选择题考点专项训练63 原子能级跃迁问题（后附解析）-【选择题专练】2025年高考物理一轮复习练习

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A.ν0＋ν1＋ν3 B.ν0＋ν1－ν3
C.ν0－ν1＋ν3 D.ν0－ν1－ν3
2.(能级跃迁)2023年2月27日，我国自主研制的空间站双光子显微镜首获航天员皮肤三维图像。该种显微镜成像时，需要将介质分子从基态S0激发到激发态Sn，双光子显微镜是通过让介质分子同时吸收两个光子a实现此激发过程，如图甲所示；单光子显微镜是让介质分子只吸收一个光子b实现此激发过程，如图乙所示。则光子a和光子b的波长之比为( )
A.1∶1 B.2∶1
C.4∶1 D.1∶2
3.(能级跃迁＋电离)如图为氢原子的能级示意图，现有一群氢原子处于n＝4的能级上，下列说法正确的是( )
A.该氢原子向低能级跃迁最多可发出8种不同频率的光子
B.从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子波长最短
C.该氢原子可以吸收能量为0.32 eV的光子跃迁到n＝5的能级
D.使该氢原子电离至少需要吸收0.85 eV的能量
4.(能级跃迁＋电离)如图所示为氢原子的能级图，E1、E2、E3、E4分别为1、2、3、4能级对应的能量，一个氢原子处于n＝3的激发态。已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A.氢原子向低能级跃迁可发出3种不同频率的光
B.氢原子向低能级跃迁发出光的最大波长为eq \f(hc,E3－E1)
C.氢原子吸收能量为E4－E3的光子可跃迁到n＝4能级
D.氢原子被能量为eq \f(1,2)E3的电子碰撞可发生电离
5.(能级跃迁＋光谱)有些金属原子受激后，从某激发态跃迁回基态时，会发出特定颜色的光。图甲所示为钠原子和锂原子分别从激发态跃迁回基态的能级差值，钠原子发出频率为5.09×1014 Hz的黄光，可见光谱如图乙所示。锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为( )
A.红色 B.橙色
C.绿色 D.青色
6.(光电效应＋能级跃迁)图甲是研究光电效应的电路图，K极金属的逸出功为2.30 eV。图乙为氢原子能级图。下列说法正确的是( )
A.当P移至于最左端时，电流表示数一定变为0
B.电压表示数增大，电流表示数一定增大
C.氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级，放出光子
D.氢原子从n＝5能级跃迁到n＝3能级产生的光能让图甲中的K极金属发生光电效应
解析答案63 原子能级跃迁问题
1．D [原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态Ⅰ的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故D正确。]
2．B [将介质分子从基态S0激发到激发态Sn，两过程吸收的光子能量一样多，则2hνa＝hνb，则光子频率关系为eq \f(νa,νb)＝eq \f(1,2)，波长和频率成反比，故光子a和光子b的波长之比为2∶1，故B正确。]
3．D [一群处于n＝4能级的氢原子最多可发出Ceq \\al(2,4)＝6种频率的光子，故A错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子的能量最小，根据ΔE＝hν＝heq \f(c,λ)，可知其波长最长，故B错误；该氢原子从低能级吸收能量跃迁到高能级时，吸收光子的能量必须等于两个能级之间的差值，由能级示意图可知该氢原子可以吸收E＝0.31 eV的光子跃迁到n＝5的能级，而不是0.32 eV，故C错误；根据电离的定义，使该氢原子电离至少需要吸收的能量为ΔE＝0－(－0.85 eV)＝0.85 eV，故D正确。]
4．C [根据单个氢原子在不同能级向低能级跃迁时最多能发出的光子种数m＝n－1，则一个处于n＝3能级的氢原子跃迁时发出的光最多有2种，故A错误；根据c＝λν，光的频率越小则波长越大，而根据E＝hν，可知，放出的能量越小则频率越小，因此该氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时释放的能量最小，则有ΔE＝E3－E2＝hν，解得λmax＝eq \f(ch,E3－E2)，故B错误；氢原子若吸收光子进行跃迁，则所吸收光子的能量必须等于两个能级之间的差值，即若要跃迁到n＝4能级，则所吸收的光子的能量必须等于ΔE′＝E4－E3，故C正确；若氢原子与实物粒子发生碰撞而发生电离，则实物粒子所具有的能量必须大于等于氢原子所在能级能量的绝对值，即该氢原子被电子碰撞后要发生电离，则该电子的能量为ε≥|E3|，故D错误。]
5．A [由玻尔理论结合普朗克的量子假说，即ε＝hν，根据图甲可得εNa＝hνNa，εLi＝hνLi，代入数据可得νLi≈4.48×1014 Hz，对照图乙可知，锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为红色，故A正确。]
6．C [当P移至最左端时，AK极间的电压为零，光电管、电流表组成闭合电路，发生光电效应时，逸出的光电子具有初动能，会有光电流产生，电流表示数不为零，故A错误；起初电压表示数增大时电流增大，当电压达到一定值时，电流达到饱和光电流，电流表示数不再增大，故B错误；氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级，由高能级向低能级跃迁，释放出能量，放出光子，故C正确；从n＝5能级跃迁到n＝3能级，释放的能量为ΔE＝E5－E3＝－0.54 eV－(－1.51 eV)＝0.97 eV