第四章 4. 氢原子光谱和玻尔的原子模型-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019)

第4节氢原子光谱和玻尔的原子模型 白题基础过关 很时：25min 题型1光谱和光谱分析 D.电子绕原子核运动的轨道是不连续的，所 1.关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是 以我们看到了原子光谱的分立特征 ( 题型2玻尔原子理论的基本假设 A.太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知 4.对于卢瑟福的原子模型，如果根据经典物理学分 道太阳内部的化学组成 析，会得出与事实不一致的推论是 ( B.霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱， A.原子十分稳定，原子光谱是连续谱 都是线状谱 B.原子十分稳定，原子光谱是线状谱 C.强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的 C.原子很不稳定，原子光谱是连续谱 是吸收光谱 D.原子很不稳定，原子光谱是线状谱 D.进行光谱分析时，利用发射光谱或吸收光5.(2024·宁夏石嘴山期初)关于玻尔的氢原子 谱都可以 模型，下列说法正确的是 ( 2.(多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确 A.按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道 的有 ( 上运动时向外辐射电磁波 A.线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是 B.电子只有吸收能量等于两个能级的差的光 特征谱线 子才能从低能级跃迁到高能级 B.线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中 C.原子只能处于一系列不连续的能量状态 的暗线不是特征谱线 中，其中“基态”的原子能量最大 C.线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱 D.玻尔的氢原子模型彻底解决了卢瑟福原子 中的暗线是特征谱线 结构模型的缺陷，原子结构从此不再神秘 D.同一元素的吸收光谱中的暗线与线状谱中6.(2024·江苏南通期中)如图所示为氢原子的 的亮线是相对应的 电子轨道示意图，根据玻尔原子理论，下列说 3.如图所示是原子的发射光谱、原子的吸收光 法正确的是 谱、太阳光谱图像，下列说法正确的是( A.大多数原子的发射光谱是线状谱 A.能级越高，氢原子越稳定 B.太阳光谱中的暗线表明，太阳中正好不存 B.能级越高，电子动能越大 在这些金属 C.电子的轨道可能是一些连续的数值 C.可见光谱有分立特征，不可见光的光谱没 D.从n=2跃迁到n=1比从n=3跃迁到n=2 有分立特征 辐射出的光子动量大 第四章黑白题59 题型3玻尔理论对氢原子光谱的解释 (n=4,5,6,…),R.=1.10×10m.电磁波谱 7.关于玻尔理论的局限性，下列说法中正确的是 如图所示，其中可见光的波长范围是400nm~ ( 760nm,帕邢系中，氢原子可以发出( A.玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本 无线电波 可见光 质上是完全一致的 长波中波诚波红外战景外浅X浅￥战 波长/m10 1010 104 1010*10010 B.玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物 A.可见光 B.红外线 理概念 C.紫外线 D.X射线 C.玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级 10.(2024·江苏盐城五校联盟质检)如图是氢 之间跃迁的概念 原子能级图.有一群氢原子由n=4能级向低 D.玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是 能级跃迁，已知普朗克常数h=6.63× 使玻尔理论陷入局限性的根本原因 1034J·8,1eV=1.6×109J,求： 8.(2024·山东潍坊期末)（多选）玻尔的原子理 论成功地解释了氢原子光谱，其能级图如图 (1)这群氢原子的光谱共有几条谱线。 (2)这群氢原子发出光的最小频率.（结果保 所示在氢原子光谱中，有不同的线系，其中最 典型的是巴耳末系，是氢原子在跃迁时发出 留两位有效数字)】 (3)铝的逸出功是4.2eV,用跃迁发射的光 一系列不同波长的光，其波长可以用巴耳末 照射铝的表面，求铝发生光电效应的最 公式R分3)(a=34,5…)来计算，式 大遏止电压 中R为里德伯常量，下列说法正确的是 0.54 0.85 -1.51 -3.40 0.54 -0.85 -1.51 -13.6 -3.40 -13.6 A.如果大量氢原子处在n=3能级，能辐射出 3种不同波长的光，其中波长最短的光是 n=3能级向n=1能级跃迁时发出的 B.要使处于n=2激发态的氢原子电离，它需 要吸收的能量至少为10.2eV C.巴耳末公式只包含了氢原子的部分光谱线 D.巴耳末公式n=5时计算出的氢原子光谱 的谱线，是n=5能级向n=1能级的跃迁造 成的 9.氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕 那系等，其中帕邢系的公式为=儿，（停） 选择性必修第三册·RJ黑白题60 黑题应用提优 限时：l5min 1.下列说法正确的是 ( ) B.铯133原子能够自发地从基态向激发态 A.烧红的煤块和白炽灯发出的都是连续光谱 跃迁 B.生活中试电笔内氖管和霓虹灯发光都是连 C.该跃迁辐射出的光子频率大于可见光的 续光谱 频率 C.用光谱管观察酒精灯火焰上钠盐的光谱可 D.铯133原子从激发态向超精细能级1跃迁 以看到钠的吸收光谱 时，辐射光子的频率大于9.2×10°Hz D.神舟十九号三名航天员在绕着地球飞行中 5.(2024·江苏常州期末)如图 能够观察到太阳的连续光谱 所示是某原子的能级图，a、b、c 2.如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱 为原子跃迁所发出的三种波长 线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可 的光，其对应光子的动量为 以确定该矿物中缺少的元素为 ( PaP6Pe,则 () A.a B.b 11 A. B.1-1 Pa Py Pe Ps Pa Pe C.e C.Pa=Ps+Pe D.Ps=Pa+pe D.d 压轴挑战 3.(2024·天津滨海新区三模)如图所示，氢原 子从n=4能级跃迁到n=2能级发出a种光， 6.(多选)如图所示为氢原子能级图以及从 氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级发出b n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的 种光.关于这两种光的特性，则 四条光谱线.已知从n=3跃迁到n=2的能 A.在真空中传播同样 级时辐射光的波长为656nm,下列叙述正 的距离，b光所用时 n=3 确的有 ( ) 间更长 n=2 EleV 0 B.从水中斜射入空气 -0.54 085 H.H,Ho 时，b光更容易发生 -151 全反射 -13.6 C.照射同样的金属板发生光电效应时，b光的 A.用633nm的光照射能使氢 遏止电压更大 原子从n=2跃迁到n=3的 D.在条件相同的情况下做杨氏干涉实验，b光 的条纹间距更宽 能级 4.如图所示，铯133原子激发态 B.四条谱线中频率最大的是H。 基态有两个超精细能 C.如果H。可以使某种金属发生光电效应， 超精能级2 级，从超精细能级2跃 基态 只要照射时间足够长，光的强度足够 超精能级1 迁到超精细能级1发 大，H。也可以使该金属发生光电效应 出光子的频率约为9.2×10°Hz,时间单位“秒” D.一群处于n=3能级上的氢原子向低能 是根据该辐射光子的频率定义的.已知可见光 级跃迁时，最多产生3种谱线 波长范围约为400~700nm,则 ( A.秒是国际单位制中的导出单位 进阶突破拔高练P12 第四章黑白题61第3节原子的核式结构模型 4.A解析：卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结 构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电 白题基础过关 荷相互排斥，①区域符合题意故A正确。 1.B解析：A.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子， 5.B解析：A.越接近原子核的α粒子受到的库仑斥力越大， 选项A正确：B.汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒 发生散射时的偏转角越大，A错误：B.电子质量约为α粒子 子比荷相同，这种粒子即电子，选项B错误；C.汤姆孙发现 质量的，30因此电子对α粒子速度的影响可以忽略，B正 电子，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本 身也具有复杂的结构，选项C正确：D.电子是带负电的，可 确：C.由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带同种电 以在电场和磁场中偏转，选项D正确.故选B. 荷，C错误：D.若实验中换用轻金属箔片，发生大角度偏转 2.A解析：根据安培定则可知，通电长直导线在阴极射线管 的粒子将会减少，D错误故选B. 处的磁场方向垂直纸面向外，由题图可知电子束运动方向由 压轴挑战 左向右，根据左手定则可知电子束受到的洛伦兹力方向向 上，所以向上偏转，故A正确，BCD错误故选A 6(1) mr 解析：(1)氢原子核对核外 3.A解析：当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影 电子的库仑引力远大于它们之间的万有引力，万有引力不 响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库 仑斥力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与核十分接近 计，所以电子绕核转动的向心力由库仑引力提供，k三 时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接 ke 1 近它的机会就很少，故只有极少数大角度的偏转，而绝大多 mr 2云(2)根据T-2m 数基本按直线方向前进，卢瑟福提出了原子核式结构模型： 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电 e 荷和几乎全部质量都集中在原子核里.故选A 且FI 2Tr 2TrN mr 4.A解析：《粒子散射实验现象是绝大多数α粒子直接穿过 少数发生大角度偏转，极少数甚至原路返回，故A符合事 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 实，BCD不符合事实，故A正确，BCD错误 5.(1)原子核(2)B(3)C 白画 基此中过关 解析：原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小， 1.C解析：A.太阳光谱是吸收光谐，这是由于太阳内部发出 原子的质量主要集中在原子核上，核外电子围绕原子核做高 的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的，故A错误； 速运动.(1)若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则不会 B.霓虹灯呈稀薄气体状态，因此光谱是线状谱，而炼钢炉中 出现极少数α粒子大角度偏转，这里的“很小的结构”指的 炽热铁水产生的光谱是连续光谱，故B错误：C.强白光通过 是原子核(2)原子核内部十分“空旷”，使绝大多数α《粒子 酒精灯火焰上的钠盐时，某些频率的光被吸收，形成吸收光 穿过后方向不变，故A错误，B正确.故选B.(3)通过上述实 谱，故C正确：D.发射光谱可以分为连续谱和线状谱，而光 验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，大部分质量 谱分析中只能用线状谱和吸收光谱，因为它们都具备特征谱 集中在原子核上，故C正确，AB错误故选C 线，故D错误故选C 黑题应用提优 2.AD解析：ABC.线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线均为 1.B解析：A.X射线不带电且有较强的穿透能力，可以透过 特征谱线，故A正确，BC错误；D.各种元素在吸收光谱中的 薄铝片，因此阴极射线可以透过薄铝片不能说明阴极射线是 每一条暗线都跟这种元素在线状谱中的一条亮线相对应，故 带电微粒，故A错误：B.阴极射线通过电场或磁场时发生偏 D正确。 转，说明它是带电的粒子，不是不带电的电磁波，故B正确； 3.D解析：A.任何原子的发射光谱都是线状谱，A错误：B.太 C.只要具有波的特性，就能产生衍射现象，故C错误；D.紫 阳光谱中的许多暗线与太阳中存在的金属元素的特征谱线 外线照射荧光物质时也会发出荧光，不能证明阴极射线是带 相对应，太阳光谱中的暗线表明太阳中正好存在这些金属元 电微粒，故D错误故选B. 素，B错误：C.可见光谱与不可见光谱都有分立特征，C错 2.A解析：卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心 误：D.电子绕原子核的运动都是不连续变化的，所以我们看 有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部 到了原子光谱的分立特征，D正确故选D. 质量都集中在原子核里，电子在核外绕原子核旋转.故 4.C解析：根据经典电磁理论，从卢瑟福原子模型可以得到 BCD正确，不符合题意，A错误，符合题意 的推论是原子很不稳定，原子光谱是连续谱，C正确，ABD错 3.D解析：A.元电荷的电量等于电子的电量，但不是电子，元 误故选C 电荷是带电量的最小单元，没有电性之说，当两个带电体的5.B解析：A.按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运 形状对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看 动时不会向外辐射电磁波，故A错误：B.根据频率条件（也 作点电荷，故体积很小的带电体未必就是点电荷，故A错 称辐射条件)型=E。一E。可知电子只有吸收能量等于两个能 误；B.静电感应不能使绝缘体带电，电子和质子所带电荷量 级的差的光子才能从低能级跃迁到高能级，故B正确；C.原 相等，但它们的质量不相等，比荷不相等，故B错误：C.在与 子只能处于一系列不连续的能量状态中，其中“基态”的原 外界没有电荷交换的情况下，一一个系统所带的电量总是守恒 子能量最低，故C错误：D.玻尔首先把普朗克的量子假说推 的，电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷 广到原子内部的能量，来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面 交换，故C错误：D.元电荷e的数值最早是由美国物理学家 的困难，但没有解决卢瑟福原子模型在其他方面的因难，故 密立根通过实验测得的，故D正确.故选D. D错误.故选B. 选择性必修第三册·RJ黑白题22 6.D解析：A.根据玻尔原子理论可知能级越低，氢原子越稳； 是钠的发射光谱，也是钠的线状谱，C错误：太阳光谱是吸收 定，故A项错误：B.由题意可知，电子在能级轨道上绕原子 光谱，其中有暗线，说明太阳表面的气体中存在与这些暗线 核做圆周运动，由 号=m二知，能级超低，其半径越小，所 相对应的元素，D错误，故选A. r 2.B解析：把矿物的线状谱与儿种元素的特征谱线进行对 以电子速度越大，电子动能为￡=之2一统，所以能级越 照，只有b元索的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确 2r 故选B. 低，轨道半径越小，电子动能越大，故B项错误：C.由玻尔原3.D解析：A.真空中各种光传播速度相同，所以在真空中传 子理论可知，电子的轨道是不连续的，故C项错误；D.n=1 播同样的距离，两种光所用时间相同，故A错误：B.根据氢 与n=2的能级差大于n=2与n=3的能级差，故从n=2能 原子能级差可知b光能量小，所以频率小，折射率小，从水中 级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量较大，由P=入， h 斜射入空气时，b光更难发生全反射，故B错误：C,照射同样 的金属板发生光电效应时，根据eU,=hw-W。可知a光的遏 E=hp,c=入"， 止电压更大，故C错误：D.因为b光的频率小，波长长，所以 整理有p=二，即从n=2跃迁到n=1比从n=3跃迁到n=2 在条件相同的情况下做杨氏干涉实验，由△：一宁A知6光的 辐射出的光子动量大，故D项正确.故选D. 条纹间距更宽，故D正确故选D. 7.B解析：A.玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上 4.D解析：A.秒是时间的单位，是国际单位制中的基本单位 是不同的，故A错误：BCD.玻尔第一次将量子观念引人原子 之一，不属于导出单位，A错误；B.基态是原子最稳定的状 领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释 态，所有原子都不能自发地从基态跃迁到激发态，只有在吸 了氢原子光谱的实验规律，但是由于过多地保留了经典粒子 收了特定的能量后，才能从基态跃迁到激发态，B错误； 的观念，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，故B正确， C.从超精细能级2跃迁到超精细能级1发出光子的频率约 CD错误故选B. 8.AC解析：A.如果大量氢原子处在n=3能级，能辐射出3 为9.2×10°，根据A=C-3.0x10 ”9.2x10°m 46×10'm,可知该 15 种不同波长的光，其中波长最短的光是n=3能级向n=1能 光子的频率小于可见光的频率，C错误；D.色133原子从激 级跃迁时发出的，A正确：B.要使处于n=2激发态的氢原子 发态向超精细能级1跃迁时，辐射光子的能量大于从超精细 电离，它需要吸收的能量至少为3.4©V,B错误：C.巴耳末公 能级2跃迁到超精细能级1发出光子的能量，根据：=w可 式只包含从高能级跃迁到第2能级时放出的光子，因此只包 知从激发态向超精细能级1跃迁时，辐射光子的频率大于 含了氢原子的部分光谱线，C正确：D.巴耳末公式n=5时计 9.2×10Hz,D正确.故选D 算出的氢原子光谱的谱线，是n=5能级向n=2能级的跃迁 解析：根据p=关=A只，可得光子的动量为p=号根 h 5.C 造成的，D错误.故选AC 9.B解析：由题给公式可知，在帕邢系中，当n=4时，氢原子 据玻尔理论，可得E。=E,+E,可得p,=P+p。,故选C 1 压轴挑战 发出电磁波的波长最长，为入= s1.87× 11 6.BD解析：A.由题可知，从n=2跃迁到n=3的能级，需要吸 .916 收波长为入=656nm的光子，故A错误：B.四种跃迁中，由 10m=1870nm,当n趋于无穷大时，氢原子发出电磁波的 n=6到m=2能级间的能级差最大，辐射的光子能量最大，辐 1 射光子频率最大，即四条谱线中频率最大的是H。,故B正 波长最短，为入m= =8.18×107m=818nm,根 1 确：C由题图可知，H。的能量值大于H。的能量值，所以如 R.(9-0 果H,可以使某种金属发生光电效应，H。不一定能使该金属 据电磁波谱可知选项中四种电磁波按波长由小到大排列为： 发生光电效应，能否产生光电效应与光的强度和照射时间无 X射线、紫外线、可见光、红外线，由于入略大于可见光的 关，放C错误：D.根据N=n(=3,所以一群处于n=3能 最大波长，所以帕邢系中，氢原子可以发出红外线，不可能发 2 出可见光、紫外线和X射线故选B. 级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射3种谱线，故D正 10.(1)6条(2)L.6×104Hz(3)8.55V 确.故选BD. 解析：(1)一群氢原子由n=4能级向低能级低迁，则这群氢 专题探究五原子能级跃迁问题 原子的谱线条数为C=6. (2)频率越小，对应光子的能量越小，即最小颜率的光子是 围题 专题强化 从4能级跃迁至3能级，则有hm=E,-E,解得vm=1.6× 1.A解析：巴耳末系由n=3能级跃迁到n=2能级的光子能 104Hz (3)根据©U。=h-W。可知，跃迁发射的光频率最高对应着 量最小，则=R.(分寸)广名R,赖曼系中由n=能 铝发生光电效应的最大遏止电压，由跃迁条件可知h加…= E.-E1,联立解得m=8.55V 级跃迁到n=1能级的光子能量最大，则}=R.(1-0)=R, 黑题应用提优 1.A解析：连续分布的光谱叫作连续光谐，如烧红的煤块和 限累行6气故光子的颜*之比为-宁名故选 白炽灯发出的都是连续光谱，A正确；生活中试电笔内氖管2.C解析：AB.处于基态的μ氢原子跃迁到=2能级需要吸 和霓虹灯发光的光谱属于明线光谱，属于线状谱，B错误：在 收的光子满足hw=E2-E,=1897.2eV,被吸收的光子是X射 燃烧的酒精灯芯上放上少许钠盐，用光谱管观察得到的光谱： 线波段的光子，AB错误：C.一个处在n=6能级的μ氢原子 参考答案与解析黑白题23