2024届高考物理一轮复习专题十四原子与原子核第2讲原子结构练习含答案

第2讲　原子结构

知识巩固练

1.(多选)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则(　　)

A.6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的

B.6种光子中有3种属于巴耳末系

C.使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量

D.在6种光子中，从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子康普顿效应最明显

【答案】CD　

【解析】6种光子中从n＝4激发态跃迁到n＝3能级上时产生的光子的能量值最小，结合E＝，可知从n＝4激发态跃迁到n＝3能级上时产生的光子波长最长，A错误；6种光子中有2种属于巴耳末系，分别是n＝4→n＝2和n＝3→n＝2这两种光子，B错误；n＝4能级的氢原子具有的能量为－0.85 eV，故要使其发生电离，能量变为0，至少需要0.85 eV的能量，C正确；6种光子中从n＝4激发态跃迁到n＝1能级上时产生的光子的能量值最大，波长最短，根据P＝，可知光子的动量最大，根据康普顿效应的特点可知，在6种光子中，从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子康普顿效应最明显，D正确.

2.红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光.铬离子的能级如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到E3，然后自发跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长λ为(　　)

A.　 B.　

C. D.

【答案】A　

【解析】由，解得λ＝，A正确.

3.原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则(　　)

A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线

B.氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线

C.在水中传播时，a光较b光的速度小

D.氢原子在n＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离

【答案】C

4.氢原子从能量为Em的较高激发态跃迁到能量为En的较低激发态，设真空中的光速为c，则(　　)

A.吸收光子的波长为

B.辐射光子的波长为

C.吸收光子的波长为

D.辐射光子的波长为

【答案】D

综合提升练

5.(2022年石家庄模拟)用如图甲所示的装置做氢气放电管实验观测到四种频率的可见光.已知可见光的光子能量在1.6 eV~3.1 eV之间，氢原子能级图如图乙所示.下列说法正确的是(　　)

A.观测到的可见光可能是氢原子由高能级向n＝3的能级跃迁时放出的

B.n＝2能级的氢原子吸收上述某可见光后可能会电离

C.大量氢原子从高能级向基态跃迁时会辐射出紫外线

D.大量n＝4能级的氢原子最多能辐射出4种频率的光

【答案】C　

【解析】因可见光光子能量在1.6 eV~3.1 eV之间，所以观测到的可见光可能是氢原子由高能级向n＝3的能级跃迁时放出的，A错误；n＝2能级的氢原子要吸收至少3.4 eV的能量才可能电离，而可见光的光子能量在1.6 eV~3.1 eV之间，B错误；当大量氢原子从n＝2向基态跃迁时辐射出的能量为10.2 eV，而从其他高能级向基态跃迁时辐射出的能量都大于10.2 eV，且都大于可见光的最大能量3.1 eV，所以大量氢原子从高能级向基态跃迁时会辐射出紫外线，C正确；大量n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，根据＝6，可知大量n＝4能级的氢原子最多能辐射出6种频率的光，D错误.

6.(2022年济南模拟)根据玻尔理论，氢原子的能级图如图甲所示，大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通过玻璃三棱镜后能分成如图乙所示的a、b、c、d四条可见光束.已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，则b光为(　　)

A.第6能级向第 2 能级跃迁产生的

B.第 4能级向第2 能级跃迁产生的

C.第6能级向第1能级跃迁产生的

D.第4能级向第1能级跃迁产生的

【答案】B　

【解析】根据玻尔原子模型理论，依题意，因光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，不可能任何一个较高能级向第1能级跃迁而产生，因为从第2能级到第1能级辐射的光子能量最低，为10.2 eV，C、D错误；结合前面分析，因光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，也不可能是更高能级向第3能级跃迁产生的，因为辐射的最高能量为1.51 eV，所以一定是从较高能级向第2能级跃迁时产生的；根据玻尔理论，第7能级向第 2 能级跃迁辐射光子的能量大于3.11 eV，所以a、b、c、d四条光束只能是第6、5、4、3能级向第2能级跃迁辐射产生，且辐射光子能量依次减小；a、b、c、d四条可见光通过三棱镜，根据偏折程度可知，d光光子能量最大，b光光子能量第三，所以b光为第 4能级向第2 能级跃迁产生的，A错误，B正确.