高中物理考题精选（122）——能级1、氢原子能级如图所示，一群处于第4能级的氢原子在跃迁时能够发出 种频率的光，已知金属钛的逸出功为4．1eV，则用这些光照射金属钛时能打出光电子的有 种，其中打出的 光电子的初动能最大的是 eV：答案6 、 3 、 8.652、在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴尔末系。若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴尔末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线（ ） A.2 B.5 C.4 D.6答案D3、如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是（ ）A．从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态时所发出的光的波长最短B．这群氢原子能发出3种频率不同的光，且均能使金属钠发生光电效应C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eVD．从n=3的激发态跃迁到基态时所发出的光能使金属钠发生光电效应，且使光电子获得最大初动能答案CD4、如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则( )A．6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的B．6种光子中有2种属于巴耳末系C．使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D．若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应-12-\nE．在6种光子中，从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子康普顿效应最明显答案BCE[解析] 由E4－E1＝h，得6种光子中由n＝4到n＝1的能量差最大，波长最短，所以A项错误。由巴耳末系的定义，知在6种光子中只有n＝4跃迁到n＝2和n＝3跃迁到n＝2释放的光子属巴耳末系，B项正确。由E∞－E4＝0－(－0.85eV)＝0.85eV，所以要使n＝4能级的氢原子电离至少需0.85eV的能量，C项正确。因为E2－E1＝10.2eV＝hν1，E3－E2＝1.89eV＝hν2，所以ν1>ν2，故D项错。在6种光子中，从n＝4能级跃迁到n＝1能级时释放的光子的能量最大，则光子的波长最短，康普顿效应最明显，故E项正确。5、氢原子的能级图如图所示，处于n＝3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，只有一种光子不能使某金属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一定是从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一定是从n＝3激发态直接跃迁到n＝2激发态时放出的C．若从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应D．金属A逸出功一定大于1.89eV答案BCD解析：大量处于第3能级的氢原子向基态跃迁时，共可辐射出3种频率的光，其中当原子从第3能级向第2能级跃迁时释放的光子能量最小，其大小为E32＝E3－E2＝1.89eV，因为该光子不能使金属A产生光电效应，所以金属A的逸出功W一定大于1.89eV，选项A错误，B、D正确；若从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，所放出的光子能量为E43＝E4－E3＝0.66eV<1.89eV<W，所以该光子一定不能使金属A产生光电效应，选项C正确．本题答案为B、C、D.6、氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51eV，则：(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种不同频率的光子？-12-\n答案解析：(1)由跃迁公式得：hν＝E3－E1①ν＝②由①②代入数据得：λ＝1.03×10－7m.(2)若要将基态原子电离：hν＝0－E1，代入数据得ν＝3.3×1015Hz.(3)光子种数N＝C＝＝3种．答案：(1)1.03×10－7m (2)3.3×1015Hz (3)3种7、紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2，下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是( )A．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|＞|ΔE2|B．两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＞|ΔE2|答案解析：原子吸收紫外线，使原子由低能级向高能级跃迁，吸收|ΔE1|，再由高能级向低能级跃迁，放出可见光，紫外线光子能量大于可见光，故|ΔE1|＞|ΔE2|，D正确．答案：D8、如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量答案A解析：根据Em－En＝hν＝h可得λ＝h，则从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的电磁波的波长要长，故A选项正确；由于电磁波在空气中的传播速度都是相同的，接近光速，故B选项错误；根据氢原子的电子云图可知，处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故C选项错误；从高能级向低能级跃迁时，原子一定向外以光子的形式释放能量，故D选项错误．-12-\n9、氢原子放出一个光子后，根据玻尔理论，氢原子的( )A．核外电子的电势能增大B．核外电子的动能增大C．核外电子的转动周期变大D．氢原子能量增大答案解析：据玻尔理论，氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低的定态才辐射出光子，反之会吸收光子，所以D错误．据玻尔理论，氢原子放出一个光子后，核外电子进入低能级轨道运行，半径变小，由k＝m知，随r变小，电子线速度变大，电子的动能增大，所以B正确．由T＝知，r变小，线速度v变大，所以T变小，C错误．当电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时，电场力做正功，所以电子电势能变小，A错误．应选B.答案：B10、如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34ev，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是_____(填正确答案标号)A、用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应B、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD．用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E、用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离答案BCE分析：氢原子从高能级向低能级跃迁多余的能力将以光子的形式辐射出，而氢原子从高能级跃迁到基态辐射光子能量最小值为，远大于锌的逸出功，所以锌板一定可以发生光电效应。选项A错。一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子数目为-12-\n选项B对。氢原子跃迁辐射光子能力使锌板发生光电效应，一部分克服逸出功，多余部分以动能形式随光电子逸出。一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时辐射光子最大能量为，克服逸出功后剩余的动能即为最大为选项C对。当氢原子吸收的光子能量刚好等于能级差时，氢原子会跃迁到对应的高能级上去。由于没有任何一个高能级与基态的能级差等于，而且有不足以跃迁到无穷远发生电离，所以用能量为的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁，选项D错。用能量为14.0eV的光子照射，氢原子可以从基态跃迁到无穷远，多余的能量转化为电离后的动能选项E对。考点：光电效应11、根据玻尔原子结构理论，氦离子（He+）的能级图如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离_______（选填“近”或“远”）。当大量He+处在n=4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_______条。答案近 6（2）从图上可知n=3轨道上的能级比n=5轨道的能级低。根据玻尔原子结构理论：离核越近，能级越低可知n=3轨道上的电子离氦核的距离近。处于第4激发态的He+的发射光子的种类为：种。12、下列说法正确的是（ ）A.若氢原子核外电子从激发态n=3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应，则从激发态n=2跃迁到基态发出的光子一定能使该金属发生光电效应B.英籍物理学家卢瑟福用а粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型，在1919年用а粒子轰击氮核打出了两种粒子，测出了它们的质量和电量，证明了原子核内部是由质子和中子组成的C.任何原子核在衰变过程中质量数和电荷数都守恒D.光子除了具有能量外还具有动量答案CD分析：氢原子核外电子从激发态n=3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应，则光子频率恰好等于该金属的极限频率，从激发态n=2跃迁到基态发出的光子能量较低，频率较低，不会使该金属发生光电效应，A错误；卢瑟福提出原子的核式结构模型，а粒子轰击氮核打出了质子，并提出原子核由质子和中子构成，查德威克在实验中发现了中子，B错误；核反应过程中质量数和电荷数守恒，C正确；光子具有能量和动量，D正确。13、下列判断正确的是( )A．处于基态的氢原子的能量为－13.6eV，可用102eV的光子照射激发B．爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能C．在光电效应中，如将单色光的光强减弱，则光电子的最大初动能会减少D.94239Pu可由铀92239U经过2次β衰变而产生答案AD解析：处于基态的氢原子的能量为－13.6eV，只要用大于13.6eV的光子照射就可激发，所以用102eV的光子照射能够激发，A-12-\n对；爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，其意义是物体的能量和质量之间的关系，E是指质量为m的物体的能量，B错；光电子的最大初动能与光子的能量有关，与光照强弱无关，C错；94239Pu可由铀92239U经过2次β衰变而产生，D对．14、下列说法正确的是( )A．当氢原子从激发态跃迁到基态时，要吸收能量B．由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质C．大量原子从n＝3的激发态向低能级跃迁时，产生的光谱线有3种D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关答案BC解析：氢原子从激发态跃迁到基态时，要放出能量，A错；每种原子都有自己的特征谱线，我们可以利用它来鉴别物质，B对；大量原子从n＝3的激发态向低能级跃迁时，产生的光谱线数由知有3种，C对；由能级公式hν＝E2－E1可知，D错．15、图中给出氢原子最低的四个能级，（1）氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有几种？（2）其中最小的频率等于多少赫兹？(h=6.6310-34保留两位有效数字)答案解：（1）从n=4跃迁最多有种（2）最小频率时应△E最小hv=△E代入数据得：v=1.6×10-14HZ答：氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有6种，其中最小的频率等于1.6×10-14HZ．16、如图为氢原子的能级图。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子a；当氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出光子b，则下列判断正确的是（）A．光子a的能量大于光子b的能量B．光子a的波长小于光子b的波长C．b光比a光更容易发生衍射现象-12-\nD．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也一定能使该金属发生光电效应答案D解析A、氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能极差小于从n=3的能级跃迁到n=l的能级时的能极差，根据Em-En=hγ，知，光子a的能量小于光子b的能量，故A错误；BC、光子a的频率小于光子b的频率，所以b的频率大，波长小，所以a光更容易发生衍射，故BC错误；D、光子a的频率小于光子b的频率，所以光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也能使某种金属发生光电效应，故D正确。17、下列说法正确的是 ( )A.当氢原子从激发态跃迁到基态时,要吸收能量B.由于每种原子都有自己的特征谱线,故可以根据原子光谱来鉴别物质C.大量原子从n=3的激发态向低能级跃迁时,产生的光谱线有4种D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关答案选B。氢原子从激发态跃迁到基态时,要放出能量,A错;每种原子都有自己的特征谱线,我们可以利用它来鉴别物质,B对;大量原子从n=3的激发态向低能级跃迁时,产生的光谱线数由知有3种,C错;由能级公式hν=E2-E1可知,D错。18、一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（ ）A．放出光子，能量减少 B．吸收光子，能量增加C．放出光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少答案A19、有下列说法：①宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性 ②激光有较好的相干性 ③核反应中的质量亏损现象违背了能量守恒定律 ④氢原子的能量是不连续的，因此辐射光子的能量也是不连续的．你认为正确的是（ ） A．①③B．①②③C．②④D．①②④答案解：①、宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故①错误；②激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，故②正确；③原子核反应过程中的质量亏损现象不违背能量守恒定律，只是换种形式存在，符合质能联系方程，故③错误；④根据氢原子的能级图可知，氢原子的能量是不连续的，辐射光子的能量也是不连续的，故④正确故选C-12-\n20、关于近代物理，下列说法正确的是（ ） A．依据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型 B．当入射光的频率大于金属的极限频率时，都能发生光电效应，与入射光的强度无关 C．从金属表面．逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 E．氢原子从较低的激发态向较高的激发态跃迁时要放出能量答案分析：根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应方程得出最大初动能与什么因素有关．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律．氢原子从较低的激发态向较高的激发态跃迁时要吸收能量．解：A、卢瑟福进行了α粒子散射实验后，根据实验的现象提出，原子只能由位于原子中心的原子核和核外的电子组成，原子核应集中大部分的质量及正电荷，即原子核式结构模型，故A正确；B、当入射光的频率大于金属的极限频率时，都能发生光电效应，与入射光的强度无关，故B正确；C、根据光电效应方程知Ekm=hv﹣W0，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系．故C错误；D、玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故D正确；E、氢原子从较低的激发态向较高的激发态跃迁时要吸收能量，故E错误；故选：ABD．21、用能量为l5eV的光子照到某种金属上，能发生光电效应，测得其光电子的最大初动能为12.45eV，该金属的逸出功为 eV．氢原子的能级如图所示，现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有 种．答案 2.55;222、某原子的能级图如图甲所示,、、为原子跃迁所发出的三种波长的光，乙图中谱线从左向右的波长依次增大的是 .答案 D -12-\n23、已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是( )答案A24、核磁共振成像(缩写为MRI)是一种人体不接触放射线，对人体无损害，可进行人体多部位检查的医疗影像技术．基本原理是：外来电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，去掉外来电磁波后，吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号．由于人体内各种组织所含氢原子数量不同，或同种组织正常与病变时所含氢原子数量不同，释放的能量亦不同，将这种能量信号通过计算机转换成图像，就可以用来诊断疾病．(1)关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的是( )A．任何频率的电磁波氢原子均可吸收B．频率足够高的电磁波氢原子才吸收C．能量大于13.6eV的光子氢原子才能吸收D．氢原子只能吸收某些频率的电磁波(2)人体内吸收了电磁波能量的氢原子会( )A．可能处于基态B．可能处于激发态C．一定电离成氢离子D．一定处于激发态(3)吸收电磁波能量的氢原子释放能量形成的核磁共振信号属于( )A．电信号，是电磁波谱B．光信号，是吸收谱C．光信号，是连续谱D．光信号，是线状谱答案(1)D (2)B (3)D解析：氢原子只吸收能量等于能级差的光子．氢原子释放能量是双电磁波方式，由于是原子光谱，所以是线状谱、发射光谱．25、红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级图如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，然后自发地跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为( )-12-\n答案26、氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是：（ )A．电子绕核旋转的半径增大 B．氢原子的能量增大C．氢原子的电势能增大 D．氢原子核外电子的速率增大答案D27、一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（ ） A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少答案B28、1885年瑞士的中学教师巴耳末发现，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式：，n为大于2的整数，R为里德伯常量。1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的核式结构原子模型，提出了自己的原子理论。根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：，m与n都是正整数，且n>m。当m取定一个数值时，不同数值的n得出的谱线属于同一个线系。如：m=1，n=2、3、4、…组成的线系叫赖曼系；m=2，n=3、4、5、…组成的线系叫巴耳末系；-12-\nm=3，n=4、5、6、…组成的线系叫帕邢系；m=4，n=5、6、7、…组成的线系叫布喇开系；m=5，n=6、7、8、…组成的线系叫逢德系。以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是A．赖曼系 B．帕邢系 C．布喇开系 D．逢德系答案A29、按照玻尔理论，大量氢原子从n=3的激发态向低能级跃迁时，最多能向外辐射（） A．2种不同频率的光子 B．3种不同频率的光子 C．4种不同频率的光子 D．5种不同频率的光子答案B解析最多能向外辐射种不同频率的光子。30、现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)( )A. B．kC.D．2k答案C31、根据玻尔理论，氢原子的电子由n=2轨道跃迁到n=1轨道A.原子的能量减少，电子的动能增加B.原子的能量增加，电子的动能减少C.原子要放出一系列频率不同的光子D.原子要吸收某一频率的光子答案A解析氢原子的电子由n=2轨道跃迁到n=1轨道向外辐射某一频率的光子，释放能量，原子的能量减少；由于半径减小，静电力做正功，故电子的动能增加。本题应选A。32、氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，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hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1答案D解析氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2>hν1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1.故选项D正确．-12-\n33、一群处于基态的氢原子受某种单色光照射时，只能发射甲、乙、丙三种单色光，其中甲光的波长最短，丙光的波长最长，则甲、丙这两种单色光的光子能量之比E甲:E丙等于（ ）A．3︰2 B．6︰1 C．32︰5 D．9︰4答案C34、处于基态的氢原子受到某种单色光的照射时，只激发出波长为λ1、λ2、λ3的三种单色光，且λ1>λ2>λ3，则照射光的波长为（）A． B． C．λ2+λ3 D．λ1答案A35、在氢原子光谱中．电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出 条不同频率的谱线。答案 6 36、用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则A． B． C． D．答案B-12-
