课时提能演练
1.有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A.氢原子的发射光谱是连续谱
B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
2.有一个处于量子数n=4的激发态的氢原子，在它向低能级跃迁时，最多可能发出的光子个数为( )
A.1 B.3 C.4 D.无法确定
3.(2012·北京高考)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级。该氢原子( )
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
4.(2010·新课标全国卷)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1,则
( )
A.ν0<ν1 B.ν3=ν2+ν1
C.ν0=ν1+ν2+ν3 D.
5.已知氢原子的能级规律为E1=-13.6 eV、E2=-3.4 eV、E3=-1.51 eV、E4=-0.85 eV。现用光子能量介于11～12.5 eV范围内的光去照射一大群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是( )
A.照射光中可能被基态氢原子吸收的光子只有1种
B.照射光中可能被基态氢原子吸收的光子有无数种
C.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有3种
D.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有2种
6.(2013·广州模拟)如图为氢原子能级图，现有一群处于n=3激发态的氢原子，则这些原子( )
A.发出的光子最小能量是0.66 eV
B.发出的光子最大能量是12.75 eV
C.能发出3种不同频率的光子
D.由n=3跃迁到n=1时发出的光子频率最高
7.(2011·大纲版全国卷)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量，其中n=2,3,…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( )
A. B. C. D.
8.(1)(2011·四川高考)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )
A.吸收光子的能量为hν1+ hν2
B.辐射光子的能量为hν1+ hν2
C.吸收光子的能量为hν2-hν1
D.辐射光子的能量为hν2-hν1
(2)(2012·山东高考)氢原子第n能级的能量为，其中E1为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则=_________。
9.(2013·石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应。已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为mH=1.67×10-27 kg。设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n=5的能级状态。
(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；
(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用表示(h为普朗克常量，ν为光子频率，c为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率。(保留三位有效数字)
10.(1)氢原子的部分能级如图所示,已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间。由此可推知,氢原子
( )
A.从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光
(2)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV，10.2 eV,12.09 eV。跃迁发生前这些原子分布在___________个激发态能级上，其中最高能级的能量值是__________eV (基态能量为-13.6 eV)。
答案解析
1.【解析】选B、C。原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于原子的能级是分立的，所以氢原子的发射光谱不是连续谱，原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢原子只能发出特定频率的光，综上所述，选项A、D错，B、C对。
2.【解析】选B。这里是一个氢原子，第一种可能是从n=4跃迁到n=1,发出1个光子；第二种可能是从n=4跃迁到n=3，从n=3跃迁到n=2，从n=2跃迁到n=1，发出3个光子；第三种可能是从n=4跃迁到n=2，从n=2跃迁到n=1,发出2个光子；可见最多可能发出的光子个数为3个，选项B正确，A、C、D错误。
3.【解析】选B。根据玻尔理论，氢原子能级越高对应的能量越大，当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子，能量减少。
4.【解析】选B。大量氢原子发生跃迁时只有三条谱线，这说明氢原子受激发跃迁到n=3的激发态，然后从n=3能级向低能级跃迁产生三个频率的谱线，根据能量守恒有：hν0=hν3=hν2+hν1,解得:ν0=ν3=ν2+ν1，故选项B正确。
5.【解析】选A、C。只有n=1至n=3的能级差在光子的能量范围内，选项A正确，B错误。吸收光子的能量后跃迁到n=3能级，可以产生3种光子，选项C正确，D错误。
6.【解析】选C、D。发出的光子的最小能量为E3-E2=1.89 eV，A错；发出的光子的最大能量为E3-E1=12.09 eV,B错；能发出不同频率的光子种类为C32=3种，C对；由n=3跃迁到n=1时，发出的光子能量最大，由ΔE=hν知，对应光子的频率最高,D对。
7.【解析】选C。从第一激发态到电离状态吸收的能量ΔE=0- ，根据
ΔE=hν= ，所以λ=，因此正确答案为C。
8.【解析】(1)选D。氢原子从能级m跃迁到n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也高于能级n，由于紫光频率ν2大于红光频率ν1,所以hν2>hν1,因此能级k要高于能级m，氢原子从能级k跃迁到m时应当向外辐射光子，光子的能量为E=hν2-hν1,故D正确。
(2)当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时：hν1=E4-E2，当氢原子由第2能级跃迁到基态时：hν2=E2-E1，而，，联立以上各式解得：。
答案:(1)D (2)
9.【解析】(1)可以有n=C52=10种不同频率的光辐射。
(2)由题意知氢原子从n=5能级跃迁到n=1能级时，氢原子具有最大反冲速率。
氢原子发生跃迁时辐射出的光子能量为
E=ΔE=｜E5-E1｜
开始时，将原子(含核外电子)和即将辐射出去的光子作为一个系统，
由动量守恒定律可得：mHvH-p光=0
光子的动量p光= ,E=hν
氢原子速度为，
所以vH=4.17 m/s
答案：(1)10 (2)4.17 m/s
10.【解析】(1)选A、D。由E=hν=知,光子能量越大时，光的频率越高，波长越短。从高能级向n=1能级跃迁时光子能量为E≥E2-E1=10.2 eV,A正确。从高能级向n=2的能级跃迁时发出的光子能量为E3-E2≤E≤-E2,即1.89 eV≤E≤3.40 eV,可见有一部分光处于紫外线区域,B错误。从高能级向n=3的能级跃迁时,光子能量最高E=-E3=1.51 eV,比可见光光子能量小,C错误。从n=3能级向n=2能级跃迁时，光子能量E=E3-E2=1.89 eV,D正确。
(2)由于大量氢原子在处于不同能量激发态发生跃迁时放出三种不同能量的光子，可知氢原子所处的最高能级是n=3，跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上；其中最高能级的能量值是E3=-1.51 eV。
答案：(1)A、D (2)2 -1.51
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