2020-2021学年物理人教选修3-5课后练习：原子结构二.docx

学科：物理
专题：原子结构

题一
已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝E1/n2，其中n＝2，3，….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为(　　)
A．－　　　　　　B．－ C．－ D．－

题二
如图中画出了氢原子的4个能级，并注明白相应的能量En，处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有(　　)
A．二种　　　　　B．三种 C．四种 D．五种

题三
氢原子从n＝3激发态向低能级状态跃迁可能放出的光子中，只有一种光子不能使金属A产生光电效应，则下列说法正确的是(　　)
A．不能使金属A产生光电效应的光子肯定是从n＝3激发态直接跃迁到基态时放出的
B．不能使金属A产生光电效应的光子肯定是从n＝3激发态直接跃迁到n＝2激发态时放出的
C．从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，所放出的光子肯定不能使金属A产生光电效应
D．从n＝4激发态跃迁到基态，所放出的光子肯定不能使金属A产生光电效应

题四
可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内，若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，依据氢原子能级图(如图所示)，可推断n为(　　)
A．1 B．2 C．3 D．4

题五
一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，氢原子的能级的示意图如图所示，则：

(1)氢原子可能放射几种频率的光子？
(2)氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？
(3)用(2)中的光子照射下列表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，放射光电子的能量最大初动能是多大？
几种金属的逸出功W
金属
铯
钙
镁
钛
逸出功W/eV
1.9
2.7
3.7
4.1

课后练习详解
题一
答案：C
详解：处于第一激发态时n＝2，故其能量E2＝，电离时吸取的能量ΔE＝0－E2＝－，而光子能量ΔE＝，则解得λ＝－，故C正确，A、B、D均错。

题二
答案：C
详解：由题意和能级图知，能够发出6种不同频率的光波。而逸出功W＝hν0<En－Em时可产生光电子。代入数据
E4－E3＝0.66 eV
E3－E2＝1.89 eV
E4－E2＝2.55 eV
E3－E1＝12.09 eV
E4－E1＝12.75 eV
E2－E1＝10.20 eV
明显总共有4种。

题三
答案：BC
详解：氢原子从n＝3激发态向低能级跃迁时，各能级差为：E3→2＝－1.51eV－(－3.4) eV＝1.89 eV，E3→1＝－1.51 eV－(－13.6) eV＝12.09 eV，E2→1＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，故3→2能级差最低，据E＝hν可知此时辐射的频率最低，因此肯定不能使金属A产生光电效应，E4→3＝0.66 eV，故肯定不能使A发生光电效应。

题四
答案：B
详解：由题图可以看出，若n＝1，则由高能级向低能级跃迁时，释放出的光子的最小能量为E＝E2－E1＝10.2 eV；若n＝2，则由高能级向低能级跃迁时释放出的光子的最小能量为E＝E3－E2＝1.89 eV；若n＝3，则释放光子的最大能量为E＝1.51 eV。由此可知，只有B项正确。

题五
答案：(1)6种　(2)2.55eV　(3)铯　0.65eV(或1.1×10－19J)
详解：(1)可能放射的光谱线条数与放射的频率相对应，因此有
N＝可得n＝4时放射的光子频率最多，为
N＝＝6种。
(2)由玻尔的跃迁理论可得光子的能量
E＝E4－E2＝eV＝2.55 eV
(3)E只大于铯的逸出功，故光子只有照射到铯金属上时才能发生光电效应。依据爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能为Ekm＝E－W，代入数据解得：Ekm＝0.65 eV(或1.1×10－19J)。