第4章 4. 氢原子光谱和玻尔的原子模型-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习册（人教版）

型雅点手册高中物理选择性必修第三册？) 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 A 基础过关练 EicV 渊试时间：15分钟 ----------------0 -0.85 1.(多选)关于原子光谱，下列说法正确的是 -1.51 -3.4 A.原子光谱是不连续的 -13.6 B.由于原子都是由原子核和电子组成的，所以 A.最多可放出6种频率不同的光子，全部属于 各种原子的原子光谱是相同的 巴耳末系 C.各种原子的原子结构不同，所以各种原子的 B.放出的光子中波长最长的是n=4激发态跃 原子光谱也不相同 迁到n=3激发态时产生的 D.分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含有 C.放出的光子可能使逸出功为l3eV的金属 哪些元素 发生光电效应 2.(2025·安徽师大附中高二月考)如图所示为 D.用能量为2.56eV的光子照射处于n=2能 级的氢原子，可以使它跃迁到=4能级 氢原子的能级图，巴耳末系是吸收光子能量 4.(2025·湖北武汉外国语学校高二月考)如图 的原子进入激发态(n≥>3)后返回n=2的量 所示为氢原子的能级示意图：a表示从能级n= 子状态时释放出的谱线，下列说法正确的是 5跃迁到n=3时辐射的光子，b表示从能级 n=4跃迁到n=2时辐射的光子，c表示从能 EieV 00.5 级n=3跃迁到n=1时辐射的光子，则以下说 -0.85 法正确的是( -1.51 -3.4 E 8谢 -1.51 -13.6 A.巴耳末系中的最小颜率与最大频率之比为 -3.4 5:36 B.处于n=1能级的氢原子可以吸收能量为 13.8eV的光子 -13.6 C.一个氢原子从n=4能级向基态跃迁时，可 A.玻尔的原子能级模型可以解释所有原子辐 发出6种不同频率的光子 射光子的规律 B.若b光可使某金属发生光电效应，则a光也 D.氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时，原 一定可以 子的电势能增加，产生的电磁波的波长最长 C.若有一个处于n=5能级的氢原子向低能级 3.如图所示是氢原子的能级图，大量处于”一4 跃迁，则该氢原子只能发出a、b、c三种光子 激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出 的其中一种 多种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原 D.若有一群处于n=5能级的氢原子向低能级 子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子 跃迁，则这些氢原子最多可辐射出10种不 下列说法正确的是( 同频率的光子 50 第四章原子结构和波粒二象性么 5.氢原子的能级图如图所示，现有大量的氢原子 子能级图.已知可见光的光子能量在1.62cV 处于=3的激发态，当氢原子从=3能级跃 到3.11eV之间，下列说法正确的是( 迁到n一2能级时，辐射出光子a:当氢原子从 EeV n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射出光子b. -0.85 -1.51 -3.4 下列说法正确的是( U..U.O Elev -13.6 中 -0.54 -0.85 Aa光的波长比b光的小 -1.51 B.单色光a的光子动量比单色光b的光子动 -3.4 量大 C.若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出 -13.6 A.大量氢原子处于n=3的激发态最多可放出 的光，则b光是从n=3跃迁到n=2能级时 2种光子 发出的光 B.光子a的能量大于光子b的能量 D.用E=12.8eV的电子去轰击基态的氢原 C.光子a能使处于n-=3能级的氢原子电离 子，可以得到两种可见光 D.处于n=3激发态的氢原子可吸收能量是 3.(2025·浙江富阳中学高二月考)如图为氢原 0.76eV的光子 子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为 乃综合提能练 测试时间：20分钟 1.62~3.11eV,以下说法正确的是(). Eev 1.(2023·河北卷)2022年8月30日，国家航天 0 局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上 9 -3.1 首次在轨获取的太阳H.谱线精细结构如图所 示.H。是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线， -13.6 其对应的能级跃迁过程为( ). A.原子跃迁到低能级后系统的势能减小 巴f末系eV B.氢原子从高能级向基态跃迁时可能发射Y -0.54 光子 -0.85 -1.51 C.处于n=2能级的氢原子可以吸收任意频率 的紫外线，并且使氢原子电离 2 -3.4 D.用能量为1L.0eV的光子激发处于基态的 A.从o©跃迁到n=2 氢原子，可使其跃迁到激发态 B.从n=5跃迁到n=2 4.氢原子能级示意图如图甲所示，已知大量处 C.从n=4跃迁到n=2 于基态的氢原子，当它们受到某种频率的光线 D.从n=3跃迁到n=2 照射后，可辐射出6种频率的光.图乙是研究 2.a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的 光电效应规律的电路图.下列说法正确的是 光电流和电压的关系如图甲所示，图乙为氢原 (). 51 重雅点手册高中物理选择性必修第三册) 光束 陶口 (2)在哪两个能级间跃迁时.所放出光子波长 EicV 最长？ -0.85 -1.51 (3)已知金属钠的截止频率为5.33×101Hz, -3.4 普朗克常量h=6.63×104J·s.请通过 -13.6 计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第 甲 一激发态过程中发出的光射金属钠板，能 A.基态的氢原子受到照射后跃迁到n=3能级 否发生光电效应 B.用这些光照射逸出功为3.34eV的金属锌， EleV 能使金属锌逸出光电子的光子频率有4种 4 -0.85 3 -1.51 C.氢原子向低能级跃迁后核外电子的动能 -3.4 减小 D.氢原子由n=4能级跃迁到n=3能级产生 -13.6 的光的波长最大 5.(多选)如图1所示为氢原子能级图，大量处于 n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐 C强基突破练 测诚时间：10分钟 射出多种不同频率的光，其中用从n=4能级 1.氢原子的能级示意图如图所示，金属钠发生光 向n=2能级跃迁时辐射的光照射图2所示 电效应的极限频率为=5.53×10Hz,普朗 光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则 克常量h=6.63×10-31J·s,1eV=1.6× 10-19J. EeV 光束 商山 (1)求金属钠的逸出功为多少eV(结果保留 22----------0 -0.85 3位有效数字). -1.51 (2)一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃 -3.4 迁时发出几种能量的光？光的能量分别是 -13.6 多少eV? 图1 图名 (3)用(2)中发出的光照射金属钠，同时加上反 A.若将滑片右移，电路中光电流不一定增大 向电场使金属钠发生光电效应释放的光电 B.若将电源反接，电路中不可能有光电流产生 子的动能减小到0，需加电场电压的最小值 C.若阴极K的逸出功为1.05eV,则用从n=4 U是多少？ 能级向一2能级跃迁时辐射的光照射，逸 EieV -0.85 出的光电子最大初动能为2.4×10J 3 -1.51 D.大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃 -3.4 迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K -13.6 发生光电效应 6.如图所示为氢原子最低的四个能级，当一群氢 原子处于n=4的能级上向低能级跃迁时： (1)有可能放出几种能量的光子？ 52重雅令手册高中物理选择性必修第三册) 射的粒子，粒子克服静电力做功，离核越近速度越小， 光，即为n=4→n=3,n=3→n=2,n=2-→n=1,C错 则电势能越大，D错误。 误：氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级后，其轨道半 3.AC【解析】由于α粒子带正电荷，而金原子核也带正 径减小，电势能减小，能级差最小，放出光子的能量最 电荷，两者之间是排斥力，受力向外，当人射的α粒子 小，根据E=h产生的电磁波的波长最长，D错误。 偏离原子核时，将沿着类似于α路径方向被排斥远离， 当入射的α粒子几乎正对金原子核时，会被原子核“反 3.B【解析】最多可放出6种频率不同的光子，属于巴耳 弹”几乎沿原路返回，沿类似于<的轨迹运动 末系的只有两种，A错谟：光子波长最长时，其频率最 4.D【解析】设α粒子的质量为m,速度为，反弹回来 小，即光子能量最小，所以放出的光子中波长最长的是 的α粒子速度大小不变，方向反向，以反弹速度方向为 n=4激发态跃迁到=3激发态时产生的，B正确：放 正方向，则动量变化量为△p=一（一0)=2w,故 出的光子能量最大的是12.75©V,故不能使逸出功为 A错误：动能为标量，大小与速度方向无关，所以动能 13eV的金属发生光电效应，C错误：处于#=2能级的 变化量△Ek一O,故B正确：极少数a粒子被反弹回来，是 氢原子，跃迁到=4能级需要吸收2.55©V能量的光 因为受到金属原子核的库仑力作用，故D正确，C错误 子，D错误 5.AB【解析】根据轨迹弯曲的方向可知，a粒子受到的 4.D【解析】玻尔的原子能级模型只能解释氢原子的光 库仑力的方向从金原子指向a粒子方向，可知a粒子 谱规律，A错误：光的能量比b光的能量小，不一定能 受到的力是斥力，故A正确：卢瑟福通过。粒子散射实 使该金属发生光电效应，B错误：一个n=5能级的氢 验提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原 原子向低能级跃迁，最多能辐射出4种光子，C错误： 子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，结合受力的 从n=5跃迁到n=1,最多可辐射出10种不同频率的 特点与轨迹的特点可知，原子核可能在③区域，故B正 光子，D正确， 确：根据α粒子散射实验可以估算原子核大小，故C错 5.C【解析】根据公式C=3,可知大量氢原子能发出三 误：α粒子受到的库仑力随α粒子与金原子核之间距离 种频率不同的光，故A错误：氢原子从=3的能级跃迁 的变化而变化，力的大小是变化的，所以α粒子不可能 到n=2的能级的能级差为一1.51eV-(一3.4)eV 做匀速圆周运动，故D错误。 1,89eV,小于从n=3的能级跃迁到n=1的能级时的 6.a粒子接近金原子核，克服库仑力做功，动能减少，电势 能级差-1.51eV-(-13.6)eV-12.09eV,根据公 能增加.当α粒子离金原子核最近时，其动能完全转化 式E=hv=En一E可知光子a的能量小于光子b的能 为电势能，由此得之m,话=，将题中数据代入可得 量，故B错误：氢原子从=3的能级跃迁到=2的能 级的能级差为E=hm=一1.51eV-(-3.4)eV= E=1.33×10-2J. 1.89eV,因为L.89eV大于1.51eV,所以光子a能使 第4节氢原子光谱和玻尔的原子模型 处于=3能级的氢原子电离，故C正确：用光子能量 【基础过关练】 是E=0.76eV的光照射处于n=3的激发态的氢原 1.ACD【解析】原子光谱为线状谱，A正确：各种原子都 子，根据公式E=h=E一E可得E=一O.81eV,由 有自己的特征谐线，B错误，C正确：对各种原子的特征 氢原子的能级图可知不可被吸收，故D错误 谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确 【综合提能练】 2B【解折】由巴耳未公式=R(安一)n=3,4, L.D【解析】H。是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线· 5…小，当=0时，有最短波长号=是-尽，当 根据一无，可知H是氢原子巴耳末系中频率最小的 3时：有最长波长，则哈=号根影。=，则巴耳 谱线，根据氢原子的能级图，利用玻尔理论中的频率条 件=E.一E,可见能级差越小，频率越低，波长越长， 末系中的最小频率与最大颗率之比为5：9，A错误： 故H对应的能级跃迁过程为从n=3跃迁到=2. 氢原子的能级中能量值最小为一13.6eV,处于n 2.D【解析】根据，一W=U可知，频率越大的截止电 1能级的氢原子可以吸收能量为13.8eV的电子的能 量，从而发生电离现象，B正确：一个处于=4能级的 压越大，所以a光的频率比b光的小，根据=二可知， 氢原子向低能级跃迁时，最多能发出3种不同频率的 频率越大时波长越小，所以a光的波长比b光的大，A 22 练习册参考答案与解析收组 错误：根据p一冬可知，单色光a的光子动量比单色光 据题意，需要跃迁辐射光子的能量大于阴极的逸出功 即可，总共存在6种向低能级跃迁辐射的光子，其中仅 b的光子动量小，B错误：根据E=,因为a光的频率 有从n=4能级向n=3能级跃迁辐射出的光子能量小 比b光的小，则a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出 于1.05eV,为0.66eV,其余5种均大于1.05eV,D 的光，则b光不可能是从n=3跃迁到n=2能级时发 错误。 出的光，C错误：用E=12.8eV的电子去复击基态的 6.(1)可能放出C=6种光子. 氢原子，有△E=E-E=12.75eV<12.80eV,可以 (2)氢原子由第4能级向第3能级跃迁时，能级差最 跃迁到第四个能级，所以能得到两种可见光，n一4跃 小，辐射的光子波长最长，加=c=E一E,解得≈ 迁到n=2,n=3跃迁到n=2,则D正确. 3.A【解析】氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能 1.88×10-6m 量减小，轨道半径减小，根据来号=m号，知电子动能 (3)氢原子放出的光子能量E=E一E,代入数据得E= 1,89eV,金属钠的逸出功W。=hw=2.3eV>E,则不 增大，则电势能减小，故A正确：从能量为0跃迁到基 能发生光电效应。 态，放出的光子能量也就是13.6eV,小于Y光子的能 【强基突破练】 量，故B错误：紫外线的能量大于3.11eV.处于n= 1.(1)金属钠的逸出功为W,==6.63×10到×5.53× 2能级的氢原子吸收紫外线后，能量不一定大于0，不 104J=2.29eV 一定能电离，故C错误：11.0V的能量不等于基态与 (2)一群处于=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出 其他能级间的能级差，所以不会发生跃迁，故D错误. 不同能量光子的数目为=C一6种，光的能量分别是 4.D【解析】基态的氢原子受到照射后跃迁到=4能 △E1=12.75eV,△E=2.55eV,△Ea=0.66eV, 级，可辐射6种频率的光，A错误：这6种频率光子的 △E1=12.09eV.△Ee=1.89eV,AEa=10.2eV 能量分别为：4跃迁到1,3跃迁到1,2跃迁到1，产生 (3)氢原子从第4能级向第2能级跃迁发出的光照射 的光子的能量分别为12.75eV、12.09eV、10.2eV,都大 金属钠时，光电子的最大初动能最小，由爱因斯坦光电 于3.34eV,都能使金属锌产生光电效应：4跃迁到2,3 效应方程得E=△E一W。,由功能关系得eU=E, 跃迁到2,4跃迁到3，产生的光子的能量分别为2.55eV、 联立解得U=0.26V L.89eV、0.66eV.都小于3.34eV,都不能使金属锌产生 第5节粒子的波动性和量子力学的建立 光电效应：所以用这些光照射逸出功为3.34eV的金属 【基础过关练】 锌，能使金属锌逸出光电子的光子频率有3种，B错 1.D【解析】德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出 谈：根据动能定理得人号-m号，R一之m心，解得 了物质波的概念，认为一切运动的实物粒子，都具有波 粒二象性，A正确，D错误：运动的微观粒子与光子一 民一等，氢原子向低能级跃迁后，变小，核外电子的 样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道，B 动能增大，C错误：光子的能量为E=v,波长为c=, 正确：波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立 解得入=管，氢原子由川=4能级跃迁到刀=3能级产生 的，但在微观高速运动的现象中是统一的，C正确， 2.A【解析】大量光子的行为表现为波动性，个别光子的 的光子能量最小，波长最长，D正确 行为往往表现出粒子性，A正确：光的波粒二象性可以 5.AC【解析】若将滑片右移，加在光电管上的正向电压 理解为：在某种场合下，光的被动性表现明显，在另一 变大，由于光电流饱和后不再增加，所以光电流有可能 种场合下光的粒子性表现明显，但两者并不矛盾，不能 增大，有可能不变，A正确：若将电源反接，加在光电管 说当光表现出波动性时，就不具有粒子性了，B错误： 上的电压变为反向电压，若电压小于遏止电压，则电路 光电效应现象表明光具有粒子性，但并没有否定光的 中有光电流产生，B错误：从n=4能级向=2能级跃 波动性，比如光子的能量用￥表示，其中￥是光子的频 迁时，辐射的光子能量为w=E:一E=2.55eV,若阴 率，C错误：光波是电磁波，具有波粒二象性，而声波是 极的逸出功为1.05©V,则逸出的光电子最大初动能为 机械波，只具有波动性，不其有粒子性，D错误， E=hw-W。=1.5eV,又已知1eV=1.602×10J. 3.ABD【解析】光的干涉，衍射现象说明光具有波动性， 进行单位转换后求得能量为2.4×10”J,C正确：根 光电效应现象说明光具有粒子性，A正确：由于光既表 23