（课标通用）2020新高考物理二轮复习 选择题逐题突破 第八道 选择题涉及的命题点 8.2 原子结构

8－2原子结构与波尔理论备考精要1．原子结构与原子光谱2.氢原子能级图与原子跃迁问题的解答技巧(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的。(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En求得。若求波长可由公式c＝λν求得。(3)一个处于较高能级n的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)。(4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。①用数学中的组合知识求解：N＝Cn2＝nn－12。②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。三级练·四翼展一练固双基——基础性考法1．[多选]氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是()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解析：根据F＝ke2r2得，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故A错误；核外电子由离原子核较远轨道跃迁到离原子核较近轨道，原子能量减少，故B正确；因为原子能量减少，可知氢原子放出一定频率的光子，故C错误，D正确。答案：BD2．(2019·绵阳三诊)氢原子处于量子数n＝2的激发态时能量E2＝－3.4eV，则()A．辐射出一个能量为3.4eV的光子后跃迁到基态B．辐射出一个能量为10.2eV的光子后跃迁到基态C．用光子能量为3.4eV的光照射后将跃迁到n＝3的激发态D．用光子能量为13.6eV的光照射后将跃迁到n＝3的激发态解析：氢原子处于量子数n＝1的基态时能量E1＝－13.6eV，处于量子数n＝2的激发态时能量E2＝－3.4eV，则辐射出一个能量为－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV的光子后跃迁到基态，选项B正确，A错误；n＝3的激发态时能量E3＝－1.51eV，则用光子能量为－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV的光照射后将跃迁到n＝3的激发态，选项C错误；用光子能量为13.6eV的光照射后将使氢原子电离，选项D错误。答案：B3.(2019·全国卷Ⅰ)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A．12.09eVB．10.20eVC．1.89eVD．1.51eV答案：A解析：可见光光子能量范围为1.63eV～3.10eV，则氢原子能级差应该在此范围内，可简单推算如下：2、1能级差为10.20eV，此值大于可见光光子的能量；3、2能级差为1.89eV，此值属于可见光光子的能量范围，符合题意。氢原子处于基态，要使氢原子达到第3能级，需提供的能量为－1.51eV－(－13.60eV)＝12.09eV，此值也是提供给氢原子的最少能量，选项A正确。4．(2019·重庆调研)如图所示，为氢原子能级示意图的一部分，关于氢原子，下列说法正确的是()A.一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，可能辐射出3种不同频率的电磁波B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子会吸收光子，能级升高C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子会向外辐射光子，能级降低D．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的答案：C解析：一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，最多可能辐射2种不同频率的电磁波，故A错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，是从高能级向低能级跃迁，氢原子会放出光子，能级降低，故B错误，C正确；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故D错误。5．氢原子的基态能级E1＝－13.6eV，第n能级En＝E1n2，若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光能使某金属发生光电效应，则以下跃迁中放出的光也一定能使此金属发生光电效应的是()A．从n＝2能级跃迁到n＝1能级B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级C．从n＝5能级跃迁到n＝3能级D．从n＝6能级跃迁到n＝5能级解析：从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量大于从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量，根据光电效应产生的条件知，一定能使该金属发生光电效应，故A正确；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，从n＝5能级跃迁到n＝3能级，从n＝6能级跃迁到n＝5能级辐射的光子能量均小于从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量，都不一定能使金属发生光电效应，故B、C、D错误。答案：A二练会迁移——综合性考法1．[多选](2019·河南豫南九校联考)如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子的能量范围为1.62～3.11eV，锌板的电子逸出功为3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁的过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是()A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板，一定不能产生光电效应现象B．用能量为11.0eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C．处于n＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离解析：氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为10.2eV，照射金属锌板一定能产生光电效应现象，故A错误；用能量为11.0eV的电子轰击，基态的氢原子吸收的能量可以等于10.2eV，可以使处于基态的氢原子跃迁到n＝2能级，故B正确；紫外线光子的最小能量为3.11eV，处于n＝2能级的氢原子的电离能为3.4eV，则紫外线不能被n＝2能级的氢原子吸收，故C错误；而处于n＝3能级的氢原子的电离能为1.51eV，故处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，故D正确。答案：BD2．如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是()A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子B．欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09eV的光子照射C．一个氢原子从n＝4能级跃迁到基态时，最多可以辐射出6种不同频率的光子D．用从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为6.34eV)时不能发生光电效应解析：要使n＝3能级的氢原子发生跃迁，吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，或大于1.51eV能量的任意频率的光子，故A错误；根据玻尔理论，用12.09eV的光子照射时，吸收光子后氢原子的能量为12.09eV＋(－13.6)eV＝－1.51eV，所以能从基态发生跃迁，跃迁到第3能级，故B正确；一个氢原子从n＝4能级跃迁到基态时，最多可以辐射出3种不同频率的光子，故C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV＞6.34eV，可以使金属铂发生光电效应，故D错误。答案：B3.(2019·荆门调研)图甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱。已知谱线b是氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，则谱线a是氢原子()A．从n＝1能级跃迁到n＝2能级时的辐射光B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级时的辐射光C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级时的辐射光D．从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光解析：谱线a波长大于谱线b波长，所以a光的光子频率小于b光的光子频率，所以a光的光子能量小于n＝5能级和n＝2能级间的能级差，比从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射的能量小且又最接近的，就是n＝4能级和n＝2能级间的能级差，故D正确，A、B、C错误。答案：D4．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫作俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫作俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为En＝－An2，式中n＝1,2,3，…表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是()A.1116AB.716AC.316AD.1316A解析：由题意可知铬原子n＝1能级能量为E1＝－A，n＝2能级能量为E2＝－A4，从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的能量为ΔE＝E2－E1＝3A4，n＝4能级能量为E4＝－A16，电离需要能量为E＝0－E4＝A16，所以电子从n＝4能级电离后的动能为Ek＝ΔE－E＝3A4－A16＝11A16，故B、C、D错误，A正确。答案：A5.如图所示为氢原子的能级图，现有一群处于n＝3的激发态的氢原子，则下列说法正确的是()A．能发出6种不同频率的光子B．波长最长的光是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的C．发出的光子的最小能量为12.09eVD．处于该能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能电离解析：一群处于n＝3的激发态的氢原子能发出C32＝3种不同频率的光子，选项A错误；由辐射条件知氢原子由n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子频率最大，波长最小，选项B错误；发出的光子的最小能量为E3－E2＝1.89eV，选项C错误；n＝3能级对应的氢原子能量是－1.51eV，所以处于该能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能电离，故选项D正确。答案：D三练提素养——创新性、应用性考法1．[多选]如图所示为氢原子的能级图。大量处于基态的氢原子在一束光的照射下发生跃迁后能产生6条谱线，其中有3条可使某金属发生光电效应。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列有关描述正确的是()A．氢原子的能级是分立的，6条谱线中有2条谱线在可见光范围内B．入射光束中光子的能量为10.2eV才能实现题中的跃迁情况C．该金属的逸出功小于2.55eVD．若改用12.7eV的电子撞击氢原子使之跃迁后所辐射出的光也能使该金属发生光电效应解析：跃迁后能产生6条谱线，说明处于基态的氢原子被激发到了n＝4能级，因此入射光束中光子的能量为E4－E1＝12.75eV，从n＝4能级向低能级跃迁时其中有2条谱线在可见光范围内，又由能级图知其能量是不连续的，是分立的，A项正确，B项错误；能发生光电效应的3条谱线是从n＝4、3、2能级向基态跃迁产生的，其中能量最小的为E2－E1＝10.2eV，而由n＝4能级向n＝2能级跃迁的能量为E4－E2＝2.55eV，是不能使某金属发生光电效应的，表明该金属的逸出功大于2.55eV，答案：AD小于10.2eV，C项错误；因12.7eV10.2eV，若用12.7eV的电子撞击氢原子，可将部分能量传给氢原子使之跃迁，它在辐射时产生的光可使该金属发生光电效应，故D项正确。2.(2019·天津模拟)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是()A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光的波长最长D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应解析：这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C42＝4×32＝6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，选项C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20eV6.34eV，所以照射金属铂能发生光电效应，选项D正确。答案：D3.(2019·龙岩模拟)1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成。反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示。下列说法中正确的是()A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B．基态反氢原子的电离能是13.6eVC．基态反氢原子能吸收11eV的光子发生跃迁D．在反氢原子谱线中，从n＝2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长解析：反氢原子和氢原子有相同的能级分布，所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故A错误；处于基态的氢原子的电离能是13.6eV，具有大于等于13.6eV能量的光子可以使氢原子电离，故B正确；若基态的反氢原子吸收11eV光子，能量为－13