Question

10．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E₁=-54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示．以下关于该基态的氦离子说法正确的是（　　）

• A． 该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为E₄=-3.4eV时，氦离子最稳定
• B． 能量为48.4eV的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁
• C． 一个该基态氦离子吸收能量为51.0eV的光子后，向低能级跃迁能辐射6种频率的光子
• D． 该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大

Answer 1

分析 类氢结构的氦离子可以使用玻尔理论来解答：处于基态的原子最稳定；原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要吸收或放出一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的 能级差，即hν=E_m-E_n．结合库仑力提供向心力分析核外电子动能的变化．

解答 解：A、根据玻尔理论的假设可知，处于基态的原子最稳定，故A错误；
B、能量为48.4eV的光子，若能被该基态氦离子吸收，吸收后氦离子的能量：E=-54.4eV+48.4eV=-6.0eV，等于其第3能级的能量，所以能量为48.4eV的光子，能被该基态氦离子吸收而跃迁到第3能级．故B正确；
C、一个该基态氦离子吸收能量为51.0eV的光子后，能量为：E=-54.4eV+51eV=-3.4eV，能跃迁到第4能级，一个第4能级的电子向低能级跃迁时，最多能辐射3种频率的光子．故C错误；
D、该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的半径增大，根据库仑力提供向心力得：$\frac{k{e}^{2}}{{r}^{2}}=\frac{m{v}^{2}}{r}$，可知半径增大，核外电子的动能减小．故D错误．
故选：B

点评 该题中的类氢结构的氦离子在发生跃迁时，其变化的规律与氢原子的情况是相似的，将玻尔理论的知识迁移过来即可正确解答．