(山东省专用)2018-2019学年高中物理 第十八章 原子结构 阶段验收评估(五)原子结构(含解析)新人教版选 联系客服

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级差越小,由ΔE=,n′>n,则ΔE′<ΔE,所以λ′>λ,故C项正确。

二、计算题(本题共3小题,共52分)

9.(16分)氢原子的能级图如图所示。原子从能极n=3向n=1跃迁所放出的光子,正好使某种金属材料产生光电效应。有一群处于

hcλn=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。普朗克

常量h=6.63×10

-34

J·s,求:

(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光; (2)该金属的逸出功和截止频率。

解析:(1)处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可产生的光的频率的种数为

nn-14×3

N===6(种)。

2

2

(2)W=E3-E1=12.09 eV,E3-E1=hν 解得ν=2.9×10 Hz。

答案:(1)6种 (2)12.09 eV 2.9×10 Hz

10.(18分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量,从而发生能级跃迁(在碰撞中,动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰。

15

15

(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?

(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离,则氢原子的初动能至少为多少? 解析:(1)设运动氢原子的速度为v0,完全非弹性碰撞后两者的速度为v,损失的动能ΔE被基态氢原子吸收。

若ΔE=10.2 eV,则基态氢原子可由n=1跃迁到n=2。 由动量守恒和能量守恒有:

- 5 -

mv0=2mv①

121212

mv0=mv+mv+ΔE② 22212

mv0=Ek③ 2

Ek=13.6 eV④

解①②③④得,

112

ΔE=×mv0=6.8 eV。

22

因为ΔE=6.8 eV<10.2 eV,所以不能使基态氢原子发生跃迁。 (2)若使基态氢原子电离,则 ΔE=13.6 eV

代入①②③得Ek=27.2 eV。 答案:(1)不能 (2)27.2 eV

11.(18分)将氢原子电离,就是从外部给电子能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。

(1)若要使n=2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子? (2)若用波长为200 nm的紫外线照射该n=2氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度多大?(电子电荷量e=1.6×10

-19

C,电子质量me=0.91×10

-30

kg)

-13.6

解析:(1)n=2时,E2= eV=-3.4 eV。 2

2

所谓电离,就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n=∞的轨道,

n=∞时,E∞=0。

所以,要使处于n=2激发态的原子电离,电离能应为ΔE=E∞-E2=3.4 eV, ΔE3.4×1.6×1014

ν== Hz=8.21×10 Hz。 -34h6.63×10(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量

-19

E0=hν=6.63×10

-34

3×10-19

× J, -9 J=9.945×10200×10

-19

8

电离能ΔE=3.4×1.6×10 J=5.44×10

-19

J,

12

由能量守恒:E0-ΔE=mev,

2代入数据解得:v=9.95×10 m/s。 答案:(1)8.21×10 Hz (2)9.95×10 m/s

14

5

5

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