题目内容

18．德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的实验研究．如图（1）他们在一只阴极射线管中充了要考察的汞蒸气．阴极发射出的电子受阴极K和栅极R之间的电压UR加速，电子到达栅极R时，电场做功eUR．此后电子通过栅极R和阳极A之间的减速电压UA．通过阳极的电流如图（2）所示，随着加速电压增大，阳极电流在短时间内也增大．但是到达一个特定的电压值UR后．观察到电流突然减小．在这个电压值上，电子的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子．参加碰撞的电子交出其能量，速度减小，因此到达不了阳极，阳极电流减小．eUR即为基态气体原子的激发能．得到汞原子的各个能级比基态高以下能量值：4.88eV，6.68eV，8.78eV，10.32eV（此为汞原子的电离能）．若一个能量为7.97eV电子进入汞蒸气后测量它的能量可能是（　　）
A．4.88eV或7.97eVB．4.88eV或6.68eV
C．2.35eV或7.97eVD．1.29eV或3.09eV或7.97eV

分析 利用氢原子能级以及光子的发射和吸收等知识点进行求解
①原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量． 
②原子在始末两个能级Em和En（m＞n）间跃迁时发射光子的频率为ν，其大小可由下式决定：hυ=Em-En． 
③如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁． 
④原子的能量包括电子的动能和电势能（电势能为电子和原子共有）即：原子的能量En=EKn+EPn．轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小．

解答 解：若一个能量为7.97eV电子进入汞蒸气后，如果原子吸收其能量，将由低能级向高能级跃迁，
若吸收能量为4.88ev，则电子进入汞蒸气后测量它的能量△E=7.97-4.88=1.29ev；
若吸收能量为6.68ev，则电子进入汞蒸气后测量它的能量△E=7.97-6.68=3.09ev；
若未被吸收，则为7.97ev．
故能测量出进入汞蒸气后电子的能量，则测得的能量值可能为1.29eV或3.09eV或7.97eV，故D正确，ABC错误．
故选：D．

点评 主要考查对氢原子能级以及能级跃迁等考点的理解，注意能级跃迁需要的能量不是连续性的，而是满足hυ=Em-En．

练习册系列答案
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（2）利用本实验装置进行的探究，下列说法正确的是ACD．
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B．实验装置中的斜面必须是光滑的
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4．测得聂海胜的质量为（　　）
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