第二节原子结构氢原子光谱

课时36第二节原子结构氢原子光谱一、单项选择题1．(2011年广东广州模拟)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的解析：选D.光谱中的亮线对应不同频率的光，“分离不连续亮线”对应着不同频率的光，B、C错．氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足E＝hν.能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，A错误D正确．2．许多物质在紫外线照射下能发出荧光，紫外线照射时，这些物质的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2，则下列说法正确的是()A．两次跃迁均向高能级跃迁，且ΔE1＞ΔE2B．两次跃迁均向低能级跃迁，且ΔE1＜ΔE2C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且ΔE1＞ΔE2D．先向低能级跃迁，再向高能级跃迁，且ΔE1＜ΔE2解析：选C.第一次跃迁是吸收紫外线光子，第二次跃迁是放出可见光光子．由于hν1＞hν2，故ΔE1＞ΔE2，C项正确．3．(2009年高考全国卷Ⅰ)氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.6328μm，λ2＝3.39μm.已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1＝1.96eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为()A．10.50eVB．0.98eVC．0.53eVD．0.36eV解析：选D.由跃迁公式得ΔE1＝hcλ1，ΔE2＝hcλ2，联立可得ΔE2＝λ1λ2·ΔE1＝0.36eV，选项D对．4．(2010年高考重庆卷)氢原子部分能级的示意图如图所示．不同色光的光子能量如下表所示.色光红橙黄绿蓝-靛紫光子能量范围(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A．红、蓝-靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝-靛、紫解析：选A.原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89eV和2.55eV的光子属于可见光．并且属于红光和蓝靛的范围，故答案为A.二、不定项选择题5．(2011年安徽合肥市一模)关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有()A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的解析：选BC.卢瑟福通过α粒子散射实验设想原子内的正电荷集中在很小的核内，A错；玻尔理论有局限性，但不能说是错误的，D错；B、C说法是正确的．6．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少答案：AD7．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．氢原子的能量增加B．氢原子的能量减少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：选BD.氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当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，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项B、D正确．三、计算题8．如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子，问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．解析：(1)氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足：hν＝En－E2＝2.55eVEn＝hν＋E2＝－0.85eV所以，n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供的能量为ΔE＝E4－E1＝12.75eV.(2)辐射跃迁图如答案图所示．答案：(1)12.75eV(2)9．(2011年金华十校联考)在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e＝1.60×10－19C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r1＝0.53×10－10m，r2＝4r1，据此求：(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV为单位)．(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2)解析：(1)电子所受静电力提供向心力ke2r2＝mv2r故Ek＝12mv2＝ke22rEk1＝9.0×109×1.6×10－1922×0.53×10－10J＝13.6eVEk2＝14Ek1＝3.4eV.(2)根据能量守恒，ΔEp＝ΔE＋(Ek1－Ek2)故ΔEp＝20.4eV.答案：(1)13.6eV,3.4eV(2)20.4eV