第四章 4 氢原子光谱和玻尔的原子模型-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

高中物理选择性必修第三册（人教版） 此，荧光屏和放大镜一起分别放在图中的A、B、C、D 四个位置时，在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别 为绝大多数、少数、少数、极少数，故A、D正确。 2.BD【解析】粒子与金原子核均带正电，相互排 斥，故不可能沿轨迹c运动；a轨迹弯曲程度很大，说 明受到的库仑力很大，但α粒子离核较远，故a轨迹不 可能存在而b轨迹正确：d轨迹是α粒子正对金原子核 运动时的情况，故B、D正确。 3.ACD【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验观察到 的现象，提出原子的正电荷和几乎全部质量都集中在一 个体积很小的核上，电子绕这个核运动。所以A、C、 D正确。 提升练习 4.B【解析】电荷之间是库仑力作用，万有引力很 弱，可不计；核力是在核子之间的作用力，故B正确。 5.B【解析】电子质量远比α《粒子的质量小，所以 它对α粒子运动的影响极其微小，故B正确。 6.AD【解析】粒子穿过原子时，只有少数c粒 子发生大角度偏转的原因是原子核很小，α粒子接近原 子核的机会很小，故A正确；造成α粒子散射角度大的 原因，是在原子中极小的区域内存在对α粒子产生库仑 力的正电荷，粒子受到的斥力比较大，故B错误；卢 瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构 理论，C错误，D正确。 7.C【解析】金箔中的原子核与α粒子都带正电， α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，故 A、D错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲 线运动的条件知，曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，B 错误，C正确。 /11 8.(0V1096xn+ (片(2)86x 104m 【解析】(I)由牛顿第二定律知acF,由库仑定律 知，故布台斧，解得a合 忽略金原子内电子产生的电场的影响，由能量守恒 定律得0+7i-00+m, 解得=V20u方m =V2x9.0x10x70x2x96x102xL-L+i 6.64×1027 TI T2 -Vi096x行5. (2)设α粒子从零势能位置以速度v。对准金原子核 运动，能到达离核最近的距离为s,由能量守恒定律得 mi-04, 60 解得s=2k0 mvo _2x9.0x10x79x2x16x10Ym 6.64×10-2×(1.6×107)2 ≈4.3x10-4m。 金原子核的直径d=2s=2x4.3×104m=8.6×1014m, 所以金原子核的直径约为8.6x104m。 "4.氢原子光谱和玻尔的原子模型 基础练习 1.AD【解析】氢光谱是线状谱，是特定的若干分 立值，A正确；稀薄气体发出线状谱，高压气体发生连 续光谱，B、C错误：元素的线状谱是元素特定的光谱， 与所处的化学存在形式无关，故D正确。 2.C【解析】太阳发出的光是连续光谱，当通过温 度相对较低的太阳大气时，部分特定波长的光会被吸 收，形成吸收光谱传播到地球，故C正确。 3.CD【解析】根据光谱理论知，明线光谱与吸收 光谱都能表示元素的特点，都是元素的特征谱线，而同 一元素的线状谱与吸收光谱都是一一对应的，因此C、 D正确。 4.BD【解析】玻尔的原子模型是在核式结构模型 的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故 A错误，B正确；它的成功就在于引人了量子化理论， 缺点是仍保留过多的经典电磁理论，故C错误，D正确。 5.D【解析】因为是从高能级向低能级跃迁，所以 应放出光子，因此可排除B、C；“直接”从一能级跃 迁到另一能级，只对应某一能级差，故只能发出某一频 率的光子，故D正确。 6.AB【解析】电子的轨道半径越小，越靠近原子 核，对应氢原子能量越小，A正确；从高能级向低能级 跃迁过程中电子和原子核之间的库仑引力做正功，电势 能减小，B正确；大量处于=4能级的氢原子跃迁时能 辐射4(4)-6种频率的光，C错误；基态的氢原子若 2 吸收11.2eV光子，能量为(-13.6+11.2)eV=-2.4eV, 则此光子不能被基态的氢原子吸收，氢原子也不能发生 跃迁，D错误。 提升练习 7.ABC【解析】只要被吸收的光子能量大于或等于 n=3状态所需的电离能1.51eV即可，多余能量作为电 离后自由电子的动能，故A、B、C正确。 8.D【解析】氢原子受某种单色光的照射时跃迁到 高能态，因为能放出三种光，说明此时氢原子处在第3 能级，从第3能级跃迁到基态时放出光子的能量为E= 仁、或者E+凭。能使处于基态氢原子跃迁到第3 入1入2 能级的光子能量和第3能级与基态之间能级差相等。故 有c=c,入=入，或者c=c+c,此时A=,故 入入3 入入，入2 入+入2 D正确。 9.B【解析】处于第3能级的氢原子，其能级值为 -1.51eV,电离能为1.51eV。波长为=6.63×107m的 光子的能量E=c=6.63x10X3.0x10J=3.0×10-9J= 入 6.63×107 1.875eV,这个值大于氢原子处于第3能级时的电离 能。因此氢原子会发生电离，电离后电子的动能E= 1.875eV-1.51eV=0.365eV。选项B正确。 10.C【解析】由r=h片=E-BE*可知该原子跃迁 前后的能级差越大，对应光子的能量越大，波长越短。 由图知a对应光子能量最大，波长最短，c次之，而b 对应光子能量最小，波长最长，故C正确。 1.（)人分《②)E=大2益【解折】()电 子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动，库仑力提供向 心力，号m号，动能6m达 2,0 (2)电子在轨道上运动时的能量包括动能和电 势能。 氢原子在第1轨道上的能量E=-k+h e2 同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量E,= 2菇 >5.粒子的波动性和量子力学的建立 基础练习 1.D【解析】光在不同条件下表现出不同的行为， 其波动性和粒子性并不矛盾，A错误，D正确；光的波 动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点，B错误； 大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子 性，C错误。 2.C【解析】干涉、衍射现象表明光具有波动性， 光电效应现象表明光具有粒子性，因此任何光都具有波 粒二象性，C错误，D正确；波长越长、频率越低的光 波，干涉和衍射越容易发生，波动性越显著，频率越 高、光子的能量越大，越容易发生光电效应，粒子性越 显著，A、B正确。 3.ACD【解析】爱因斯坦的“光子说”与牛顿的 “微粒说”本质不同，A错误，由E=c可知B正确；一 束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量 的整数倍，C错误；光子不但具有波动性，而且具有粒 子性，D错误。 4.AD【解析】光的干涉、衍射说明光具有波动性。 5.D【解析】光子的能量E=hv=h号，根据入-么可 参考答案与解析。 得p=冬，D正确。 6.AC【解析】根据c=入v,E=hv,A=h即可解得光 p 的速度为EA或E,故A、C正确。 h 7.干涉衍射康普顿光电频率频率 【解析】因为干涉现象和衍射现象是波特有的属性， 故光的干涉和衍射说明光是一种波，具有波动性；光电 效应、康普顿效应表明光具有粒子性：根据E=hv可知 光的能量是由光的频率决定的，光子的能量跟其频率成 正比 8C【解析】由德布罗意波公式入么得=久，而 pamw -810'ms. 6.63x104 所以E=3m六×167x10×218x10yJ53.97x10J, 因此热中子的动能的数量级为101J,C正确。 9.B【解析】波动性越强越容易观察到明显的衍射 现象和干涉现象，电子的波长比光的波长更短，则不容 易观察到明显的衍射现象和干涉现象，B正确。 10.C【解析】根据p=mw,德布罗意波公式入=h。 可得C正确。 11.C【解析】由p=w,A-h可知德布罗意被长入= p m10×10x200m=3.32×10-4m,所以障得物的尺 h_6.63×10-34 寸为3.0×10-4m,符合发生明显衍射的条件。 12.153V【解析】根据动能定理="四，德布罗 意波长大合，P,所以联立上式得t2e53V p 提升练习 13.C【解析】单个光子的运动路径是不可预测 的，只知道落在P处的概率大，落在Q处的概率小， 因此，一个光子从狭缝通过后可能落在P处也可能落 在Q处。 14.A【解析】德布罗意波的理论是一切运动的微粒 都有一种波与之对应，即一切运动的微粒都具有波粒二 象性，A正确；抖动细绳一端，绳上的波是机械波，B 错误：物质波的波长入-么，动能与动量的关系= D V2m，动能相等的质子和电 V2mE,联立解得A=h一 子相比，质子的质量大，质子的物质波波长短，C错 误：宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，是宏观 物体的物质波波长太小的原因，D错误。 15.C【解析】300万像素的数码相机拍出的照片比 30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，这是 61第四章原子结构和波粒二象性。 4.氢原子光谱和玻尔的原子模型 基)础练)匀 知识点1光谱及光谱分析 知识点2玻尔理论 1.(多选)下列关于氢光谱的叙述，正确的： 4.(多选)关于玻尔的原子模型，下述说法 是() 正确的有（) A.从光谱上看，氢原子辐射光波的频率 A.它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说 只有若干分立的值 B.它发展了卢瑟福的核式结构学说 B.稀薄氢气通电时能发出连续谱 C.它完全抛弃了经典的电磁理论 C.炽热高压气体发光产生的是线状光谱 D.它引入了普朗克的量子理论 D.分子状态的氢光谱和原子状态的氢光：5.一个氢原子中的电子从一个半径为r,的轨 谱具有完全相同的特征 道自发地直接跃迁至另一半径为。的轨 2.太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应： 道，已知r>%,则在此过程中（) 着某些元素的特征谱线，产生这些暗线： A.原子发出一系列频率的光子 的原因是() B.原子要吸收一系列频率的光子 A.太阳表面大气层中缺少相应的元素 C.原子要吸收某一频率的光子 B.太阳内部缺少相应的元素 D.原子要辐射某一频率的光子 C.太阳表面大气层中存在相应的元素 6.(多选)如图为氢原子能 EleV 0.54 0.85 D.太阳内部存在相应的元素 级示意图的一部分，则 1.51 34 3.(多选)根据光谱的特征谱线，可以确定 下列说法正确的是() 物质的化学组成和鉴别物质，以下说法 A.电子的轨道半径越小， -13.6 第6题图 正确的是（) 对应氢原子能量越小 A.线状谱中的明线是特征谱线，吸收光 B.从高能级向低能级跃迁时，氢原子要 谱中的暗线不是特征谱线 向外放出能量，电势能减少 B.线状谱中的明线不是特征谱线，吸收： C.大量处于n=4能级的氢原子跃迁时能 光谱中的暗线是特征谱线 辐射3种频率的光 C.线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线 D.用11.2eV的光子照射，氢原子能从 都是特征谱线 n=1能级跃迁到n=2能级 D.同一元素的线状谱的明线与吸收光谱 中的暗线都是一一对应的 练 53 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 提升练)习 7.(多选)氢原子处于量子数n=3的状态： 11.玻尔理论成功地解释了氢光谱。电子绕 时，要使它的核外电子成为自由电子，吸 氢原子核运动可以看作是仅在库仑力作 收的光子能量应是（) 用下的匀速圆周运动。已知电子的电荷 A.13.6eV B.3.5 eV 量为e,电子在第1轨道运动的半径为 C.1.51eV D.0.54eV 1,静电力常量为k。 8.处于基态的一群氢原子受某种单色光的照 (1)试计算电子绕氢原子核在第1轨道 射时，只发射波长为入1、入2、入的三种单 上做圆周运动时的动能。 色光，且入1>入2>入3，则照射光的波长为 (2)玻尔认为氢原子处于不同的能量状 ( 态，对应着电子在不同的轨道上绕 A.入 B.入1+入2+入3 核做匀速圆周运动，他发现：电子 C.2 在第n轨道上运动的轨道半径rn= 入2+入3 D热 nr,其中n为量子数（即轨道序 9.一个氢原子处于第3能级，当外面射来一 号)。根据经典电磁理论，电子在第 个波长为6.63×107m的光子时() n轨道运动时，氢原子的能量E。为 A.氢原子不吸收这个光子 电子动能与“电子一原子核”这个 B.氢原子会发生电离，电离后电子的动 系统电势能的总和。理论证明，系 能约是0.36eV 统的电势能E,和电子绕氢原子核 C.氢原子会发生电离，电离后的动能为0 做圆周运动的半径r存在关系：E D.氢原子吸收这个光子后跃迁到更高能级 10.如图所示是某原子的能级 -k(以无穷远为电势能零点)。根 图，a、b、c为原子跃迁 据上述条件求电子在第n轨道运动 所发出的三种波长的光。 第10题图 时氢原子的能量En的表达式。（用 在下列该原子光谱的各选项中，谱线从 n、e、r和k表示) 左向右的波长依次增大，则正确的是 A B C D 54)练