周周练07 第四章原子结构和波粒二象性 第3-4节物理人教版选择性必修第三册

2025-2026学年高二物理（选择性必修3）周周练 第四章 周练07原子结构和波粒二象性 第3-4节 （时间:75分钟 分数：100分） 一、选择题(本题共17小题，共68分。其中1～12题为单选题，每小题4分；13--17题为多选题， 每小题4分，漏选得2分，错选得0分) 1．下列说法不正确的是（    ） A．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性的一面 B．波尔提出电子的轨道是量子化的，轨道半径越小，能量越低，动能越小 C．卢瑟福提出了原子核式结果模型 D．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转判断它的本质是带负电的粒子流 本题选不正确的故选B。 2．如图所示是英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔的实验装置下列关于该实验的描述正确的是（　　） A．粒子轰击金箔的实验不需要在真空条件下完成 B．该实验揭示了原子有核式结构 C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后发生大角度偏转 D．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 3．下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（    ） A．甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是非晶体 B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好 C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的 D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低 4．氢原子的可见光谱线图如图所示，氢原子的发射光谱只有一些分立的亮线，氢原子只能释放或吸收特定频率的光子，玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律。和氢原子一样，各种原子都有其独特的光谱，在研究太阳光谱时，发现它的连续光谱中有许多暗线，这是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱，吸收光谱中的暗线对应发射光谱中的亮线。下列说法正确的是（　　） A．玻尔理论可以解释各种原子的光谱 B．大量氢原子发出的光谱为连续光谱 C．光谱分析不能鉴别物质和确定物质的组成成分 D．同一元素的发射光谱和吸收光谱的特征谱线相同 5．如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（    ） A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷 B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的 C．不同材料发出的阴极射线的比荷不同 D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等 6．E1为氢原子基态能量的绝对值，h为普朗克恒量，c是真空中的光速，当氢原子在最低的三个能级之间跃迁时，氢原子发射光子的波长可能值是（　　） A． B． C． D． 7．如图甲为氢原子光谱示意图，图乙为氢原子部分能级示意图。图甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线为氢原子从能级向能级跃迁时产生的。已知可见光的光子能量范围为。下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量比对应的光子能量大 B．可能是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 C．若氢原子从能级向能级跃迁，则辐射出的光属于红外线 D．若氢原子从能级向能级跃迁，则需要吸收10.2eV的能量 8．如图为氢原子的能级图。用某种频率的单色光照射大量处于基态的氢原子，可辐射出a、b、c三种不同频率的光，它们的频率关系。若用光b照射某种金属时恰能发生光电效应，下列判断正确的是（　　） A．氢原子最高可跃迁至能级 B．氢原子从能级跃迁到能级辐射出光a C．用光c照射该种金属，一定能发生光电效应 D．用光a照射该种金属，产生光电子的最大初动能为 9．氢原子能级示意图如图所示。光子能量在的光为可见光。要使处于基态（）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，可以给氢原子提供的能量为（　　） A． B． C． D． 10．氢原子能级图如图所示，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射光照射逸出功为2.25eV的光电管。下列判断正确的是（　　） A．能使光电管发生光电效应的光有3种 B．所有光电子中最大初动能为10.5eV C．氢原子从n＝4能级跃迁至基态时发出的光波长最长 D．若要使光电流为0，至少需给光电管加12.75V的反向电压 11．如图所示为氢原子的能级图，当一群氢原子从n＝3能级向低能级跃迁时，共辐射出三种不同频率的光子，光子的频率分别为ν1、ν2、ν3，且ν1>ν2>ν3，则下列说法正确的是(　　) A． B．ν1＝ν2＋ν3 C．从n＝3能级跃迁到n＝2能级，辐射出的光子频率为ν1 D．辐射出频率为ν1的光子后的氢原子的电势能比辐射出频率为ν2的光子后的氢原子的电势能大 12．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极由逸出功的金属钙制成。图乙是汞原子的能级图，用汞原子跃迁发出的光子照射阴极，下列说法正确的是（　　）    A．大量能级的汞原子向低能级跃迁时只能发出4种频率的光 B．从能级跃迁到基态发出的光子波长最长 C．从能级跃迁到能级发出的光子能使金属钙发生光电效应 D．用大量能级跃迁发出的光子照射，要使微安表示数为0，滑片P应向a端移动 13．下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是（　　） A．光谱包括发射光谱、连续光谱、线状谱、原子光谱、吸收光谱五种光谱 B．往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱 C．光谱分析可以精确分析物质中所含元素 D．各种原子的发射光谱都是线状谱 14．如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是（　　） A．a元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素 15．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．图甲是粒子散射实验示意图，当显微镜在中A、B、C、D的A位置时荧光屏上接收到的粒子数最多 B．图乙是氢原子的能级示意图，一个氢原子从能级向低能级跃迁，最多能产生6种频率的光子 C．图丙是光电效应实验示意图，当光照射锌板时验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是负电荷 D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性 16．如图所示为氢原子的能级图．大量处于基态的氢原子在一束光的照射下发生跃迁后能产生6条谱线，其中有3条可使某金属发生光电效应．已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列有关描述正确的是 A．氢原子的能级是分立的，6条谱线中有2条谱线在可见光范围内 B．入射光束中光子的能量为10.2eV才能实现题中的跃迁情况 C．该金属的逸出功小于2.55eV D．若改用12.7eV的电子撞击氢原子使之跃迁后所辐射出的光也能使该金属发生光电效应 17．如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为 三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则（　　） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 W/eV /1014Hz 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得 ， B．若 光为绿光， 光可能是蓝光 C．若 光光子能量为0.66eV，照射某一个处于 激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光 D．若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于 激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离 二、解答题（本题3小题，共32分） 18．（10分）观察图片回答下列问题： (1)用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长展开，得到光的波长和强度分布的记录，即光谱。观察图甲中的几种光谱，有什么发现？ (2)实验发现，稀薄气体状态的各种原子的发光光谱都是线状的，而且不同原子的亮线位置不同，如图乙，这说明了什么？ (3)图丙是氢原子的可见光光谱，1885年，巴耳末由这几条谱线总结出一个公式：，其中n＝3，4，5，…，实验测得。请验证此公式是否正确？ (4)根据经典电磁理论，电子绕核运动会辐射电磁波，因而电子绕核转动的能量不断地被电磁波带走。据此分析原子是否能稳定存在？ (5)根据经典电磁理论，电子辐射电磁波的频率就是它绕核运动的频率，据此分析原子辐射的光谱有什么特征？与原子光谱比较可以发现什么？ 19．（10分）已知氢原子的能级公式为，其中基态能级，、2、3…，现有一群氢原子处于的激发态，它们自发地向低能级跃迁。已知普朗克常量，真空中的光速。 （1）这群氢原子可辐射出几种不同频率的光子？ （2）求辐射的光子波长的最大值（结果保留两位有效数字）； （3）图中a、b、c分别表示氢原子的三种跃迁，试推导相应辐射光子的波长、与的关系。 20．（12分）氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m，En=，rn=n2r1，求氢原子处于n=4激发态时：(电子的质量m=0.9×10-30kg) （1）原子系统具有的能量； （2）电子在轨道上运动的动能； （3）电子具有的电势能； （4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二物理（选择性必修3）周周练 第四章 周练07原子结构和波粒二象性 第3-4节 （时间:75分钟 分数：100分） 一、选择题(本题共17小题，共68分。其中1～12题为单选题，每小题4分；13--17题为多选题， 每小题4分，漏选得2分，错选得0分) 1．下列说法不正确的是（    ） A．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性的一面 B．波尔提出电子的轨道是量子化的，轨道半径越小，能量越低，动能越小 C．卢瑟福提出了原子核式结果模型 D．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转判断它的本质是带负电的粒子流 【答案】B 【详解】A．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，前者表明光子具有能量，后者表明光子具有能量之外还具有动量，故A正确； B．电子的轨道半径越小，越靠近原子核，对应氢原子能量越小，而库仑力提供向心力可知半径小时对应的圆周运动的线速度大，动能越大，故B错误； C．卢瑟福进行了α粒子散射实验后，根据实验的现象提出，原子只能由位于原子中心的原子核和核外的电子组成，原子核应集中大部分的质量及正电荷，由此提出了原子核式结构，故C正确； D．1897年，英国物理学家汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷，故D正确。 本题选不正确的故选B。 2．如图所示是英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔的实验装置下列关于该实验的描述正确的是（　　） A．粒子轰击金箔的实验不需要在真空条件下完成 B．该实验揭示了原子有核式结构 C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后发生大角度偏转 D．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 【答案】B 【详解】A．为了避免其它原子的影响，粒子轰击金箔的实验需要在真空条件下完成，故A错误； B．粒子的散射实验说明原子中绝大部分是空的，揭示了原子具有核式结构，故B正确； C．粒子的散射实验观测到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，故C错误； D．通过该试验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，同时否定了汤姆孙原子模型，故D错误。 故选B。 3．下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（    ） A．甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是非晶体 B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好 C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的 D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低 【答案】B 【详解】A．甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是晶体，故A错误； B．由乙图中的毛细现象可知，左细管材料与水是浸润的，右细管材料与水是不浸润的，用右细管的材料制作防水衣效果好，故B正确； C．丙图为粒子散射实验现象，实验现象中只有极少量的粒子发生较大角度的偏转，所以J运动轨迹所占的比例是最少的，故C错误； D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能不变，所以容器内气体的温度不变，故D错误。 故选B。 4．氢原子的可见光谱线图如图所示，氢原子的发射光谱只有一些分立的亮线，氢原子只能释放或吸收特定频率的光子，玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律。和氢原子一样，各种原子都有其独特的光谱，在研究太阳光谱时，发现它的连续光谱中有许多暗线，这是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱，吸收光谱中的暗线对应发射光谱中的亮线。下列说法正确的是（　　） A．玻尔理论可以解释各种原子的光谱 B．大量氢原子发出的光谱为连续光谱 C．光谱分析不能鉴别物质和确定物质的组成成分 D．同一元素的发射光谱和吸收光谱的特征谱线相同 【答案】D 【详解】A．玻尔理论只能解释氢原子光谱，选项A错误； B．大量氢原子发出的光谱为线状光谱，选项B错误； C．光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，选项C错误； D．同一元素的发射光谱和吸收光谱的特征谱线相同，选项D正确。 故选D。 5．如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（    ） A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷 B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的 C．不同材料发出的阴极射线的比荷不同 D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等 【答案】A 【详解】A．本实验可通过在金属板D1、D2之间加上磁场或电场，根据阴极射线的偏转以及打在荧光屏上的荧光位置，确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷，故A正确； B．阴极射线是阴极受热后，原子的核外电子受激发而发射出的电子，故B错误； CD．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，故不同材料发出的阴极射线的比荷相同，阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷相差很大，故CD错误。 故选A。 6．E1为氢原子基态能量的绝对值，h为普朗克恒量，c是真空中的光速，当氢原子在最低的三个能级之间跃迁时，氢原子发射光子的波长可能值是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】基态的氢原子能量为﹣E1，n=2能级的原子能量为﹣，n=3能级的原子能量为﹣，根据 得从第三能级跃迁到第二能级 从第三能级跃迁到第一能级 从第二能级跃迁到第一能级 故C正确，ABD错误。 故选C。 7．如图甲为氢原子光谱示意图，图乙为氢原子部分能级示意图。图甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线为氢原子从能级向能级跃迁时产生的。已知可见光的光子能量范围为。下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量比对应的光子能量大 B．可能是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 C．若氢原子从能级向能级跃迁，则辐射出的光属于红外线 D．若氢原子从能级向能级跃迁，则需要吸收10.2eV的能量 【答案】C 【详解】A．谱线的波长最长，频率最小，能量最小，故对应的光子能量比对应的光子能量大，A错误； B．由图可知，四条谱线中谱线的波长最短，频率最大，而氢原子从高能级向能级跃迁产生的光子中，从能级向能级跃迁时产生的光子能量最小，其波长最长，频率最小，B错误； C．氢原子从能级向能级跃迁时发出的光子的能量为 此能量小于可见光的能量范围，故此光属于红外线，C正确； D．若氢原子从能级向能级跃迁，释放出能量为10.2eV的光子，D错误。 故选C。 8．如图为氢原子的能级图。用某种频率的单色光照射大量处于基态的氢原子，可辐射出a、b、c三种不同频率的光，它们的频率关系。若用光b照射某种金属时恰能发生光电效应，下列判断正确的是（　　） A．氢原子最高可跃迁至能级 B．氢原子从能级跃迁到能级辐射出光a C．用光c照射该种金属，一定能发生光电效应 D．用光a照射该种金属，产生光电子的最大初动能为 【答案】D 【详解】A．大量氢原子可辐射出三种不同频率的光，根据 可得氢原子最高可跃迁至能级，故A错误； B．根据 由得知，氢原子由能级跃迁到、由能级跃迁到、由能级跃迁到分别射出光a、b、c，故B错误； C．用光b照射该金属时恰能发生光电效应，则该种金属逸出功为 因为，所以用光c照射该种金属，不能发生光电效应，故C错误； D．用光a照射该种金属，根据爱因斯坦光电效应方程可得产生光电子的最大初动能为 故D正确。 故选D。 9．氢原子能级示意图如图所示。光子能量在的光为可见光。要使处于基态（）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，可以给氢原子提供的能量为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】氢原子从高能级向基态跃迁时，所辐射光子能量最小值为 因此可见要产生可见光，氢原子吸收能量后最起码要跃迁到n>2能级。 当激发后跃迁到n=3能级 因此可以给基态氢原子提供12.09eV能量，使其激发到n=3能级。 当激发后跃迁到n=4能级 因此可以给基态氢原子提供12.75eV能量，使其激发到n=4能级。 故ABC错误， D正确。 故选D。 10．氢原子能级图如图所示，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射光照射逸出功为2.25eV的光电管。下列判断正确的是（　　） A．能使光电管发生光电效应的光有3种 B．所有光电子中最大初动能为10.5eV C．氢原子从n＝4能级跃迁至基态时发出的光波长最长 D．若要使光电流为0，至少需给光电管加12.75V的反向电压 【答案】B 【详解】A. 能级差大于等于2.25eV的跃迁能使光电管发生光电效应，其中有4→1，3→1，2→1，4→2，即共有4种，选项A错误； B. 因从4→1的跃迁中对应的光子能量最大，最大值为（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV，则产生光电子的最大初动能为12.75eV -2.25eV=10.5eV，选项B正确； C. 氢原子从n＝4能级跃迁至基态时发出的光子的能量最大，频率最大，波长最短，选项C错误； D. 因为射出光电子的最大初动能为10.5eV，则若要使光电流为0，至少需给光电管加10.5V的反向电压，选项D错误。 故选B。 11．如图所示为氢原子的能级图，当一群氢原子从n＝3能级向低能级跃迁时，共辐射出三种不同频率的光子，光子的频率分别为ν1、ν2、ν3，且ν1>ν2>ν3，则下列说法正确的是(　　) A． B．ν1＝ν2＋ν3 C．从n＝3能级跃迁到n＝2能级，辐射出的光子频率为ν1 D．辐射出频率为ν1的光子后的氢原子的电势能比辐射出频率为ν2的光子后的氢原子的电势能大 【答案】B 【详解】（1）由玻尔的跃迁理论可知，电子在定态能级间跃迁时，放出或吸收光子的能量．所以，，，所以，A错误，B正确； （2）由可知，能级差越大，产生的光子的频率越大，所以频率为的光子是电子从n=3跃迁到n=1的结果； （3）电子从n=3跃迁到n=1，辐射出频率为的光子；电子动n=2跃迁到n=1，辐射出频率为的光子．两种结果后，氢原子中电子处于同一定态能级上（n=1），两氢原子的电势能相等，D选项错误． 12．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极由逸出功的金属钙制成。图乙是汞原子的能级图，用汞原子跃迁发出的光子照射阴极，下列说法正确的是（　　）    A．大量能级的汞原子向低能级跃迁时只能发出4种频率的光 B．从能级跃迁到基态发出的光子波长最长 C．从能级跃迁到能级发出的光子能使金属钙发生光电效应 D．用大量能级跃迁发出的光子照射，要使微安表示数为0，滑片P应向a端移动 【答案】D 【详解】A．大量能级的汞原子向低能级跃迁时只能发出 频率的光，故A错误； B．由公式 可知光的能量越小，光的波长越长，结合能级图容易知道并不是从能级跃迁到基态发出的光子的能量最小，所以从能级跃迁到基态发出的光子波长不是最长的，故B错误； C．由 可知从能级跃迁到能级发出的光子的能量为2.80eV，小于金属钙的逸出功，所以不能使金属钙发生光电效应，故C错误； D．大量能级跃迁发出的光子照射，当滑片P应向a端移动，有O点电势比a点的高，所以这时加在光电管的电压为反向电压，即K极加正极。所以有可能使得微安表示数为0，故D正确。 故选D。 13．下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是（　　） A．光谱包括发射光谱、连续光谱、线状谱、原子光谱、吸收光谱五种光谱 B．往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱 C．光谱分析可以精确分析物质中所含元素 D．各种原子的发射光谱都是线状谱 【答案】BCD 【详解】AD．光谱包括发射光谱和吸收光谱两种，其中发射光谱分为连续谱和线状谱，线状谱和吸收光谱都能体现不同原子的特征，称为原子光谱，各种原子的发射光谱都是线状谱，故A错误，D正确； B．往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱，故B正确； C．光谱分析可以精确分析物质中所含元素，故C正确。 故选BCD。 14．如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是（　　） A．a元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素 【答案】BD 【详解】各种原子的发射光谱都是线状谱，都有一定的特征，也称特征谱线。由甲、乙两图可知，此光谱是由a与c元素的线状谱叠加而成的，因此通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是b、d元素，故AC错误，BD正确。 故选BD。 15．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．图甲是粒子散射实验示意图，当显微镜在中A、B、C、D的A位置时荧光屏上接收到的粒子数最多 B．图乙是氢原子的能级示意图，一个氢原子从能级向低能级跃迁，最多能产生6种频率的光子 C．图丙是光电效应实验示意图，当光照射锌板时验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是负电荷 D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性 【答案】AD 【详解】A．图甲是粒子散射实验示意图，由粒子散射实验现象知，当显微镜在A位置时荧光屏上接收到的粒子数最多，故A正确； B．图乙是氢原子的能级示意图，一个氢原子从能级向低能级跃迁，最多能产生3种频率的光子，故B错误； C．图丙是光电效应实验示意图，当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转，电子逸出，则此时验电器的金属杆带的是正电荷，故C错误； D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性，故D正确。 故选AD。 16．如图所示为氢原子的能级图．大量处于基态的氢原子在一束光的照射下发生跃迁后能产生6条谱线，其中有3条可使某金属发生光电效应．已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列有关描述正确的是 A．氢原子的能级是分立的，6条谱线中有2条谱线在可见光范围内 B．入射光束中光子的能量为10.2eV才能实现题中的跃迁情况 C．该金属的逸出功小于2.55eV D．若改用12.7eV的电子撞击氢原子使之跃迁后所辐射出的光也能使该金属发生光电效应 【答案】AD 【详解】跃迁后能产生6条谱线说明处于基态的氢原子被激发到了第4能级，因此入射光束中光子的能量为，从第4能级向低能级跃迁时其中有2条是巴尔末系的，因此有2条谱线在可见光范围内，又由能级图知其能量是不连续的，是分立的，A项正确，B项错误；能发生光电效应的3条谱线是从第4、3、2能级向基态跃迁产生的，其中能量最小的为E2−E1=10.2eV，而由第4能级向第2能级跃迁的能量为是不能发生光电效应的，表明该金属的逸出功大于2.55eV，小于10.2eV，C项错误；因12.7eV>12.09eV>10.2eV的电子撞击氢原子，可将部分能量传给氢原子使之跃迁，它在辐射时产生的光可使该金属发生光电效应，故D项正确． 17．如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为 三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则（　　） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 W/eV /1014Hz 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得 ， B．若 光为绿光， 光可能是蓝光 C．若 光光子能量为0.66eV，照射某一个处于 激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光 D．若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于 激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离 【答案】BCD 【详解】A．光电子从K极逸出，A极板带正电，所以图甲所示为正向电压，不能测得 ，，故A错误； B．a、b对应遏止电压，c对应遏止电压，根据 又 解得 所以若b光为绿光，c光可能是蓝光，故B正确； C．根据氢原子的能级图，3、4能级差为 若 光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子能跃迁到能级，最多可以产生3种不同频率的光，故C正确； D．根据图中数据 可知若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于 激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离，故D正确。 故选BCD。 二、解答题（本题3小题，共32分） 18．（10分）观察图片回答下列问题： (1)用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长展开，得到光的波长和强度分布的记录，即光谱。观察图甲中的几种光谱，有什么发现？ (2)实验发现，稀薄气体状态的各种原子的发光光谱都是线状的，而且不同原子的亮线位置不同，如图乙，这说明了什么？ (3)图丙是氢原子的可见光光谱，1885年，巴耳末由这几条谱线总结出一个公式：，其中n＝3，4，5，…，实验测得。请验证此公式是否正确？ (4)根据经典电磁理论，电子绕核运动会辐射电磁波，因而电子绕核转动的能量不断地被电磁波带走。据此分析原子是否能稳定存在？ (5)根据经典电磁理论，电子辐射电磁波的频率就是它绕核运动的频率，据此分析原子辐射的光谱有什么特征？与原子光谱比较可以发现什么？ 【答案】(1)最上一条是连续谱，其他几条则既有线状分立谱又有连续谱。 (2)气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的。 (3)验证过程见解析 (4)据此分析得出原子不能稳定存在，但事实并非如此，原子是个很稳定的系统。 (5)据此分析得出大量原子发光的光谱应该是包含一切频率的连续光谱。但事实上原子光谱是由一些不连续的亮线组成的分立的线状谱，说明经典物理学不能解释原子世界的现象。 【详解】（1）有些光谱是一条条的亮线，叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱。有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，叫作连续谱。最上一条是连续谱，其他几条则既有线状分立谱又有连续谱。 （2）气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此，这些亮线称为原子的特征谱线。 （3）时，有 则； 时，有 则； 时，有 则； 时，有 则 上述结果均非常接近各谱线对应的波长，故公式经过验证是正确的。 （4）随着能量的减少，电子绕核运动的轨道半径也应减小，最后电子会坠落到原子核上。由此判断，电子绕核转动这个系统即原子应是不稳定的。但事实并非如此，原子是个很稳定的系统。 （5）随着绕核运动轨道半径的不断变化，电子运动的频率也要不断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就应该是包含一切频率的连续光谱。然而，事实上原子光谱是由一些不连续的亮线组成的分立的线状谱。尽管经典物理学可以很好地应用于宏观物体，但它不能解释原子世界的现象。 19．（10分）已知氢原子的能级公式为，其中基态能级，、2、3…，现有一群氢原子处于的激发态，它们自发地向低能级跃迁。已知普朗克常量，真空中的光速。 （1）这群氢原子可辐射出几种不同频率的光子？ （2）求辐射的光子波长的最大值（结果保留两位有效数字）； （3）图中a、b、c分别表示氢原子的三种跃迁，试推导相应辐射光子的波长、与的关系。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）设一群氢原子处于的激发态，自发跃迁时可辐射出N种不同频率的光子，则有 解得 （2）氢原子从向能级跃迁时辐射出的光子能量最小，波长最大。则有 解得 （3）氢原子在三种跃迁a、b、c所辐射的光子能量分别记作、、，它们满足 所以有 20．（12分）氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m，En=，rn=n2r1，求氢原子处于n=4激发态时：(电子的质量m=0.9×10-30kg) （1）原子系统具有的能量； （2）电子在轨道上运动的动能； （3）电子具有的电势能； （4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种。 【答案】（1）-0.85eV；（2）0.85eV；（3）-1.7eV；（4）六种 【详解】（1）由题意得 （2）由题意得轨道半径为 又有 可得动能为 （3）由于有 E4=Ek4+EP4 所以电势能为 EP4=E4-Ek4=-1.7eV （4）最多有六种，既：4→3；3→2；2→1；4→2；4→1；3→1。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二物理（选择性必修3）周周练 第四章 周练07原子结构和波粒二象性 第3-4节 （时间:75分钟 分数：100分） 一、选择题(本题共17小题，共68分。其中1～12题为单选题，每小题4分；13--17题为多选题， 每小题4分，漏选得2分，错选得0分) 1．B 2．B 3．B 4．D 5．A 6．C 7．C 8．D 9．D 10．B 11．B 12．D 13．BCD 14．BD 15．AD 16．AD 17．BCD 二、解答题（本题3小题，共32分） 18．（10分） (1)最上一条是连续谱，其他几条则既有线状分立谱又有连续谱。 (2)气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的。 (3)验证过程见解析 (4)据此分析得出原子不能稳定存在，但事实并非如此，原子是个很稳定的系统。 (5)据此分析得出大量原子发光的光谱应该是包含一切频率的连续光谱。但事实上原子光谱是由一些不连续的亮线组成的分立的线状谱，说明经典物理学不能解释原子世界的现象。 【详解】（1）有些光谱是一条条的亮线，叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱。有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，叫作连续谱。最上一条是连续谱，其他几条则既有线状分立谱又有连续谱。 （2）气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此，这些亮线称为原子的特征谱线。 （3）时，有 则； 时，有 则； 时，有 则； 时，有 则 上述结果均非常接近各谱线对应的波长，故公式经过验证是正确的。 （4）随着能量的减少，电子绕核运动的轨道半径也应减小，最后电子会坠落到原子核上。由此判断，电子绕核转动这个系统即原子应是不稳定的。但事实并非如此，原子是个很稳定的系统。 （5）随着绕核运动轨道半径的不断变化，电子运动的频率也要不断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就应该是包含一切频率的连续光谱。然而，事实上原子光谱是由一些不连续的亮线组成的分立的线状谱。尽管经典物理学可以很好地应用于宏观物体，但它不能解释原子世界的现象。 19．（10分） （1）；（2）；（3） 【详解】（1）设一群氢原子处于的激发态，自发跃迁时可辐射出N种不同频率的光子，则有 解得 （2）氢原子从向能级跃迁时辐射出的光子能量最小，波长最大。则有 解得 （3）氢原子在三种跃迁a、b、c所辐射的光子能量分别记作、、，它们满足 所以有 20．（12分） （1）-0.85eV；（2）0.85eV；（3）-1.7eV；（4）六种 【详解】（1）由题意得 （2）由题意得轨道半径为 又有 可得动能为 （3）由于有 E4=Ek4+EP4 所以电势能为 EP4=E4-Ek4=-1.7eV （4）最多有六种，既：4→3；3→2；2→1；4→2；4→1；3→1。 / 学科网（北京）股份有限公司 $