《原子激发的两种方式与能量变化》原子激发的两种方式与能量变化 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《原子激发的两种方式与能量变化》原子激发的两种方式与能量变化

1多选题

(多选)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是（　　）

A

核外电子受力变小

B

原子的能量减少

C

氢原子要吸收一定频率的光子

D

氢原子要放出一定频率的光子

题目答案

BD

答案解析

分析：

根据库仑引力的公式确定受力的变化，通过能量的变化确定是吸收光子还是释放光子．

解答：

解：A、根据F=$\frac {ke^2}{r^2}$得，轨道半径减小，则核外电子受力变大．故A错误．B、由较远轨道跃迁到较低轨道，原子能量减小．故B正确．C、因为原子能量减小，知氢原子放出一定频率的光子．故C错误，D正确．故选BD．

点评：

解决本题的关键知道从高能级向低能级跃迁，放出光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子．

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2单选题

现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的$\frac {1}{n-1}$（　　）

A
2200
B
2000
C
1200
D
2400

题目答案

A

答案解析

分析：

根据题目给出的信息：处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的$\frac {1}{n-1}$进行求解，分别求从n=4出跃迁到n=3、2、1原子数即为产生光子数，然后求出从n=3出跃迁到n=2、1时产生光子数，再求出从n=2出跃迁到n=1产生光子数，最后求和即可．

解答：

由题意知量子数为4的能级上的氢原子分别向量子数为3、2、1的能级上跃迁的氢原子数占总氢原子数的三分之一，产生总共产生1200个光子；

此时处于量子数为3的能级上的原子数目为：400个，处于n=3能级上的氢原子分别向量子数为2、1的能级上跃迁的氢原子数各占二分之一，产生400个光子；

此时处于量子数为2的能级上氢原子总共有：400+200=600个，氢原子向基态跃迁产生600个光子．所以此过程中发出的光子总数应该是1200+400+600=2200，故BCD错误，A正确．

故选A．

点评：

本意属于创新题，需要根据题目中给出的信息进行求解，尤其在求处于n=2能级上的氢原子数目时，容易出错．

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3单选题

现有900个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的$\frac {1}{n-1}$．（　　）

A
2200
B
900
C
1650
D
1350

题目答案

C

答案解析

分析：

根据题目给出的信息：处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的$\frac {1}{n-1}$进行求解，分别求从n=4出跃迁到n=3、2、1原子数即为产生光子数，然后求出从n=3出跃迁到n=2、1时产生光子数，再求出从n=2出跃迁到n=1产生光子数，最后求和即可．

解答：

解：由题意知量子数为4的能级上的氢原子分别向量子数为3、2、1的能级上跃迁的氢原子数占总氢原子数的三分之一，产生总共产生900个光子；

此时处于量子数为3的能级上的原子数目为：300个，处于n=3能级上的氢原子分别向量子数为2、1的能级上跃迁的氢原子数各占二分之一，产生300个光子；

此时处于量子数为2的能级上氢原子总共有：300+150=450个，氢原子向基态跃迁产生450个光子．所以此过程中发出的光子总数应该是900+300+450=1650，故ABD错误，C正确．

故选：C

点评：

本意属于创新题，需要根据题目中给出的信息进行求解，尤其在求处于n=2能级上的氢原子数目时，容易出错．

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4单选题

现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的$\frac {1}{n-1}$（　　）

A
$\frac {k}{2}$
B
k
C
$\frac {3k}{2}$
D
2k

题目答案

C

答案解析

分析：

根据题目给出的信息：处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的$\frac {1}{n-1}$进行求解，分别求从n=3出跃迁到n=2、1原子数即为产生光子数，然后求出从n=2出跃迁到n=1时产生光子数，最后求和即可．

解答：

解：n=3跃迁到n=2，1发出的光子数分别为$\frac {k}{2}$，总数为k．

在n=2能级有$\frac {k}{2}$个氢原子，跃迁到n=1发出的光子数为$\frac {k}{2}$个．

总数n=$\frac {k}{2}$$\frac {3k}{2}$．故C正确，A、B、D错误．

故选C．

点评：

本题属于创新题，需要根据题目中给出的信息进行求解，尤其在求处于n=2能级上的氢原子数目时，容易出错．

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5单选题

图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E．处在n=4的能级的1200个氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光子．若这些受激氢原子最后都回到基态，假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的$\frac {1}{n-1}$，已知金属钾的逸出功为2.22eV．则在此过程中发出的光子，能够从金属钾的表面打出光电子的光子数为(　　)

A
2200
B
2000
C
1600
D
2400

题目答案

C

答案解析

分析：

根据题意分别求出n=4跃迁到n=3、n=2、n=1的光子总数，以及n=3跃迁到n=2、n=1的光子总数、n=2跃迁到n=1的光子总数，从而求出所有的光子总数．

发生光电效应的条件是光子能量大于逸出功，根据该条件确定出n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时辐射光子总数．

解答：

解：根据题中所给信息，处在量子数为4的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的$\frac {1}{3}$，

即向量子数为2、3的激发态和基态各跃迁1200×$\frac {1}{3}$=400个，发出光子400×3=1200个；

同理，处在量子数为3的激发态的400个氢原子跃迁到量子数为2的激发态和基态的原子数都是400×$\frac {1}{2}$=200个，发出光子200×2=400个；

处在量子数为2的激发态的400+200=600个氢原子跃迁到基态的原子数是600×1=600个，发出光子600个．

处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为$_4$=6种，n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，均小于2.22eV，不能使金属钾发生光电效应，其它四种光子能量都大于2.22eV．

所以在此过程中能够从金属钾的表面打出光电子的光子数为1600个．

故选：C．

点评：

解决本题的关键知道能极差与光子能量的关系，以及掌握发生光电效应的条件．

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6多选题

(多选)氢原子辐射出一个光子后，下列说法正确的是（　　）

A
电子绕核旋转半径减小
B
电子的动能减小
C
氢原子的电势能减小
D
原子的能级值减小
E
电子绕核旋转的周期增大

题目答案

ACD

答案解析

分析：

氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，根据库仑引力提供向心力，得出电子速度的变化，从而得出电子动能的变化，根据氢原子能量的变化得出电势能的变化．

解答：

解：氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，

根据$\frac {ke}{r}$=$\frac {mv}{r}$，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小，电子绕核运动的周期减小．故ACD正确，BE错误．

故选：ACD．

点评：

解决本题的关键知道从高能级向低能级跃迁，辐射光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，以及知道原子的能量等于电子动能和电势能的总和，通过动能的变化可以得出电势能的变化．

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