题目内容

根据玻尔理论，处于量子数为n的氢原子的能量En=E1/n2，其中基态氢原子能量E1=-13.60电子伏，现有一群处于量子数n=4的激发态的氢原子，下列关于这群氢原子的电子跃迁发光的说法，正确的是（　　）
①至多只能发出三条光谱线
②所发出的波长最长光子的能量是0.66电子伏
③所发出的频率最大的光子的能量是12.75
④不可能发出属于可见光的光谱线．
分析：一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁，任意两个能级间产生一次跃迁，发出一种频率的光子，共产生C
 
2
n
种频率不同的光子．一群氢原子处于n=4的激发态，在向基态跃迁的过程中，根据玻尔理论分析所发出的光子波长和频率．
解答：解：①处于量子数n=4的激发态的氢原子，共产生C
 
2
n
=6种频率不同的光子，故①错误
②从n=4跃迁到n=3所发出的光子能量最小，频率最小，波长最长，所发出的波长最长光子的能量是0.66电子伏，故②正确
③从n=4跃迁到n=1所发出的光子能量最大，由E=hγ得知，频率最大，所发出的频率最大的光子的能量是12.75eV，故③正确
④可能发出属于可见光的光谱线，故④错误
故选C．
点评：氢原子向低能级跃迁时是随机的，任意两个能级间可发生一次跃迁，放出一个光子．
练习册系列答案
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根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为r1，静电力常量为k．
（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，试计算电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期及形成的等效电流的大小；
（2）氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满足rn=n2r1，其中n为量子数，即轨道序号，rn为电子处于第n轨道时的轨道半径．电子在第n轨道运动时氢原子的能量En为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和．理论证明，系统的电势能Ep和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：Ep=-k
e2
r
（以无穷远为电势能零点）．请根据以上条件完成下面的问题．
①试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量En和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E1满足关系式En=
E1
n2

②假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n=4的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围．不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能．

（1）已知氢原子的基态能量为E1，n=2、3能级所对应的能量分别为E2和E3，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，依据玻尔理论，下列说法正确的是（   ）

A．能产生2种不同频率的光子

B．产生的光子的最大频率为E3-E2/h

C．当氢原子从能级n2跃迁到n1时，对应的电子的轨道半径变小

D．若氢原子从能级n2跃迁到n1时放出的光子恰好能使某金属发生的光电效应，则当氢原子从能级n3跃迁到n1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为E3-E2

（2）正电子（PET）发射计算机断层显像：它的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程．15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：

①写出15O的衰变的方程式______________________。

②设电子质量为m，电荷量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长=         。

（1）已知氢原子的基态能量为E1，n=2、3能级所对应的能量分别为E2和E3，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，依据玻尔理论，下列说法正确的是（   ）

A．能产生2种不同频率的光子

B．产生的光子的最大频率为E3-E2/h

C．当氢原子从能级n2跃迁到n1时，对应的电子的轨道半径变小

D．若氢原子从能级n2跃迁到n1时放出的光子恰好能使某金属发生的光电效应，则当氢原子从能级n3跃迁到n1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为E3-E2

（2）正电子（PET）发射计算机断层显像：它的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程．15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：

①写出15O的衰变的方程式______________________。

②设电子质量为m，电荷量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长=        。

 

根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为r1，静电力常量为k。

（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，试计算电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期及形成的等效电流的大小；

（2）氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满足rn=n2r1，其中n为量子数，即轨道序号，rn为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量En为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。理论证明，系统的电势能Ep和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：Ep=-k（以无穷远为电势能零点）。请根据以上条件完成下面的问题。

①试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量En和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E1满足关系式

②假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n=4的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。

 

（1）已知氢原子的基态能量为E1，n=2、3能级所对应的能量分别为E2和E3，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，依据玻尔理论，下列说法正确的是（   ）

A．能产生2种不同频率的光子

B．产生的光子的最大频率为E3-E2/h

C．当氢原子从能级n2跃迁到n1时，对应的电子的轨道半径变小

D．若氢原子从能级n2跃迁到n1时放出的光子恰好能使某金属发生的光电效应，则当氢原子从能级n3跃迁到n1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为E3-E2

（2）正电子（PET）发射计算机断层显像：它的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程．15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：

①写出15O的衰变的方程式______________________。

②设电子质量为m，电荷量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长=         。

 

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