高二物理原子能级试题

高二物理原子能级试题
1.下列说法正确的是__________
A．电子束通过铝箔时的衍射现象证实了电子也具有波动性
B．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增大，电势能减小
C．对于任何一种金属都存在一个“极限波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应D．光电子的最大初动能与入射光的强度有关
【答案】 ABC
【解析】衍射现象是波特有的现象之一，故选项A正确；氢原子的核外电子在库仑力的作用下绕核做圆周运动，根据牛顿第二定律有：＝，因此电子的动能＝，当电子由较高
能级跃迁到较低能级时，轨道半径变小，电子的动能将增大，又因此过程中电场力做正功，其电势能减小，故选项B正确；要发生光电效应首先必须使得入射光的频率大于金属的极限频率，根据光的波长与频率的关系有：c＝λυ，因此入射光的波长必须小于极限频率所对应的波长，故选
项C正确；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关，故选项D错误。

【考点】本题主要考查物质波、氢原子跃迁、光电效应规律等问题，属于中档偏低题。

2.在玻尔的原子模型中,比较氢原子所处的量子数n=1及n=2的两个状态,若用E表示氢原子的能量,r表示氢原子核外电子的轨道半径,则（）
A．E
2>E
1
r
2
>r
1
B．E
2
>E
1
r
2
<r
1
C．E
2<E
1
r
2
>r
1
D．E
2
<E
1
,r
2
<r
1
【答案】A
【解析】由n=1的能级向n=2的能级跃迁要吸收能量，根据能量守恒定律可知A对；
3.氢原子的能级如图所示，有一群处于n=4能级的氢原子。

如果原子n=2向n=1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：
①这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？
②从能级n=4向n=1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？
【答案】（1）3条（2）2.55ev
【解析】（1）3条
（2）E
2-E
1
= W
E
4-E
1
=W
+E
K
解得E
K
=2.55ev
本题考查氢原子能级的跃迁，由高能级向基态跃迁向外辐射的光子频率种类有种
4.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ
1
的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级
状态时吸收波长为λ
2的光子，已知λ
1
>λ
2
．原子从a能级状态跃迁到c能级状态时________（填
“吸收”或“辐射”）波长为_________的光子．【答案】吸收；
【解析】当由低能级向高能级跃迁时吸收能量，ａ比ｂ能级高的能量为，ｂ比ｃ小的能
量为，，所以能级ａ的能量小于能级ｃ的能量，原子从a能级状态跃迁到c能级状态时要吸收能量，吸收的能量为
5.氢原子的核外电子从第3能级跃迁到第2能级时，辐射出的光照到某金属上时恰能产生光电效
应现象。

那么，很多处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出各种频率的光。

其中
有种频率的光可能使这种金属发生光电效应。

【答案】5种
【解析】根据氢原子能级图，当能级差大于第3能级跃迁到第2能级的能级差时就能让该金属发
生光电效应，依次为、、、、，５种
6.氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV.下列说法错误的是（）
A．处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B．大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，不可能发出可见光
C．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光
D．一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光
【答案】D
【解析】因为任意频率的紫外线的频率都比可见光的频率大，所以任意频率的紫外线管光子能量
都大于可见光的光子能力的最大值。

而处于n=3能级的氢原子电离时只要吸收，故处于
n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，所以A正确。

氢原子从高能级向
n=3能级跃迁时，发出的光子能量最大为，所以，不可能发出可见光，故B正确。

n=4能
级的氢原子向低能级跃迁时，有大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可能出现的情况为，，，，，六种，所以C正确。

但只有一个处于n=3能级的氢
原子向低能级跃迁时，最多发生，两种可能，也就是最多可能发出2种不同频率的光，所以D错误。

7.氢原子从能级m跃迁到能级n时，辐射红光的频率为，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的
频率为，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则（）
A．吸收光子的能量为 h+h
B．辐射光子的能量为h+h
C．吸收光子的能量为h-h
D．辐射光子的能量为h-h
【答案】D
【解析】根据玻尔理论，氢原子从能级m跃迁到能级n时，辐射红光的频率为，有
①，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为，有②，由②－①得：
，选项D正确。

8.原子从一个能级跃迁到另一个较低能级时，有可能不发射光子，例如在某条件下，铬原子的
能级上的电子跃迁到能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给能级上的电
子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫做俄歇电子。

已知铬
原子的能级公式可简化为，式中表示不同的能级，是正的已知常数，则上述
俄歇电子的动能是：
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】读懂题目，读懂题目所涉及的物理过程是解决本题的关键，铬原子的能级上的电子
跃迁到能级上时，辐射的能量为，俄歇电子的动能来源于能量的
一部分，能量的另一部分用于电子远离原子核的过程中克服引力做功，即将能级上的电
子电离还需要能量，所以
9.下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是
A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
【答案】AB
【解析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，选项A正确；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，选项B正确；卢瑟
福通过分析α粒子散射实验结果，发现了原子核式结构，选项C错误；根据电子束通过铝箔后的
衍射图样，可以说明电子具有波动性，选项D错误；故选AB
【考点】考查原子物理
点评：本题难度较小，实际上本题算是一个物理史实问题，对物理史实问题要注意积累和记忆
10.金属中存在着大量的价电子（可理解为原子的最外层电子），价电子在原子核和核外的其他
电子产生的电场中运动，电子在金属外部时的电势能比它在金属内部作为价电子时的电势能大，
前后两者的电势能差值称为势垒，用符号V表示，价电子就像被关在深度为V的方箱里的粒子，
这个方箱叫做势阱，价电子在势阱内运动具有动能，但动能的取值是连续的，价电子处于最高能
级时的动能称为费米能，用E
表示。

用红宝石激光器向金属发射频率为ν的光子，具有费米能的
f
电子如果吸收了一个频率为ν的光子而跳出势阱，则（）
＝hν－V＋E f
A．具有费米能的电子跳出势阱时的动能为E
k
＝hν－V－E f
B．具有费米能的电子跳出势阱时的动能为E
k
C．若增大激光的强度，具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大
D．若增大激光的强度，具有费米能的电子跳出势阱时的动能不变
【答案】AD
【解析】略。