课时作业18 氢原子光谱和波尔的原子模型（Word练习）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版）

课时作业（十八）　氢原子光谱和波尔的原子模型 [基础达标练] 1.白炽灯发光产生的光谱是(　　) A.明线光谱　　　　　　　B．连续光谱 C.原子光谱 D．吸收光谱 解析：选B　白炽灯发光产生的光谱是炽热的灯丝发射的连续光谱，故B正确，ACD错误。 2.（多选）下列关于原子光谱的说法正确的是(　　) A.原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的 B.不同的谱线分布对应不同的元素 C.不同的谱线对应不同的发光频率 D.利用光谱分析不可以准确确定元素的种类 解析：选ABC　ABC.原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，不同的谱线分布对应不同的元素，不同的谱线对应不同的发光频率，故ABC正确；D.可以利用光谱分析准确确定元素的种类，故D错误。故选ABC。 3.（多选）关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是(　　) A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱 C.进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能用连续谱 D.观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成 解析：选BC　A．太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续谱，A错误；B.煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱是线状谱，B正确；C.进行光谱分析时，要利用原子的特征谱线即线状谱，不能用连续谱，C正确；D.由于月亮自身不会发光，只是反射了太阳光，因此无法用光谱分析确定月亮的化学组成，D错误。故选BC。 4.对于卢瑟福的原子模型，如果根据经典物理学分析，会得出与事实不相一致的推论是(　　) A.原子十分稳定，原子光谱是连续谱 B.原子十分稳定，原子光谱是线状谱 C.原子很不稳定，原子光谱是连续谱 D.原子很不稳定，原子光谱是线状谱 解析：选C　根据经典电磁理论，从卢瑟福原子模型可以得到的推论是原子很不稳定，原子光谱是连续谱，C正确，ABD错误；故选C。 5.1911年卢瑟福提出原子核式模型，这一模型与经典物理理论之间存在着尖锐矛盾，玻尔着眼于原子的稳定性，于1913年提出原子结构的玻尔理论，第一个将量子概念应用于原子现象的理论。（可见光的能量范围约为1.62 eV～3.11 eV）下列说法错误的是(　　) A.玻尔理论成功的解释了氢原子光谱的实验规律，但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象 B.一群处于 的氢原子向基态跃迁时最多辐射6种光子 C.大量处于基态的氢原子被光子能量为 的光照射后处于激发态，这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出4种可见光 D.处于基态的氢原子可吸收 的光子 解析：选C　A．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，对于稍微复杂一点的原子如氦原子，波尔理论就无法解释它的光谱现象，故A正确，不符合题意； B.一群处于 的氢原子向基态跃迁时，可由 跃迁到 、可由 跃迁到 、可由 跃迁到 、可由 跃迁到 、可由 跃迁到 、可由 跃迁到 ，最多辐射光子的种类为6，故B正确，不符合题意； C.大量处于基态的氢原子被光子能量为 的光照射后处于激发态，能跃迁到 的激发态上，这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种可见光，故C错误，符合题意； D.处于基态的氢原子可吸收超过13.6 eV的光子，吸收后能脱离原子核的约束成为自由电子，所以可以吸收14 eV的光子，故D正确，不符合题意。 故选C。 6.根据玻尔的原子理论，下列说法中正确的是(　　) A.氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减小 B.氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子吸收一定频率的光子 C.核外电子绕核运动的轨道是任意的，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射 D.玻尔的原子理论成功地解释了所有原子光谱现象，说明了不同元素的原子具有不同特征谱线的原因 解析：选A　AB.根据玻尔理论，氢原子处于n能级的能量为En＝＝E1(n＝1，2，3，...) 核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减小，减小的能量以光子的形式辐射出去，故A正确，B错误； C.根据玻尔的理论，电子只能在特定轨道上运动，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射，故C错误；D.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱现象，但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象。这说明，玻尔理论还没有完全揭示微观粒子的运动规律。故D错误；故选A。 7.（多选）关于对巴耳末公式＝R∞(n＝3，4，5，…)的理解，正确的是(　　) A.此公式只适用于氢原子发光的一个线系 B.公式中的n可以是任意数，故氢原子发光的波长是任意的 C.公式中的n是大于等于3的正整数，所以氢原子光谱不是连续的 D.该公式包含了氢原子的所有光谱线 解析：选AC　AD.巴耳末公式是分析氢原子的谱线得到的一个公式，它只反映氢原子谱线的一个线系，故A正确，D错误； BC.公式中的n只能取不小于3的正整数，所以氢原子光谱不是连续的，故B错误，C正确。故选AC。 8.如图所示为氢原子部分能级示意图。现有大量处于激发态 能级的氢原子，向较低能级跃迁时，会放出不同频率的光子。已知某锌板发生光电效应的逸出功为3.34 eV。下列正确的是(　　) A.共有5种不同频率的光子放出 B.从n＝5能级跃迁到n＝1能级放出的光子波长最长 C.从n＝4能级跃迁到n＝3能级放出的光子波长等于n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子波长 D.放出的所有光子照射该锌板，逸出光电子初动能的最大9.72eV 解析：选D　A．大量处于激发态n＝5能级的氢原子，向较低能级跃迁时放出的光子种类为N＝C＝10种A错误； B.从n＝5能级跃迁到n＝1能级放出的光子频率最高波长最短，B错误； C.从n＝4能级跃迁到n＝3能级放出的光子与n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子能量不同波长也不同，C错误； D.从n＝5能级跃迁到n＝1能级放出的光子能量最大，其能量为－0.54eV－(－13.6eV)＝13.06eV 照射锌板时逸出光电子初动能的最大，由光电效应方程可知逸出光电子初动能的最大为Ek＝hν－W0＝13.06 eV－3.34 eV＝9.72 eV D正确； 故选D。 9.关于玻尔理论的局限性，下列说法中正确的是(　　) A.玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的 B.玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论 C.玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃迁的概念 D.玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是使玻尔理论陷入局限性的根本原因 解析：选B　A．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，故A错误；BCD.玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但是由于过多保留了经典粒子的观念，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，故B正确，CD错误。故选B。 [能力提升练] 10.利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是(　　) A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分 B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分 C.高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分 D.同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系 解析：选B　A．由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误； B.某种物质发光的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱对照，即可确定物质的组成成分，B正确； C.高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，C错误； D.某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。 11.依据玻尔的原子模型可知，电子是在量子化能级的轨道上绕着原子核高速运转的粒子，这些能级以主量子数n＝1，2，3，…来描述，电子只能存在于这些状态中，并且也只能在这些状态中转移。其中电子从n≥3的能级直接转移到n＝2的能级发出的谱线称为巴耳末系，并以连续的希腊字母命名：n＝3至n＝2称为巴耳末－α或H－α，n＝4至n＝2称为H－β，n＝5至n＝2称为H－γ，依此类推。氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是(　　) A.用13 eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁并辐射出巴耳末系的谱线 B.一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出2种巴耳末系的谱线 C.用光子能量介于10 eV～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种 D.氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时产生的光子a与从n＝5能级跃迁到n＝2能级时产生的光子b的频率之比为286∶255 解析：选C　A．电子从n≥3的能级直接转移到n＝2的能级发出的谱线称为巴耳末系，从基态跃迁到n＝2能级不属于巴耳末系的谱线，故A错误； B.一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可直接跃迁到n＝2能级或者先跃迁到n＝3能级再跃迁到n＝2能级，但由于只有一个原子，因此只能出现一种情况，故B错误； C.基态吸收该范围内的光子后能到达的能量数值范围为 Emin＝(－13.6＋10)eV＝－3.6 eV Emax＝(－13.6＋12.9)eV＝－0.7 eV 因此符合的能级有n＝2，n＝3，n＝4三种，故C正确。 D.根据E＝hν 所以从n＝4能级跃迁到n＝2能级时产生的光子a与从n＝5能级跃迁到n＝2能级时产生的光子b的频率之比为＝＝ 故D错误。故选C。 12.图示为几种金属的逸出功和氢原子能级图。现有大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，结合图表信息可知(　　) 金属 钨 钙 钾 铷 W/eV 4.54 3.20 2.25 2.13 A.铷的极限频率大于钙的极限频率 B．氢原子跃迁时对外辐射连续光谱 C. n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射钨发生光电效应的最大初动能为7.55eV D．氢原子辐射的光有4种频率能使钨发生光电效应 解析：选C　A．根据极限频率与逸出功的关系W＝hν0 铷的逸出功小于钙的逸出功，故铷的极限频率也要小于钙的极限频率，故A错误； B．氢原子跃迁时对外辐射的不是连续光谱，是线状谱，故B错误； C．n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光的能量为E＝－1.51－(13.6)eV＝12.09eV Ek0＝E－W＝12.09－4.54eV＝7.55eV故C正确； D．要是钨发生光电效应，光子的能量要大于等于逸出功，由能级图可知，只有n＝4到n＝1、n＝3到n＝1、n＝2到n＝1这三种跃迁产生的光子能使钨发生光电效应，故D错误。故选C。 13.（多选）巴耳末公式＝R∞(n＝3、4、5…)可以求出氢原子在可见光区的四条光谱线的波长λ。后来的科学家把巴尔末公式中的2换成了1和3计算出了红外区和紫外区的其他谱线的波长。这些公式与玻尔理论的跃迁公式hν＝E1，对氢原子光谱的解释完全相符。已知波长从长到短的顺序是：红外线、红橙黄绿蓝靛紫可见光、紫外线，下列说法正确的是(　　) A．巴尔末公式表示的是电子从高能级向量子数为2的低能级跃迁时发出的光谱线波长 B．巴尔末公式表示的是电子从量子数为2的低能级向高能级跃迁时发出的光谱线波长 C.若把巴尔末公式中的2换成1则能够计算出紫外光区的谱线波长 D．可以通过玻尔理论推导出巴尔末公式，计算得出里德伯常量R∞＝，E1是基态能量 解析：选ACD　AB.因在玻尔理论的跃迁公式hν＝＝E1 中，若m＝2即变形为巴尔末公式＝R∞(n＝3、4、5…)的形式，则巴尔末公式表示的是电子从高能级向量子数为2的低能级跃迁时发出的光谱线波长，选项A正确，B错误；C.若把巴尔末公式中的2换成1则计算所得的λ的值减小，即得到的是波长小于可见光的紫外光区的谱线波长，选项C正确； D．对比两式hν＝＝E1 ＝R∞(n＝3、4、5……) 可得R∞＝－(E1<0) 选项D正确。 故选ACD。 14.大量处于n＝5激发态的氢原子跃迁时会辐射出不同频率的光子，若这些光子照射到逸出功为3.26 eV的光电管上，如图所示，电流表中指针会发生偏转。求： (1)大量处于n＝5激发态的氢原子跃迁时最多能发出多少种频率不同的光子； (2)辐射光子的最大能量； (3)若改变滑动变阻器的阻值，使得电流表恰好无示数，电压表的示数是多少。 　 解析：(1)大量氢原子从n＝5激发态跃迁，最终都会跃迁到n＝1的基态，但路径不同，辐射出的光子能量不同，可能辐射出的光子能量共计C＝10（种） (2)频率最大的光子即能极差最大时辐射出的光子，即从n＝5直接跃迁到n＝1，辐射光子能量hν＝0.54eV－(－13.6eV)＝13.06eV (3)若用此光照射到逸出功为3.26eV的光电管上，逸出光电子最大初动能Ek＝hν－W0＝13.06eV－3.26eV＝9.8eV 要遏制具有最大初动能的光子，根据Ek＝eUc 得需要的反向遏止电压Uc＝＝9.8V 答案：(1)10种　(2)13.06 eV (3)9.80 V 学科网（北京）股份有限公司 $