作业(十五) 氢原子光谱和玻尔的原子模型-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册知能达标训练（人教版2019）

@) 2.AC : 作业（十五）氢原子光谱和玻尔的原子模型 3.Aa粒子散射实脸使卢瑟福惊奇的就是a粒子发生 1.C根据光电方程可知当只有一种光子可使某金属发 了较大角度的偏转，这是由于Q粒子带正电，而原子 生光电效应，该光子对应的能量最大，根据图中能级图 核极小，且原子核带正电，α粒子能接近原子核的机 可知跃迁时对应波长为入3的光子能量最大，故选C。 会很小，大多数α粒子都从核外的空间穿过，而与电 子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发 2.A若n大于m,由n向m跃迁，释放光子， 生改变。C、D正确，但与题意不符。故正确答案 E=h,粮据=天 有 为A。 n2 4.CD电荷是量子化的，任何带电体所带电荷量只能是 元电荷的整数倍。16X1019C是目前为止自然界中 尉有五（得）-b受由A受-hR(安是)： 最小的电荷量。 5.AD1897年汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的 得-E=hcR。,即里德伯常量R。=一，故选A 偏转情况断定阴极射线本质上是带负电的电子流，并求：3.ACDH。谱线所对应的光要比H谱线所对应的光的 出了比荷，从而发现了电子，故A对，B错；电子质量是 波长更长，H。谱线所对应的光要比H:谱线所对应的 质子质量的1836·故C错：汤拇孙通过对不同材料做阴 光的频率低，故同一玻璃对H。语线所对应的光的折射 极研究阴极射线时均发出同一种粒子一电子，这就说 率较小，故A正确：根据c=以及e=hv,联立得e 明电子是构成物质的基本单元，而对光电效应等现象的 h天=6.63×103X403905J≈485X109J≈ 研究更加验证了这一点，故D对。 6.DQ粒子在靠近金原子核的过程中，库仑力做负功，电 3.03eV,可见H谱线对应的光子是氢原子从n=6跃 势能逐渐增加，选项A错误：α粒子散射实险是原子的 迁到n=2能级时发出的，故B错误，C正确：处在基态 核式结构理论的基础，并不能说明原子核是由质子和中 的氢原子跃迁到n=3能级并往n=2能级跃迁即可发 子组成的，选项B错误；口粒子散射实验说明带正电的 出可见光子，此时所需能量最小为12.09eV,故D 物质分布在原子内部很小的区域内，即原子的内部有一 正确。 个很小的原子核，选项C错误：a粒子在靠近金原子核：4.ACD 的过程中，系统动量守恒，当它们的距离最小时，两者的 :5.BC根据跃迁规律hv=Em一En和能级图，可知A错， 速度相等，则Q粒子与金原子核的动量大小之比等于质 B对：氢原子吸收光子后能跃迁到最高为n一4的能级， 量之比，即为4：197，选项D正确。 7.Ca粒子的大角度散射，说明了原子的全部正电荷和 能发射的光子的波长有C=6种，故C对，D错。 几乎全部质量集中在一个很小的核里，C正确。 :6.BC炽热固体发出连续谱，燃烧固体钠不能得到特征请 8.A根据卢瑟福的原子结构模型的内容知C、D错：原子 线，A错误：稀海气体发光产生线状谱，B正确：强烈的白光 核半径的数量级为1015m,原子半径的数量级为 通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光 10一10m,两者相差十万倍之多，因此原子内部是十分 请，故C正确，D错误。 “空旷”的，故A对，B错。 ：7,A根据玻尔理论，波长最长的跃迁对应着频率最小的 9.AD由于原子的体积远远大于原子核的体积，当a粒： 跃迁，根据氢原子能级图，频率最小的跃迁对应的是从 子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对 能级5到能级4的跃迁，选项A正确。 较远，而且其他原子核对。粒子的作用力也可以近似相 8.ABCA,B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是 互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并不是由于受到 原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是 多个原子核作用造成的，C错：由库仑定律可知，Q粒子 ! 受到的斥力与距离的二次方成反比，α粒子距原子核越 “量子化”概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动不 近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A 同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合。 对，B错：当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量 电子跃迁辐射的能量为v=Em一Em,与电子绕核做的 的变化量就大，即速度的变化量就大，则散射角度就大， 圆周运动无关，故D错误。 D对。 9,CD由氢原子能级图可知氢原子从n=2跃迁到n=1 10.Ca粒子由a经b到c的过程中，电场力先做负功，后 的能级差大于从n一3跃迁到n一2的能级差，根据 做正功，α粒子的电势能先增加后减小，回到同一等势 : 面时，电场力做的总功为零，C正确。 IE,一Em=w和v=无可知，E。一Ew=h分，选项A 11,ADa粒子在接近原子核的过程中，要克服库仑斥力 错误；同理从n=1跃迁到n=2的能级需要的光子能量 做功，动能减少，电势能增加，两者相距最近时，动能最 大约为从n=3跃迁到n=2的能级差的五倍左右，对应 小，电势能最大，总能量守恒，根据库仑定律，距离最近 光子波长应为从n=3跃迁到n=2辐射光波长的五分 时，斥力最大。 12.解析电子绕核运动的向心力是库仑力， 之一左右，选项B错误：氨原子从n=3跃迁到n=1的 因为 能级差最多有三种情况，即对应最多有三种频率的光谱 2 =mor, 线，选项C正确：氢原子在不同能级间跃迁必须满足 所以 |E一Em=h天，选项D正确。 其运动周期为T=2r-2xrmr 10.BD。一群处于n=3能级的氢原子，向低能级跃迁过 w ek 程中能发出3种不同频率的光，只能测得1条电流随 电压变化的图像，说明只有一种频率的光产生光电效应， 其等效电流1=气一2元√mr 可判定题中第三张图对应的光只能是氢原子由第3能级 答案， 向基态跃迁发出的，对应光子的能量E=一l.51eV mr 2πrVmr (一13.6)eV=12.09eV,当该装置所加的电压为反向 37 ⑧e 电压，且电压是1.6V时，电流表示数为0，因此光电子： 8.C由题意可知，亮条纹是电子到达概率大的地方，暗 的最大初动能为Em=l.6eV,根据光电效应原理可 条纹是电子到达概率小的地方，故A正确：电子是实物 知阴极金属的逃出功为W。=E-Ekm=10.49eV,A 粒子，能发生衍射现象，该实验说明物质波理论是正确 错误：光电子的最大初动能为Ekm=L.6eV> 的，不能说明光子的波动性，故B、D正确，C错误。 1.51eV,能使n=3能级的氢原子电离，B正确：由电 9.ABC弹子球的波长相对太短，所以检测其波动性几乎 流的定义有q=I1=,可知当饱和电流为1.6uA时， 不可能，A正确：无线电波波长较长，所以通常表现为波 每秒有103个光电子到达A极板，又光电子数与光子 动性，B正确：电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能 数相等，则1s内最少有1013个氢原子从n=3能级跃 利用金属品体观察电子的波动性，C正确：由物质波理 迁到基态，C错误：当电压表示数为3V,且有光电子到 论知，D错误。 达A极板时，说明此时K、A极板间所加电压为正向 电压，则到达A板的光电子的动能一定大于等于 10.解析(1)p=√/2mE 3eV,D正确。 =√2×9.1×101×100×1.6×105kg·ms 11.C由能级跃迁公式△E=Em一En得△E1=E4一E2= ≈5.4×10-24kg·m.s -0.85eV-(-3.4eV)=2.55eV,△E2=Ea-E2= A=1=6.63X10-34 -151eV-(-3.4e)=1.89eV,据AE-货=m p5.4×10-2m≈1,2X1010m。 (2)电子的动量 知A错误，C正确；△E3=E:一E3=一0.85eV一 p'=√/2mE-√2meU (-1.51eV)=0.66cV,所以氢原子从n=4的能级向 刀=3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波： =√2×9.1×10-31×1.6×1019×2500kg·m/s 段，B错误：氢原子在一2的能级时，只有吸收光子能 ≈2.7×10-24kg·m/s, 量大于等于3.4eV时才能电离，D错误。 电子的波长 12.解析（1)可能发射4X(售-D=6种频率的光子。 1'=h=6.63×10-34 2 b1 2.7X10-2gm≈2.5X10-1m. (2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为E=E!一 光子能量E=Ek'-h=2500eV=4.0×10-16J, E2=-0.85eV-(-3.40)eV=2.55eV. (3):只大于绝的逸出功，故光子只有照射绝金属上时 光子波长1=h=6.63×10-别×3×108 E 4×10-16 m≈5.0X 才能发生光电效应。根据爱因斯坦的光电效应方程可 得光电子的最大初动能为Ekm=e一Wo=2.55eV一 1.9eV=0.65eV. 100m.则=20. 答案(1)6(2)2.55eV(3)铯金属0.65eV 答案(1)5.4×104kg·m/s1.2×1010m 作业（十六）粒子的波动性和量子力学的建立 (2)5.0×10-10m20 1.C 作业（十七）原子核的组成 2.A由=么可知，动量大的波长短。电子与质子的速 1.B由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是 Y射线，B射线次之，a射线最弱，故选B。 度相等时，电子动量小，波长长。电子与质子动能相等 :2,BC首次发现天然放射现象的是法国物理学家贝可勒 时，由动量与动能的关系式：p=√2mE可知，电子的动 尔，放射现象表明了原子核的可变性，即原子核不是单 量小，波长长。动量相等的电子和中子，其波长应相 一的粒子。 等。如果甲、乙两电子的速度远小于光逸，甲的速 :3.CHe核内有2个质子，1个中子，核外有2个电子 度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波 B,D错误，C正确：H核内有1个质子，与He不是同 长应是乙的分 位素，A错误。 3D报据：=，且A=夕c=A可得X特线年个光子的 4.C3射线是高速电子流，组成B射线的粒子为电子，① 错误：红外线的波长比X射线的波长长，②对；α射线为 能量为-，每个光子的动量为力 h 高速急核流，α粒子即为气原子核，③错误：Y射线是光 子流，贯穿本领比《射线强，④对。故正确答案为C。 4.C根据入=么可以判断选项C正确。 5.D在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合 得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是《粒子的来 5.C根据入=么可以判新选项C正确。 源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分。原子核 里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放 6.ACD由物质波的定义可知，只要物体运动就会有波动 一个电子，这就是B粒子。原子核发出射线后处于高能 性，其波长入=么，B错误，A正确：宏观物休的德布罗意 级，在回到低能级时多余的能量以Y光子形式辐射出来， 波长太短，难以观测，C正确：电子束照射在金属品体上 形成Y射线，故原子核里也没有Y粒子，故D正确。 得到电子束的衍射图样，说明了德布罗意的假设是正确 6.C原子核中质量数是质子数的2倍或2倍还多些。 的，D正确 7.AC 8.B根据原子核的符号的含义：A表示质量数，Z表示质 飞B在电场中加速U三2m心-名，又由物质淀公式 子数，则中子数为A一Z,所以B正确。 =人得= √2mD所以经相同电压加速后的质子与 h 9.AC由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中a 粒子受的洛伦兹力向上，3粒子受的洛伦兹力向下，轨 电子相比，质子的物质波波长短，波动性弱，从而质子显 迹都是国弧。由于α射线带正电，3射线带负电，所以在 微镜分辨本领较强，故B正确。 同样的混合场中不可能都做直线运动。本题应选A、C。 38O物理·选择性必修第三册（配RJ版） 作业（十五） 氢原子光谱和玻尔的原子模型 [基础训练] A.同一玻璃对H。谱线所对应的光要比 1.(2024·江苏卷)在原子跃迁中，辐射如图 H。谱线所对应的光的折射率小 所示的4种光子，其中只有一种光子可使 B.H。谱线对应的光子能量约为10.2eV 某金属发生光电效应，是哪一种() C.H。谱线对应的光子是氢原子从n=6 跃迁到n=2能级时发出的 D.处在基态的氢原子至少要用光子能量 为12.09eV的光照射才能使其发出可 见光 A.入 B.入2 4.(多选)一群处于基态的氢原子吸收某种光 C.λ3 D.入4 2.已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量 子后，向外辐射了4、2、3三种频率的光 为E.-,其中n=2,3,4,…巴耳末对当 子，且y>2>,则 ( n A.被氢原子吸收的光子的能量为hy 时已知的在可见光区的四条谱线做了分 B.被氢原子吸收的光子的能量为hy2 析，得到巴耳末公式子-R(侵一)，n C.h1=2十3 3,4,5,…式中R。叫作里德伯常量。则里 D.hy1=h2十hvg 德伯常量R。可以表示为 5.(多选)已知氢原子的能级图如图所示，现 E E 用光子能量介于10~12.9eV范围内的光 B.Zhc 去照射一群处于基态的氢原子，则下列说 E C.-2hc E D. 法正确的是 3.(多选)图甲所示的氢原子光谱中，给出了 EleV 0 -0.54 可见光区四条谱线对应的波长，玻尔的氢 -0.85 原子能级图如图乙所示。已知普朗克常量 -1.51 -3.4 h=6.63×10-34J·s,可见光光子的能量范围 约为1.613.11eV,则 ( 410.3434.2486.3 656.5λ/nm -13.6 A.在照射光中可能被吸收的光子能量有 H H 无数种 甲 B.在照射光中可能被吸收的光子能量只 38 有3种 1.51 C.照射后可能观测到氢原子发射不同波 34 长的光有6种 D.照射后可能观测到氢原子发射不同波 -13.6 长的光有3种 34 6.(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做 [能力提升] 法中正确的是 ( 9.(多选)氢原子能级如图所示，当氢原子从 A.使固体钠在空气中燃烧 n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波 B.将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气 长为656nm。以下判断正确的是() C.使炽热固体发出的白光通过低温钠 蒸气 -0.85 -1.51 D.使炽热固体发出的白光通过高温钠 -3.4 蒸气 -13.6 7.已知处于某一能级n上的一群氢原子向低 能级跃迁时，能够发出10种不同频率的 A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时， 光，下图中能表示辐射光波长最长的那种跃 辐射光的波长大于656nm 迁的示意图是 ( B.用波长为325nm的光照射，可使氢 原子从n=1跃迁到n=2的能级 EleV -0.54 5 -0.54 C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能 -0.85 4 -0.85 -1.51 3 -151 级跃迁时最多产生3种谱线 -3.4 2 -3.4 D.用波长为633nm的光照射，不能使氢 -13.6 -13.6 原子从n=2跃迁到n=3的能级 EleV EleV 10.(多选)已知氢原子的能级图如图所示，一 0 0 -0.54 -0.54 0.85 0.85 群处于n=3能级的氢原子，用其向低能 -1.51 -1.51 级跃迁过程中发出的光照射如下图电路 -3.4 -3.4 -13.6 -13.6 阴极K的金属，只能测得1条电流随电 压变化的图像如图所示。电子电荷量为 8.(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的 1.6×10-1C,则下列说法正确的是 假设有 ( ) ( A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然 n EleV 电子做加速运动，但不向外辐射能量 -0.85 B.原子的不同能量状态与电子沿不同的 -1.51 D 2 -3.4 圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能 轨道的分布是不连续的 13.6 电源 C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时， 辐射（或吸收）一定频率的光子 D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电 子绕核做圆周运动的频率 -1.6 U/V 35 。物理·选择性必修第三册（配RJ版） A.阴极金属的逸出功为12.09eV : (1)氢原子可能发射几种频率的光子？ B.题述光电子能使处于n=3能级的氢 (2)氢原子由量子数n=4的能级跃迁到 原子电离 n=2的能级时辐射光子的能量是多少电 C.若第三张图中饱和电流为I,=1.6μA, 子伏？ (3)用(2)中的光子照射下表中几种金属， 则1s内最少有106个氢原子发生 哪些金属能发生光电效应？发生光电效 跃迁 应时，发射光电子的最大初动能是多少电 D.当电压表示数为3V时，到达A极的 子伏？ 光电子的动能Ek=3eV 金属 铯 钙 镁 钛 11.氢原子能级示意图如图所示，大量氢原子 逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐 射出可见光a,从n=3的能级向n=2的 能级跃迁时辐射出可见光b,则() EleV -0.54 4 -0.85 3 -1.51 3 -3.4 -13.6 A.可见光光子能量范围在1.62eV到 2.11eV之间 B.氢原子从n=4的能级向n=3的能级 跃迁时会辐射出紫外线 C.a光的频率大于b光的频率 D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意 频率的光而发生电离 12.一群氢原子处于量子数n=4的能级状 态，氢原子的能级图如图所示，则： eV 0 -0.85 -1.51 -3.40 -13.6 -36