高效作业27 拓展与归类•专题研析4 玻尔原子模型的综合问题-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套课件PPT（人教版）

高效作业27 [拓展与归类·专题研析4　玻尔原子模型的综合问题] [A级　新教材落实与巩固] 1．在氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中，下列说法正确的是(　 　) A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D 2．下列说法正确的是(　 　) A．玻尔的原子结构假说完全否定了原子核式结构模型 B．一个氢原子处在n＝4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多能辐射出3种频率的光子 C．用相同频率的光在相同的条件下先后照射锌板和银板时均有光电子逸出，逸出的光电子动能一定相同 D．玻尔将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子和其他原子光谱的实验规律 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B 【解析】 玻尔在原子核式结构模型的基础上把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统中，提出了自己的原子结构假说，A错误；单个氢原子在n＝4能级时，最多可以从n＝4到n＝3，再到n＝2、n＝1能级，辐射3种频率的光子，B正确；用相同频率的光照射锌板和银板，因为两种材质的逸出功并不相同，所以逸出的光电子的动能并不一定相同，C错误；玻尔原子理论只是解释了氢原子光谱的实验规律，D错误。 3．(多选)氢原子的能级示意图如图所示，大量处于同一激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，则下列说法正确的是(　 　) A．这些氢原子处于n＝3能级的激发态 B．这些氢原子辐射出的光子的最小能量为10.2 eV C．用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为4.52 Ev 的金属钨，能使其发生光电效应 D．若使这些氢原子发生电离，则这些氢原子至少需要吸收的光子能量为0.85 eV 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CD 4．氢原子的能级示意图如图所示，则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征，下列说法正确的是　(　 　) A．一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时， 能辐射出5种频率的光子 B．一群处于n＝3能级的氢原子吸收能量为0.9 eV 的光子可以跃迁到n＝4能级 C．处于基态的氢原子吸收能量为13.8 eV的光子可以发生电离 D．若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照在某种金属表面上能使其发生光电效应，则从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光也一定能使该金属发生光电效应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C 【解析】 根据C ＝6知，一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出6种频率的光子，故A错误；n＝3和n＝4间的能级差为0.66 eV，0.9 eV的光子不能被吸收，不会发生跃迁，故B错误；处于基态的氢原子吸收能量为13.8 eV的光子可以发生电离，故C正确；电子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量ΔE1＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，而从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子的能量ΔE2＝－0.54 eV－(－3.4 eV)＝2.86 eV，ΔE2<ΔE1，所以该金属不一定发生光电效应，故D错误。 5．(多选)某原子在下列各能级间跃迁：(1)从n＝2到n＝1；(2)从n＝5到n＝3；(3)从n＝4到n＝2，在跃迁过程中辐射出三种颜色的光分别为a、b、c。下列说法正确的是(　 　) A．通过同一双缝装置产生干涉，a光的干涉条纹最 密集，c光的干涉条纹最稀疏 B．a、b、c三种光组成的复色光以某一角度从玻璃向 空气中入射，在界面处没有光线透射出去，则减小入 射角后b光先透射出去 C．若b光能让某种金属恰好发生光电效应，则a、c光也可以 D．三种光在真空中传播的速度相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BCD 6．氢原子的能级示意图如图所示。一群氢原子处于n＝4的激发态，在自发跃迁时放出一些光子，用这些光子照射逸出功为2.25 eV的钾。下列说法正确的是(　 　) A．这些氢原子最多可能发出4种频率的光 B．这些氢原子发出的所有光子均能使金属钾发生 光电效应 C．用这些氢原子跃迁放出的光照射金属钾，逸出的光电子最大初动能一定不大于10.5 eV D．氢原子在由高能级向低能级跃迁过程中，核外电子的动能也随之减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C 【解析】 一群处在n＝4能级的氢原子自发向低能级跃迁，放出光子的种类为C42＝6种，A错误；由于金属钾的逸出功为2.25 eV，氢原子从n＝4能级向n＝3能级跃迁释放的光子能量为－0.85 eV－(－1.51)eV＝0.66 eV<2.25 eV，故并不是这6种颜色的光照射钾都会发生光电效应，B错误；这6种颜色的光中，能量最高的光是由n＝4能级向n＝1能级跃迁时产生的，能量为－0.85 eV－(－13.6)eV＝12.75 eV，用这种颜色的光照射在金属钾上，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，光电子的最大初动能为12.75 eV－2.25 eV＝10.5 eV，C正确；氢原子在由高能级向低能级跃迁过程中，核外电子的动能可以类比“天体运动中环绕天体的高度降低，线速度变大，动能变大”进行判断，D错误。 [B级　素养养成与评价] 7．氢原子能级图以及氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线如图所示。下列叙述正确的是(　 　) A．Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大 B．可求出这四条谱线的波长之比，Hα、Hβ、Hγ、Hδ的波长依次增大 C．处于基态的氢原子要吸收3.4 eV的能量才能被电离 D．如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ一定可以使该金属发生光电效应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 【解析】 根据氢原子能级跃迁的频率条件hν＝Em－En(m>n，m、n都只能取正整数)可以判定Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大，波长依次减小，且能定量地计算出频率和波长的大小之比，故A正确，B错误；处于基态的氢原子要吸收13.6 eV的能量才能被电离，故C错误；Hδ的频率大于Hβ的频率，根据光电效应产生的条件可以判定，如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ不一定可以使该金属发生光电效应，故D错误。 8．下图为氢原子的能级图，以下说法正确的是(　 　) A．氢原子从高能级向基态跃迁时可能发射γ光子 B．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多 产生4条谱线 C．一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多 产生2种频率的光 D．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子都可以使逸出功为3.34 eV的锌板发生光电效应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C 【解析】 氢原子从高能级向基态跃迁时，放出光子的能量小于等于13.6 eV，小于γ光子的能量，故A错误；根据数学知识，一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时产生的谱线条数N＝C ＝3种，故B错误；一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种频率的光，故C正确；根据金属发生光电效应的条件可知，入射光子的能量要大于金属的逸出功，故氢原子辐射的能量大于3.34 eV的光子都可以使锌板发生光电效应，一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时辐射3种光子，光子的能量分别为E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，E2＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，E3＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，其中两种光子的能量大于锌板的逸出功，因此只有两种光子可以使锌板发生光电效应，故D错误。 9．(多选)图甲和图乙分别是可见光谱图和氢原子的能级图，某个处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁过程中共发出3种频率的光，其中1种是可见光a；另一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁过程中共发出2种频率的光，其中1种是可见光b。已知a、b是不同频率的可见光，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，元电荷e＝1.6×10-19 C。下列说法正确的是(　 　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BD A．a光子比b光子动量更大 B．用a光和b光分别入射到水中，在水中a光的传播速度更大 C．用a光和b光分别照射某一光电管，a光更可能使光电管阴极发生光电效应 D．用a光和b光分别做相同的双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距更大 10．(多选)氢原子能级如图甲所示，一群处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时发出多种光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围为1.62 eV到3.11 eV。则(　 　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BD A．氢原子从n＝5能级向低能级跃迁时能辐射出10种频率的可见光 B．图乙中，在滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能增大 C．在b光和c光强度相同的情况下，电路中饱和电流值一定相同 D．若图丙中3条图线是可见光照射过程中得到的，则a光是氢原子从n＝5能级向n＝2能级跃迁时辐射出的 【解析】 氢原子从n＝5能级向低能级跃迁时能辐射出C5＝10种频率的光，其中只有从n＝5能级跃迁到n＝2能级、n＝4能级跃迁到n＝2能级及n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光为可见光，故A错误；由题图乙可知，当滑片P从a端移向b端过程中，从a到c电压负向减小，从c到b电压正向增大，所以光电流I增大，当所有的光电子都能到达A极板时，再移动滑片，光电流不再增大，故当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能增大，故B正确；由题图丙可知，b光的遏止电压大于c光的遏止电压，则b光的频率大于c光的频率，故在b光和c光强度相同的情况下，b光的光子数小于c光的光子数，电路中饱和电流值一定不相同，故C错误；由题图丙可知a光的遏止电压最大，由eU＝Ek，Ek＝ε－W0联立可知a光的能量最大，在一群处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时发出的可见光中，从n＝5能级向n＝2能级跃迁辐射的光子能量最大，故D正确。 2 感谢聆听，再见！ 【解析】 在电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，能级增大，总能量增大，根据＝知，电子的动能减小，则原子的电势能增大，D正确。 【解析】 根据＝6解得n＝4，A错误；这些氢原子辐射出的光子的最小能量为－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，B错误；这些氢原子辐射出的光子的最大能量为－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV >4.52 eV，因此用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为4.52 eV的金属钨，能使其发生光电效应，C正确；根据上述分析可知，这些氢原子的电离能为－E4＝0.85 eV，若使这些氢原子发生电离，则这些氢原子至少需要吸收的光子能量为0.85 eV，D正确。 【解析】 由题图可以看出a、b、c三种光的频率高低关系νa>νc>νb，由ν＝，知λa<λc<λb，双缝干涉条纹间距正比于光的波长，所以a光的干涉条纹最密集，b光的干涉条纹最稀疏，A错误；由折射率与光的频率的关系可知，频率越高，介质对其折射率就越大，所以有na>nc>nb，光从光密介质到光疏介质的临界角公式为sin C＝，所以b光的临界角最大，b光先透射出去，B正确；b光的频率等于该金属的极限频率，由νa>νc>νb知a、c光的频率都超过该金属的极限频率，所以都可以使该金属发生光电效应，故C正确；所有频率的光在真空中的光速都为c，故D正确。 【解析】 根据题意分析可知，处于n＝5能级的氢原子跃迁时发出的第一种光为从n＝5跃迁到n＝3能级，ν1＝ Hz≈2.34×1014 Hz，第二种光为从n＝3跃迁到n＝2能级，ν2＝ Hz≈4.56×1014 Hz，第三种光为从n＝2跃迁到n＝1能级，ν3＝ Hz≈2.46×1015Hz，所以，可见光a为第二种光，属于红光；处于n＝4能级的氢原子跃迁时发出的第一种光为从n＝4跃迁到n＝2能级，ν4＝Hz≈6.15×1014 Hz，第二种光为从n＝2 跃迁到n＝1能级，ν5＝Hz≈2.46×1015 Hz，所以，可见光b为第一种光，属于蓝光。由λ＝，可知λa>λb，由康普顿效应p＝，可知pa<pb，故A错误；由于a光波长大于b光波长，所以水对a光的折射率小于对b光的折射率，由光在介质中传播的速度v＝可知，在水中a光的传播速度更大，故B正确；由A选项可知νa<νb，频率越大，越容易发生光电效应，所以，b光更可能使光电管阴极发生光电效应，故C错误；在双缝干涉中，相邻两个亮条纹或暗条纹的间距Δx＝λ，因为a光波长大于b光波长，所以a光的干涉条纹间距更大，故D正确。 $$