(chǎn)生=6種譜線。 答案：(1)C　(2)近　6 9.(1)若要使處于基態(tài)的氫原子電離,可以采用兩種方法,一是用能量為13.6eV的電子撞擊氫原子,二是用能量為13.6eV的光子照射氫原子,則(　　) A.兩種方法都可能使氫原子電離 B.兩種方法都不可能使氫原子電離 C.前者可使氫原子電離 D.后者可使氫原子電離 (2)按照玻爾原子理論,氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn),氫原子的能量　　　　 (選填“越大”或“越小”)。已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0),電子質(zhì)量為m,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　　　　 (普朗克常量為h)。 【解析】(1)選D。電子是有質(zhì)量的,撞擊氫原子時(shí)發(fā)生彈性碰撞。由于電子和氫原子質(zhì)量不同,故電子不能把13.6eV的能量完全傳遞給氫原子,因此不能使氫原子完全電離,而光子的能量可以完全被氫原子吸收,故D對(duì)。 (2)氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn),則量子數(shù)n越大,由氫原子的能級(jí)公式En=(E1<0)可知?dú)湓拥哪芰吭酱蟆? 由能量守恒得mv2=hν+E1,可得v= 答案：(1)D　(2)越大　 10.(xx懷化模擬)(1)(多選)如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖,鋅的逸出功是3.34eV,那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)正確的是 (　　) A.用氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng) B.一群處于n=3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),能放出3種不同頻率的光 C.一群處于n=3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),發(fā)出的光照射鋅板,鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75eV D.用能量為10.3eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) E.用能量為14.0eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子電離 (2)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。用光子能量為13.06eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子,可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射的不同波長(zhǎng)的光有　　　　　種,其中最短波長(zhǎng)為　　　　　m(已知普朗克常量h=6.6310-34Js)。 【解析】(1)選B、C、E。從高能級(jí)向基態(tài)躍遷最小能量值為10.2eV>3.34eV一定能產(chǎn)生光電效應(yīng),A錯(cuò);n=3向基態(tài)躍遷時(shí),輻射的光子頻率種類為=3種,B對(duì);從n=3躍遷到n=1輻射光子的能量為ΔE=E3-E1=12.09eV,照射鋅板最大初動(dòng)能Ek=(12.09-3.34)eV=8.75 eV,C對(duì);10.3eV的光子能量不滿足能級(jí)差公式,不會(huì)使基態(tài)的氫原子躍遷,D錯(cuò);14.0eV>13.6 eV,可使處于基態(tài)的氫原子電離,E對(duì)。 (2)13.6eV-13.06 eV=0.54eV,可見用光子能量為13.06eV的光照射氫原子可使氫原子由基態(tài)躍遷到第5能級(jí),氫原子由第5能級(jí)躍遷到低能級(jí),能夠輻射的頻率種類為=10種,由ΔE=hν=h知,能級(jí)差最大對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)最短,最大能級(jí)差為13.06eV 則λ==m=9.510-8m。 答案：(1)B、C、E　(2)10　9.510-8