原子結(jié)構(gòu)和能級（解析版）-2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)知識點講義與真題模擬題練習(xí)

2023高考一輪知識點精講和最新高考題模擬題同步訓(xùn)練

第二十章原子物理

專題120原子結(jié)構(gòu)和能級

第一部分知識點精講

—海姆孫的發(fā)現(xiàn)：陽極射線為①電子就

電子的發(fā)理電子發(fā)足的意義：原千可以與分

α杭子長助實驗

原子結(jié)構(gòu)I一原子的械式皓構(gòu)慢型?原子的恢式結(jié)構(gòu)橫型

原子檢的電荷與尺度

先講、氟原子先講的實驗規(guī)律

我及子先請和玻爾原子模型機遵?量子化

成爾原子模型能??*??f?化

西豐條件：?，=②E,,-E.

1、電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。

2.原子的核式結(jié)構(gòu)

(1).a粒子散射實驗：

(i)實驗裝置：如下圖所示。

(ii)實驗條件：金屬箔是由重金屬原子組成，很薄，厚度接近單原子的直徑，全部設(shè)備裝

在真空環(huán)境中，因為a粒子很容易使氣體電離，在空氣中只能前進幾厘米。顯微鏡可在底盤

上旋轉(zhuǎn)，可在360。的范圍內(nèi)進行觀察。

(iii)實驗結(jié)果：a粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿原方向前進，少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，極

少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90。，甚至被彈回。

a粒子的大角度散射現(xiàn)象無法用湯姆孫的原子模型解釋，a粒子散射實驗的結(jié)果揭示了：原

子內(nèi)部絕大部分是空的，原子內(nèi)部有一個很小的“核”。

(2).原子的核式結(jié)構(gòu)模型

(i)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說：在原子的中心有一個很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部的

質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，電子繞核運轉(zhuǎn)。

(H)核式結(jié)構(gòu)模型對a粒子散射實驗的解釋

①因為原子核很小，原子的大部分空間是空的，大部分α粒子穿過金箔時離核很遠，受到的

庫侖力很小，運動幾乎不受影響，因而大部分α粒子穿過金箔后，運動方向兒乎不改變。

②只有少數(shù)α粒子從原子核附近飛過，受到原子核的庫侖力較大，才發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)。

(3)α粒子散射實驗中能量的變化

當α粒子靠近原子核時，庫侖斥力做負功，電勢能增加；當α粒子遠離原子核時，庫侖斥力

做正功，電勢能減小；只有庫侖斥力做功，只是電勢能和動能之間相互轉(zhuǎn)化，α粒子的總能

量保持不變。

3、.三個原子模型的對比

原子模實驗基礎(chǔ)原子結(jié)構(gòu)成功和局限

≡_____

“棗糕”電子的發(fā)原子是一個球體,正電荷均勻分布在球可解釋一些實驗現(xiàn)象，但無法說

模型m___內(nèi)，電子鑲嵌其中明α粒子散射實驗______________

核式結(jié)盧瑟福的α原子的中心有一個很小的核，全部正電成功解釋了α粒子散射實驗，無法

構(gòu)模型粒子散射荷和幾乎全部質(zhì)量集中在核里，電子在解釋原子的穩(wěn)定性及原子光譜的

實驗核外運動分立特征_____________________

玻爾的氯原子光在核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，引入量子觀念成功解釋了氫原子光譜及原子的

原子模譜的研究穩(wěn)定性，不能解釋較復(fù)雜原子的

型光譜現(xiàn)象_____________________

4.氫原子光譜

(1)光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分

布的記錄，即光譜。

(2)光譜分類

|?*?!

M，的及旦

(3)氫原子光譜的實驗規(guī)律：巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式;=

A

七一*)(〃=3,4,5,???,R是里德伯常量，R=LlOXIo7n√i).

(4)光譜分析：利用每種原子都有自己的贊延遭線可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成

成分，且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。

【溫馨提示】線狀譜和吸收光譜都對應(yīng)某種元素，都可以用來進行光譜分析。

5.玻爾理論的三條假設(shè)

(1)定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中原子是梃

定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。

(2)躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，

光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即H=EnLEno(〃是普朗克常量，力=6.63X10—34

J?S)

(3)軌道假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應(yīng)。原子的

定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。

6.氫原子的能級、能級公式

(1)氫原子的能級

能級圖如圖所示

E/eV

T……L-L--L0

；,IjJ；,尸-0.54激發(fā)態(tài)原r?

.HtZ-Z_0?85

吸

]-ɑ?*----------------1.51釋

收

放

能

i________.能

34量

量

基態(tài)原子

基態(tài)I-UILh---------------------------------13.6

(i)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)。

(ii)橫線左端的數(shù)字“1,2,3,…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“-13.6,-3.40,…”表示氫

原子的能級。

(Hi)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小。

(iv)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷條件為：hv=Em-En.

(2)氫原子的能級和軌道半徑

①氫原子的能級公式：En=/Eι("=l,2,3,…)，其中基態(tài)能量El最低，其數(shù)值為

Ei=-13.6eVo

②氫原子的半徑公式：%=〃2八(〃=1,2,3,…)，其中八為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，

其數(shù)值為r∣=0.53X1010m,

第二部分最新高考題精選

1.(2022?高考廣東物理)目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)〃較大的氫原子。氫原

子第〃能級的能量為耳,=與，其中E=-13.6eV。圖4是按能量排列的電磁波譜,要使〃=20

的氫原子吸收一個光子后，恰好失去一個電子變成氫離子，被吸收的光子是()

打沖式X射伐

10-jIO?,lθ?IO1IO1JO,

tti(eV)

S4

A.紅外線波段的光子B.可見光波段的光子

C.紫外線波段的光子D.X射線波段的光子

【參考答案】A

【命題意圖】本題考查能級，電磁波譜，懸原子電離及其相關(guān)知識點。

【解題思路】

n=20的氫原子能量為E2o=E∣∕2O?-O.O34eV,該氫原子其電離能為0.034eV。吸收一個光子，

恰好失去一個電子變成氫離子，由圖4所示按能量排列的電磁波譜可知，被吸收的光子是紅

外線波段的光子，A項正確。

2.(2022年6月浙江選考)圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于〃=3的激發(fā)態(tài)，在向低

能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是

A.逸出光電子的最大初動能為10.8OeV

B.”=3躍遷到"=1放出的光電子動量最大

C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)

D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到”=4激發(fā)態(tài)

EleV

8n-----------------0

4------------------0.85

3-------------------------------151

2------------------3.4

1--------------------------------13.6

第7題圖

【參考答案】B

【命題意圖】本題考查能級，波爾理論及其相關(guān)知識點。

【解題思路】氫原子處于〃=3的激發(fā)態(tài)，躍遷到基態(tài)，輻射出的光子能量最大，最大為

E=(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09eV,照射逸出功為2.29eV的金屬鈉，由愛因斯坦光電效

應(yīng)方程，逸出光電子的最大初動能為Ek=E-W=I2.09eV-2.29eV=9.80eV,A錯誤；〃=3躍

遷到〃=1放出的光電子能量E最大，由E=ρc,可知動量P最大，B正確；只有處于〃=3的

激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到基態(tài)，處于〃=2的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到基態(tài)，輻射的光子能量大于金

屬鈉逸出功2.29eV,即2種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，C錯誤；用0.85eV的光

子照射處于，尸3是氫原子，不能躍遷到〃=4激發(fā)態(tài)，D錯誤。

3.（2021新高考北京卷）北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年

建成。同步輻射光具有光譜范圍寬（從遠紅外到X光波段，波長范圍約為IO5m?

10"m,對應(yīng)能量范圍約為IOIeV?105eV）、光源亮度高、偏振性好等諸多特點，

在基礎(chǔ)科學(xué)研究、應(yīng)用科學(xué)和工藝學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。

速度接近光速的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)象

最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。以接近光速運動的單個電子能量

約為109eV,回旋一圈輻射的總能量約為IO,eV。下列說法正確的是

A.同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣

B.用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離

C.蛋白質(zhì)分子的線度約為108nι,不能用同步輻射光得到其衍射圖樣

D.盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小

【參考答案】D

【解題思路】根據(jù)題述，速度接近光速的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出

電磁輻射，可知同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理不一樣，選項A錯誤；由于同步輻射

的能量大于氫原子的電離能，所以用同步輻射光照射氫原子，能使氫原子電離，選項B錯

誤；同步輻射波長范圍約為1（）5m?IoUm,,蛋白質(zhì)分子的線度約為IOsfm,根據(jù)明顯

看到衍射現(xiàn)象的條件，可知能用同步輻射光得到其衍射圖樣，選項C錯誤；山丁以接近光

速運動的單個電子能量約為IO9eV,回旋一圈輻射的總能量約為IO4eV,遠小于IO9eV,所

以盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小，選項D正確。

4.（2021年1月浙江選考）下列說法正確的是

A.光的波動性是光子之間相互作用的結(jié)果

B.玻爾第一次將“量子”入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念

C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動量

D.α射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗電器金屬小球的上方，驗電器金屬箔的張角會

變大

【參考答案】?B

【解題思路】光的波動性是由于微觀粒子的特性決定的，不是光子之間相互作用的結(jié)果，選

項A錯誤；波爾第一次將“量子”引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷到概念，選項B正確；

光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子具有能量，康普頓效應(yīng)證明了光子具有動量，選項

C錯誤；ɑ射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗電器金屬小球的上方，由于ɑ射線的電離作用強，

可以使空氣電離，產(chǎn)生的電子運動到驗電器金屬球，中和帶正電的驗電器，所以驗電器金屬

箔的張角會變小，選項D錯誤。

5.（2020高考江蘇物理）大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子輻射出多條譜線，其中最長和最短波長

分別為4和4,則該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為，波長為4的光子的動量為.

（已知普朗克常量為〃，光速為C）

【參考答案】（2）華?

【名師解析】激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差最大，對應(yīng)最短波長4,該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為

△E=與。由光子動量公式可知，波長為4的光子的動量為pl=?。

∕?2∕X?∣

6.（2020高考北京卷）氫原子能級示意如圖。現(xiàn)有大量氫原子處于〃=3能級上，下列說

法正確的是

nE∕c?,

OC........0

5=-0.54

4---------------0.85

3---------------1.51

2--------------3.4

I--------------13.6

A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子

B.從〃=3能級躍遷到〃=1能級比躍遷到〃=2能級輻射的光子頻率低

C.從〃=3能級躍遷到〃=4能級需吸收（）.66eV的能量

D.〃=3能級的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量

【參考答案】C

【命題意圖】本題考查能級、光的輻射、電離及其相關(guān)知識點.

【解題思路】大量氫原子處于n=3能級上，最多可以輻射出2+1=3種頻率的光子，選項A

錯誤；根據(jù)h3∣=E3-E∣,h32=E3-E2,可知從n=3能級躍遷到n=l能級比躍遷到n=2能級輻射

的光子的頻率高,選項B錯誤;從n=3能級躍遷到n=4能級需要吸收能量△E=E4-E3=C-O.85eV）

-（-1.5IeV）=O.66eV,選項C正確；n=3能級的氫原子電離至少需要吸收1.5IeV的能量，

選項D錯誤。

7.（2019全國理綜I卷14）氫原子能級示意圖如圖所示。光子能景在1.63eV~3.10eV的光為

可見光。要使處于基態(tài)（n=D的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原

子提供的能量為（）

?EleV

2---------------------3.40

113.60

A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV

【參考答案】A

【命題意圖】本題考查能級、玻爾理論、光的輻射及其相關(guān)知識點。

【解題思路】根據(jù)玻爾理論，要使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后可輻射可見光光子，至少要使

處于基態(tài)的城原子躍遷到n=3能級，最少需要給氫原子提供的能量為E=E3-El=12.09eV,選

項A正確。

【試題拓展】若題述要使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后可輻射紅外線光子，如何解答？

第三部分最新模擬題精選

I.（2022湖北黃岡聯(lián)考）如圖是世界物理學(xué)史上兩個著名實驗的裝置圖，下列有關(guān)實驗的

敘述正確的是（）

圖甲圖乙

A.圖甲是α粒子散射實驗裝置，盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生們進行α粒子散射實驗研究時，發(fā)現(xiàn)

了質(zhì)子和中子

B.圖甲是a粒子散射實驗裝置，湯姆孫根據(jù)a粒子散射實驗，提出了原子“棗糕模型”結(jié)

構(gòu)

C.圖乙是研究光電效應(yīng)的實驗裝置,根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律,超過極限頻率的入射光頻率越大，

則光電子的最大初動能越大

D.圖乙是研究光電效應(yīng)的實驗裝置，根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，超過極限頻率的入射光光照強度

一定，則光的頻率越大，所產(chǎn)生的飽和光電流就越大

【參考答案】C

【命題意圖】本題以世界物理學(xué)史上兩個著名實驗的裝置圖切入，考查對a粒子散射實驗

和光電效應(yīng)實驗的理解及其相關(guān)知識點。

【解題思路】圖甲是a粒子散射實驗裝置，盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生們進行a粒子散射實險研

究，根據(jù)實驗結(jié)果，提出了原子“核式結(jié)構(gòu)”模型，選項AB錯誤；圖乙是研究光電效應(yīng)的實

驗裝置,根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律,超過極限頻率的入射光頻率越大,則光電子的最大初動能越大，

選項C正確；超過極限頻率的入射光光照強度一定，則越大，所產(chǎn)生的飽和光電流與光的

頻率無關(guān)，選項D錯誤。

【關(guān)鍵點撥】a粒子散射實驗說明原子具有核式結(jié)構(gòu)；根據(jù)光電效應(yīng)方程可得出光電子的最

大初動能取決于入射光的頻率。本題考查。粒子散射實驗以及光電效應(yīng)現(xiàn)象，關(guān)鍵掌握這些

知識點的基本概念和基本規(guī)律。

2.（2022山東四縣區(qū)質(zhì)檢）如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于〃=4激發(fā)態(tài)的氫原子向

低能級躍遷時，一共可以輻射出6種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子由高能級向

〃=2能級躍遷時釋放的光子，則（）

n￡/eV

8---------------------0

4------------------------0.85

3------------------------1.51

2------------------------3.4

1-13.6

A.6種光子中波長最長的是〃=4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的

B.6種光子中有3種屬于巴耳末系

C.使〃=4能級的氫原子電離至少要0.85eV的能量

D.在6種光子中，從〃=4能級躍遷到〃=1能級釋放的光子康普頓效應(yīng)最明顯

【參考答案】CD

【名師解析】

he

6種光子中從〃=4激發(fā)態(tài)躍遷到，?=3能級上時產(chǎn)生的光子的能量值最小，結(jié)合E=-r

Λ

可知，從〃=4激發(fā)態(tài)躍遷到〃=3能級上時產(chǎn)生的光子波長最長，A錯誤；

6種光子中有2種屬于巴耳末系，分別是“=4τ"=2和"=3τ”=2這兩種光子，B錯誤；

〃=4能級的氫原子具有的能量為-O.85eV,故要使其發(fā)生電離能量變?yōu)?,至少需要0.85eV

的能量，C正確；

6種光子中從，『4激發(fā)態(tài)躍遷到〃=1能級上時產(chǎn)生的光子的能量值最大，波長最短，根據(jù)

h

P--

λ

可知光子的動量最大，根據(jù)康普頓效應(yīng)的特點可知，在6種光子中，從〃=4能級躍遷到”=1

能級釋放的光子康普頓效應(yīng)最明顯，D正確。

3.（2022江西南昌三模）圖中畫出了氫原子的4個能級，并注明了相應(yīng)的能量從處在〃=4

的能級的一群氫原子向低能級躍遷時，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光子。其中光子能量的最

大值和最小值分別是（）

n￡/eV

OO--一一O

4—————0.85

3—-----1.51

2———-3.40

1————-13.60

A.13.6eV和0.85eV

B.10.2eV和1.89eV

C.12.75eV和0.66eV

D.12.75eV和2.55eV

【參考答案】C

【名師解析】

〃=4能級躍遷到n=1能級發(fā)出的光子的能量最大為Enm=E4—&=12.75eV

〃=4能級躍遷到〃=3能級發(fā)出的光子的能量最小為Emin=E4一g=°?66eV,故C正確,

ABD錯誤。

4.（2022山東濟南5月模擬）根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級圖如圖甲所示，大量處于某激

發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出的復(fù)色光通過玻璃三棱鏡后能分成如圖乙所示的b.

以d四條可見光束。已知可見光的光子能量在L62eV到3.1IeV之間，則b光為（）

nE/eV

∞-O

-0.38

-0.54

-0.85

-1.51

2-3.40

1-------------------13.60

甲

A.第6能級向第2能級躍遷產(chǎn)生的

B.第4能級向第2能級躍遷產(chǎn)生的

C.第6能級向第1能級躍遷產(chǎn)生的

D.第4能級向第1能級躍遷產(chǎn)生的

【參考答案】B

【名師解析】

根據(jù)玻耳原子模型理論，依題意，因光子能量在1.62eV到31IeV之間，不可能任何一個

較高能級向第I能級躍遷而產(chǎn)生,因為從第2能級到第1能級輻射的光子能量最低,為10?2eV,

故CD錯誤；結(jié)合前面分析，因光子能量在1.62eV到3.1IeV之間，也不可能是更高能級向

第3能級躍遷產(chǎn)生的，因為輻射的最高能量為L51eV,所以一定是從較高能級向第2能級

躍遷時產(chǎn)生的；根據(jù)玻耳理論，第7能級向第2能級躍遷輻射光子的能量大于3.1IeV,所

以“、b、c、d四條光束只能是第6、5、4、3能級向第2能級躍遷輻射產(chǎn)生，且輻射光子能

量依次減??；〃、b、c、d四條可見光通過三棱鏡，根據(jù)偏折程度可知，d光光子能量最大，

匕光光子能量第三，所以匕光為第4能級向第2能級躍遷產(chǎn)生的，故A錯誤，B正確。

5.（2022?河北石家莊三模）用如圖甲所示的裝置做氫氣放電管實驗觀測到四種頻率的可

見光。已知可見光的光子能量在L6eV~3.1eV之間，氫原子能級圖如圖乙所示.下列說法

正確的是（）

A.觀測到的可見光可能是氫原子由高能級向〃=3的能級躍遷時放出的

B.〃=2能級的氫原子吸收上述某可見光后可能會電離

C.大量氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時會輻射出紫外線

D.大量〃=4能級的氫原子最多能輻射出4種頻率的光

【參考答案】C

【名師解析】

因可見光光子能量在1.6eV~3.1eV之間，所以觀測到的可見光可能是氫原子由高能級向

〃=2的能級躍遷時放出的，故A錯誤；〃=2能級的氫原子要吸收至少3.4eV的能量才可

能電離，而可見光的光子能量在1.6eV~3.1eV之間，故B錯誤；.當大量氫原子從片2向

基態(tài)躍遷時輻射出的能量為10.2eV,而從其它高能級向基態(tài)躍遷時輻射出的能量都大于

10.2eV,且都大F可見光的最大能量3.1eV,所以大量氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時會輻射

出紫外線，故C正確；大量〃=4能級的域原子向基態(tài)躍遷時，根據(jù)C：=6

所以大量〃=4能級的氫原子最多能輻射出6種頻率的光，故D錯誤。

6.（2022山東青島二模）如圖為氫原子能級示意圖，大量處于基態(tài)的氫原子在某種單色光

照射下躍遷到〃=4的激發(fā)態(tài)。處于〃=4的激發(fā)態(tài)的氫原子會向低能級躍遷，下列說法正

確是（）

nE/eV

∞--------------------O

4---------------------0.85

3-------------------------1.51

2-3.40

1---------------------13.6

A.基態(tài)氫原子吸收的光子能量可能為13.0eV

B.基態(tài)氫原子吸收的光子能量一定等于12.75eV

C.這些氫原子最多能輻射出3種不同頻率的光

D.由〃=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光頻率最小

【參考答案】B

【名師解析】

基態(tài)氫原子吸收的光子能量只能是能級和基態(tài)的能量差，故不可能是13?0eV,故A錯誤;

基態(tài)氫原子吸收的光子能量E=E）-耳=-O.85eV-（-13.6）eV?12.75eV,故B正確:

這些氫原子最多能射出不同頻率的光子數(shù)為C：=6,故C錯誤；

由〃=4能級躍遷到〃=3能級輻射出的光子能量最小，頻率最小，故D錯誤。

7.?（2022山東聊城一模）一群處于〃=4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中發(fā)出6種不

同頻率的光，將這些光分別照射到圖甲所示電路中的陰極K上，只能測得3條電流隨電壓

變化的圖像，如圖乙所示.氫原子的能級圖如圖丙所示，可見光光子的能量范圍為

1.62~3.11eV,則下列推斷正確的是（）

E/eV

?????0

=-0.85

----------------------1.51

----------------------3.40

-------------13.6

丙

A.這群氫原子躍遷時最多可發(fā)出4種可見光

B.圖乙中的〃光光子能量為12.09eV

C.圖乙中的C光光子是氫原子由〃=4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的

D.陰極金屬的逸出功可能為網(wǎng)=6.75eV

【參考答案】BD

【名師解析】.于〃=4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中發(fā)出6種頻率的光子的能量為

E4-S1=12.75eV

￡4-E2=2.55eV

E4-E3=0.66eV

E3-F1=12.09eV

E3-E2=1.89eV

E2-E1=10.2eV

只有1.89eV和2?55eV在1.62~3.11eV范圍內(nèi)，所以可發(fā)出2種可見光，故A錯誤；

由于只能測得3條電流隨電壓變化圖像，只有三種較大頻率的光才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，它們

的光子能量為1275eV,12.09eV,10.2eV,山乙圖可知遏制電壓的關(guān)系為￠,>>

山遏制電壓與頻率關(guān)系eU=hv-W0

可知光子的能量越大，遏制電壓越高，所以匕光對應(yīng)的光子能量為12.09eV,c?光對應(yīng)的光

子能量為10.2eV,即C光光子是由〃=2能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的，故B正確，C錯誤；

由題意知能量為1275eV,12.09eV,10.2eV的光子才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，能量為0.66eV,

1.89eV,2.55eV的光子不能發(fā)生光電效應(yīng)，由光電效應(yīng)發(fā)生的條件叱）

可知逸出功可能為6.75eV,故D正確。

8.（2022江蘇第二次百校大聯(lián)考）己知氫原子基態(tài)能量為-13.6eV,下列說法中正確的是

A.使n=2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4eV的能量

B.氫原子由”=3能級躍遷到n=2能級,放出光子,能量增加

C.處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2eV的光子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)

D.大量處于"=3激發(fā)態(tài)的氫原子會輻射出2種不同頻率的光

【參考答案】A【解析】n=2能級為-3.4eV,所以氫原子電離至少需要吸收3.4eV的能量.A正確?！?3能

級躍遷到〃=2能級,放出光子,能量減少,B錯;基態(tài)氫原子吸收10.2eV能量躍遷到n=2能級，C錯。大量處于

〃=3能級的氫原子會輻射出3種不同的光子,D錯。所以選Ao

9.（2022河南許昌一模）如圖為氫原子能級示意圖的一部分，當氫原子由第4能級躍遷到

第2能級時，發(fā)出光子的頻率為必；當氫原子由第2能級躍遷到基態(tài)時，發(fā)出光子的頻率為

匕

一

匕

HE/eV

728

-O.

6-S38

5-S54

4-S85

-

3L51

24

-3.

113.6

11

L.-Bn.—C.?D.?

2348

【參考答案】C

【名師解析】

氫原子由第4能級躍遷到第2能級時，發(fā)出光子的頻率為“，則內(nèi)匕=紇一七

當氫原子由第2能級躍遷到基態(tài)時，發(fā)出光子的頻率為。Ay2=E2-El

匕E.-E,(-0.85)-(-3.4)1

則W-E2-Ei~(-3.4)-(-13.6)-]'故選C

10.（2021北京東城一模）如圖所示放電管兩端加上高電壓，管內(nèi)的稀薄氣體會發(fā)光，從其中

的氫氣放電管觀察氫原子的光譜，發(fā)現(xiàn)它只有一些分立的不連續(xù)的亮線，下列說法正確的是

410.29

397.121434J7486.276δ6.47Λ∕n∏1

A.亮線分立是因為氫原子有時發(fā)光，有時不發(fā)光

B.有幾條譜線，就對應(yīng)著氫原子有幾個能級

C.核式結(jié)構(gòu)決定了氫原子有這種分立的光譜

D.光譜不連續(xù)對應(yīng)著氫原子輻射光子能量的不連續(xù)

【參考答案】D

【名師解析】亮線分立是因為氫原子輻射光子能量的不連續(xù)，有幾條譜線，就對應(yīng)著氫原子

輻射光子能量有兒種，氫原子的能級決定了氫原子有這種分立的光譜，選項D正確ABC

錯誤。

11.（2022山西臨汾模擬）氫原子能級示意圖如圖所示。氫原子吸收光子。后能從基態(tài)

躍遷到〃=2的激發(fā)態(tài)；氫原子從〃=4的能級躍遷到〃=2的能級時輻射出光子b,則

下列說法正確的是（）

￡力?/

O

-O54

-o85

-151

34O

一

1----------------13.60

A.光子α的能量小于光子匕的能量

B.光子。的頻率小于光子匕的領(lǐng)率

C.光子。的波長小于光子〃的波長

D.在真空中。的速度大于的速度

【參考答案】C

【名師解析】

氫原子從基態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)和從〃=2的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)能量的變化相同；

氫原子從n=2能級躍遷到〃=1能級的能級差

ΔEl=E1-Ei=-3.4eV+13.6eV=10.2eV

氫原子從〃=4能級躍遷到“=2能級的能級差

SE2^E4-E2=-O.85eV+3.4eV=2.55eV

所以氫原子從基態(tài)躍遷到〃=2的激發(fā)態(tài)吸收的光子的能量大于氫原子從〃=4的能級

躍遷到〃=2的能級時輻射出光子。的能量，故A錯誤；根據(jù)E=可知光子。的

頻率大于光子。的領(lǐng)率，故B錯誤；根據(jù)E=牛，可知光子。的波長小于光子。的波

λ

長，故C正確；不同頻率的光在真空中傳播的速度都相等，為光速c,是相等的，故D

錯誤。

12.(2021山西太原二模)如圖所示為某原子的能級及核外電子在兩能級之間躍遷時輻射光

子波長的示意圖，設(shè)原子處于n=l,2,3,4,的能級時，對應(yīng)原子的能量為￡、員、氏、則

下列判斷中正確的是

Λ.該原子吸收波長為97nm的光子后可以從傷躍遷到E4

B.E-E=-(M)

i22

C.用動能等于122nm光子能量的電子撞擊原子，原子可能從&躍遷到El

D.原子從n=3躍遷到n=l時，釋放的光子的波長為卑出9nm

122+656

【參考答案】CD

【命題意圖】本題以原子能