2023版新教材高中物理第四章原子结构和波粒二象性专项4玻尔的原子模型综合问题课时作业新人教版选择性必修第三册

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　 eq \a\vs4\al(专)  eq \a\vs4\al(项) 4　玻尔的原子模型综合问题　1．如图所示为氢原子能级图，以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线．则下列叙述正确的有(　　)A．Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大B．可求出这四条谱线的波长之比，Hα、Hβ、Hγ、Hδ的波长依次增大C．处于基态的氢原子要吸收3.4eV的能量才能被电离D．如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ一定可以使该金属发生光电效应2．如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11eV，以下说法正确的是(　　)A．原子跃迁到低能级后系统的势能减小B．氢原子从高能级向基态跃迁时可能发射γ光子C．处于n＝2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D．用能量为11.0eV的光子激发处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态3．a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示，图乙为氢原子能级图．已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是(　　)A．a光的波长比b光的小B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大C．若a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光D．用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到两种可见光4．[2023·辽宁卷]原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂．某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④.若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则(　　)A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek5．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，在自发跃迁中放出一些光子，用这些光子照射逸出功为2.25eV的钾，下列说法正确的是(　　)A．这些氢原子最多可能发出4种不同频率的光B．这些氢原子发出的所有光子均能使金属钾发生光电效应C．用这些氢原子跃迁放出的光照射金属钾，逸出的光电子最大初动能一定不大于10.5eVD．氢原子在由高能级向低能级跃迁过程中，核外电子的动能也随之减小6．[2023·新疆乌鲁木齐高二校联考期末]图示为几种金属的逸出功和氢原子能级图．现有大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，结合图表信息可知(　　)A．铷的极限频率大于钙的极限频率B．氢原子跃迁时对外辐射连续光谱C．n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射钨发生光电效应的最大初动能为7.55eVD．氢原子辐射的光有4种频率能使钨发生光电效应7．[2023·浙江1月](多选)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示．氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ．用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹．用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应．下列说法正确的是(　　)A．图1中的Hα对应的是ⅠB．图2中的干涉条纹对应的是ⅡC．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大8.[2023·河南郑州高二期末]利用如图甲所示电路，测出光电流I随电压U的变化图像如图乙所示，已知Uc＝5.6V，如图丙所示是氢原子能级图，大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光照射光电管阴极K，下列判断正确的是(　　)A．氢原子跃迁发射出的光越强，照射到光电管阴极K产生的光电子能量越高B．氢原子跃迁发射出的光照射到光电管阴极K的时间越长，Uc越大C．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为4.6eVD．阴极K材料的逸出功为4.6eV9．[2023·陕西咸阳高二统考期中](多选)如图甲所示是用光照射某种金属时逸出光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像(直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5)，如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是(　　)A．该金属的极限频率为0.5×1014HzB．根据该图像可以求出普朗克常量C．该金属的逸出功为1.78eVD．用n＝4能级的氢原子跃迁到n＝3能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应10．氢原子的能级示意图如图所示，金属钠发生光电效应的极限频率为νc＝5.53×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，1eV＝1.6×10－19J.(1)求金属钠的逸出功为多少eV？(结果保留3位有效数字)(2)一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时发出几种能量的光？光的能量分别是多少eV?(3)用(2)中发出的光照射金属钠，同时加上反向电场使金属钠发生光电效应释放的光电子的动能减小到0，需加电场电压的最小值Uc是多少？专项4　玻尔的原子模型综合问题1．答案：A解析：根据氢原子能级跃迁的频率条件hν＝Em－En(m>n，m、n都只能取正整数)可以判定Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大，波长依次减小，且能定量地计算出频率和波长的大小之比，故A正确，B错误；处于基态的氢原子要吸收13.6eV的能量才能被电离，故C错误；Hδ的频率大于Hβ的频率，根据光电效应产生的条件可以判定，Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ不一定可以使该金属发生光电效应，故D错误．故选A.2．答案：A解析：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，轨道半径减小，根据keq \f(e2,r2)＝meq \f(v2,r)知电子动能增大，则电势能减小，故A正确；γ光子是原子核受激发产生的，电子的跃迁不可能产生γ光子，故B错误；紫外线的能量大于3.11eV，处于n＝2能级的氢原子吸收紫外线后，能量不一定大于0，不一定能电离，故C错误；11.0eV的能量不等于基态与其它能级间的能级差，所以不会发生跃迁，故D错误．故选A.3．答案：D解析：根据hν－W＝eU可知，频率越大的截止电压越大，所以a光的频率比b光的小，根据λ＝eq \f(c,ν)可知，频率越大时波长越小，所以a光的波长比b光的大，则A错误；根据p＝eq \f(h,λ)可知，单色光a的光子动量比单色光b的光子动量小，所以B错误；根据E＝hν因为a光的频率比b光的小，则a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光不可能是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光，所以C错误；用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，有ΔE＝E4－E1＝－0.85－(－13.6)eV＝0.75eV<0.80eV可以跃迁到第四个能级，所以能得到两种可见光，n＝4跃迁到n＝2，n＝3跃迁到n＝2，则D正确．4．答案：A解析：由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据E＝hν可知②的频率小于④的频率，选项B错误；因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据Ekm＝hν－W逸出功，则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误．故选A.5．答案：C解析：一群处在n＝4能级的氢原子，自发向低能级跃迁，放出光子的种类为C eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(4)) ＝6种，A错误；由于钾金属的逸出功为2.25eV，故并不是这6种颜色的光照射钾都会发生光电效应，例如从4能级向3能级跃迁释放的光子能量为－0.85－(－1.51)eV＝0.66eV<2.25eV，B错误；这6种颜色的光中，能量最高的光是由4能级向1能级跃迁时产生的，能量为－0.85－(－13.6)eV＝12.75eV，用这种颜色的光照射在金属钾上，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，最大初动能为12.75eV－2.25eV＝10.5eV，C正确；氢原子在由高能级向低能级跃迁过程中，核外电子的动能可以类比天体运动中环绕天体的高度降低，线速度变大，动能变大进行判断，D错误．6．答案：C解析：根据极限频率与逸出功的关系W＝hν0，铷的逸出功小于钙的逸出功，故铷的极限频率也要小于钙的极限频率，故A错误；氢原子跃迁时对外辐射的不是连续光谱，是线状谱，故B错误；n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光的能量为E＝－1.51－(－13.6)eV＝12.09eV，Ek0＝E－W＝12.09－4.54eV＝7.55eV，故C正确；要是钨发生光电效应，光子的能量要大于等于逸出功，由能级图可知，只有n＝4到n＝1、n＝3到n＝1、n＝2到n＝1这三种跃迁产生的光子能使钨发生光电效应，故D错误．7．答案：CD解析：氢原子发生能级跃迁，由Em－En＝hv＝eq \f(hc,λ)可知，可见光Ⅰ的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大．图1中的Hα是四种可见光中频率最小的，故不可能是可见光Ⅰ，A错误；图2的干涉条纹的间距比图3干涉条纹的间距窄，由Δx＝eq \f(L,d)λ可知图2对应的是波长较小的光，即Ⅰ，B错误；由公式p＝eq \f(h,λ)可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，C正确；P向a移动，电流表示数为零时，有eUc＝Ekm，又Ekm＝hν－W0，整理得eUc＝hν－W0，显然入射光的频率越大，电压表的示数越大，所以Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，D正确．8．答案：D解析：根据光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故A错误；根据Ekm＝eUc可知，光电子的最大初动能越大，则遏止电压越大；结合光电效应方程可知，入射光的频率越大，则遏止电压越大，与照射的时间无关，故B错误；根据题意可知Uc＝5.6V，由公式Ekm＝eUc可知，光电子的最大初动能为Ekm＝eUc＝5.6eV，故C错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，其中光子的能量为hν＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV，则材料的逸出功为W0＝10.2eV－5.6eV＝4.6eV，故D正确．9．答案：BC解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W＝hν－hν0，可知Ek­ν图像与横轴交点的绝对值大小等于截止频率，由图知该金属的极限频率为4.29×1014Hz，A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W得知该图线的斜率表示普朗克常量h，故B正确；当Ek＝hν－W＝0时，逸出功为W＝hν0＝6.63×10－34×4.29×1014J＝2.84×10－19J≈1.78eV，C正确；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时所辐射的光子能量为ΔE＝E4－E3＝0.66eV＜1.78eV，用辐射的光照射该金属不能使该金属发生光电效应，D错误．10．答案：(1)2.29eV　(2)6种　见解析　(3)0.26V解析：(1)金属钠的逸出功为W0＝hνc＝6.63×10－34×5.53×1014J＝2.29eV(2)一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同能量光子的数目为n＝C eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(4)) ＝6种光的能量分别是ΔE41＝12.75eV，ΔE42＝2.55eV，ΔE43＝0.66eVΔE31＝12.09eV，ΔE32＝1.89eV，ΔE21＝10.2eV(3)氢原子从第4能级向第2能级跃迁发出的光照射金属钠时，光电子的最大初动能最小，由爱因斯坦光电效应方程得Ek＝ΔE42－W0由功能关系得eUc＝Ek联立解得Uc＝0.26V金属钨钙钾铷W/eV4.543.202.252.13