《能级跃迁与电离》能级跃迁与电离 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《能级跃迁与电离》能级跃迁与电离

1单选题

如图所示为氢原子的四个能级，其中E$_1$为基态，若氢原子A处于激发态E$_2$，氢原子B处于激发态E$_3$，则下列说法正确的是(　　)

A
原子A可能辐射出3种频率的光子
B
原子B可能辐射出3种频率的光子
C
原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁道能级E$_4$
D
原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁道能级E$_4$

题目答案

B

答案解析

分析：

一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁，任意两个能级间产生一次跃迁，发出一种频率的光子，共产生C$\dot{n}$种频率不同的光子．

解答：

解：A、原子A可能辐射出1种频率的光子，故A错误

B、原子B可能辐射出C$\dot{3}$=3种频率的光子，故B正确

C、原子吸收的能量应为从低能级跃迁到高能级的能量差，故C、D错误

故选B．

点评：

氢原子向低能级跃迁时是随机的，任意两个能级间可发生一次跃迁，放出一个光子．需要理解有关氢原子模型及跃迁理论．

纠错重做

2多选题

(多选)如图所示为氢原子的能级示意图．假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为ν$_1$、ν$_2$、ν$_3$、ν$_4$、ν$_5$、和ν$_6$的光，且频率依次增大，则E的大小等于(　　)

A
h(ν$_2$+ν$_1$)
B
h(ν$_5$+ν$_6$)
C
hν$_3$
D
hν$_4$

题目答案

AC

答案解析

分析：

根据氢原子发出的光子种类确定激发态的氢原子处于第几能量，结合能级差等于吸收的能量求出光子能量E．

解答：

解：氢原子吸收光子后，发出频率为ν$_1$、ν$_2$、ν$_3$、ν$_4$、ν$_5$、和ν$_6$的光，知氢原子吸收能量后处于第4能级．

可知吸收的能量E等于第2和第4能级间的能级差．

发出频率为ν$_1$、ν$_2$、ν$_3$、ν$_4$、ν$_5$、和ν$_6$的光，且频率依次增大，可知v$_1$是第4能级向第3能级跃迁产生的，v$_2$时第3能级向第2能级跃迁产生的，v$_3$是第4能级向第2能级跃迁产生的，v$_4$是第2能级向第1能级跃迁产生的，v$_5$是第3能级向第1能级跃迁产生的，v$_6$是第4能级向第1能级跃迁产生的．

所以E=hv$_3$，或E=h(v$_1$+v$_2$)．故A、C正确，B、D错误．

故选：AC．

点评：

解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即E_m-E_n=hv．知道能级差越大，辐射或吸收的光子能量越大．

纠错重做

3多选题

(多选)用光子能量为E$_1$光照射到一群处于基态的氢原子，可以看到三条光谱线，用光子能量为E$_2$光照射到该群处于基态的氢原子，就可以看到六条光谱线，对于E$_1$、E$_2$的比较，下列说法正确的是(如图为氢原子能级图)（　　）

A
E$_2$=2E$_1$
B
E$_2$＞2E$_1$
C
E$_1$＜E$_2$＜2E$_1$
D
E$_2$＞E$_1$＞12eV

题目答案

CD

答案解析

分析：

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，根据该关系，确定出吸收光子后跃迁的第几能级，根据数学组合公式_n求出激发后发射光子的种类．

解答：

解：根据氢原子的能级规律得E$_1$=-13.6eV、E$_2$=-3.4eV、E$_3$=-1.51eV、E$_4$=-0.85eV．最稳定的状态是基态，

根据E_m-E_n=hv得：

用光子能量为E$_1$光照射到一群处于基态的氢原子，可以看到三条光谱线，

所以E$_1$=E′$_3$-E′$_1$=12.09eV

用光子能量为E$_2$光照射到该群处于基态的氢原子，就可以看到六条光谱线，

所以E$_2$=E′$_4$-E′$_1$=12.75eV

所以12eV＜E$_1$＜E$_2$＜2E$_1$．

故选CD．

点评：

解决本题的关键知道辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，即E_m-E_n=hv．

纠错重做

4单选题

如图所示为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上，受激发的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为(　　)

A
13.6 eV
B
12.75 eV
C
10.2 eV
D
12.09 eV

题目答案

B

答案解析

分析：

能级间跃迁吸收或辐射的能量等于两能级间的能级差，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，可知跃迁到第4能级，从而根据能级差求出照射的光子能量．

解答：

解：由题意应该有6=$\frac {n(n+1)}{2}$，得n=4．即能发出6种频率光的一定是n=4能级，

则照射氢原子的单色光的光子能量为：-0.85ev-(-13.6ev)=12.75ev

故选：B．

点评：

解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即E_m-E_n=hv．

纠错重做

5单选题

用能量为E的单色光照射处于基态的氢原子后，发现氢原子能释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为v$_1$、v$_2$、v$_3$，由此可知单色光的能量E为（　　）

A
hv$_1$
B
hv$_2$
C
hv$_3$
D
h(v$_1$+v$_2$+v$_3$)

题目答案

C

答案解析

分析：

氢原子能释放出三种不同频率的光子，知氢原子被单色光照射后跃迁到第3能级，吸收的光子能量等于两能级间的能级差．

解答：

解：由题意可知，氢原子吸收能量后跃迁到第三能级，则吸收的能量等于n=1和n=3能级间的能级差，即单色光的能量E=hv$_3$．故C正确，A、B、D错误．

故选C．

点评：

解决本题的关键知道能级间跃迁满足的规律，即E_m-E_n=hv．

纠错重做

6多选题

(多选)已知氢原子的能级图如图所示，则下列有关处于基态的氢原子向激发态跃迁的说法中正确的是（　　）

A
一个具有E_k0=13.60eV动态，处于基态的氢原子和一个静止的同样处于基态的氢原子发生对心碰撞，可能跃迁到n=2能级的第一激发态
B
一个具有E_k0=13.60eV动态，处于基态的氢原子与一个静止的同样处于基态的氢原子发生对心碰撞，原子不可能跃迁到其他激发态
C
用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，原子能跃迁到n=2能级的轨道上去
D
用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，原子不能跃迁到其他轨道上去
E
用动能为12.3eV的电子去射向一群处于基态的氢原子，氢原子受电子照射后，原子能跃迁到n=2能级的轨道上去

题目答案

BDE

答案解析

分析：

根据碰撞过程中的动量守恒与能量守恒求解碰撞前运动氢原子的最小动能，与给出的原子的动能比较即可；吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差；根据电子的碰撞，光子可以获取10.2eV能量，从而发生跃迁．

解答：

解：AB、要使运动氢原子的速度最小，则必须使二氢原子发生正碰时氢原子发生完全非弹性碰撞损失的动能将全部被基态氢原子所吸收，

由玻尔理论知二基态氢原子碰撞时损失的动能的最小值必为氢原子从n=1激发到n=2能级的能量差△E=E$_2$-E$_1$=(-3.4)-(-13.6)=10.2eV ①

设碰前运动的氢原子最小速度为v_0，初动能为E_k，碰后二氢原子速度为v，

由动量守恒得mv_0=2mv，②

由能量守恒得：$\frac {1}{2}$m_0=$\frac {1}{2}$•2mv2+△E ③

$\frac {1}{2}$m_0=E_0 ④

代入数据得：E_0=20.4eV＞13.6eV

所以不能使基态氢原子发生能级跃迁，故A错误，B正确；

CD、吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，即△E=E$_2$-E$_1$=(-3.4)-(-13.6)=10.2eV，

因此用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，原子不能跃迁到其他轨道上去，故C错误，D正确；

E、当用动能为12.3eV的电子去射向一群处于基态的氢原子，氢原子受电子照射后，原子可能吸收10.2eV的能量，从而使得原子能跃迁到n=2能级的轨道上去，故E正确；

故选：BDE．

点评：

解决本题的关键知道能级差与吸收或辐射光子能量的关系，即E_m-E_n=hv．并掌握碰撞中的动量守恒定律与能量守恒，注意用光子照射与电子碰撞，产生的不同情况．

纠错重做

7多选题

(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1.62eV～3.11eV．下列说法正确的是（　　）

A
处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B
大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C
大量处于n=4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
大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光

题目答案

ABC

答案解析

分析：

A、紫外线的频率大于3.11eV，判断n=3能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量是否大于0，即可知是否电离．

B、红外线有显著的热效应，根据氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量是否小于1.62eV．

C、根据_n计算出不同频率光的种数．

解答：

解：A、紫外线的频率大于3.11eV，n=3能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量大于0，所以氢原子发生电离．故A正确．

B、氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的频率，有可能是红外线，红外线有显著的热效应．故B正确．

C、根据$_4$=6，知，可能放出6种不同频率的光．故C正确，D错误．

故选：ABC．

点评：

解决本题的关键知道什么是电离，以及能级的跃迁满足hγ=E_m-E_n．

纠错重做