课时测评20 氢原子光谱和玻尔的原子模型-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评20　氢原子光谱和玻尔的原子模型 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－12题，每题5分，共60分) 1.(2025·河北邯郸市高二月考)下列说法中正确的是(　　) A.炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱 B.各种原子的线状谱中的明线和它吸收光谱中的暗线不一定一一对应 C.气体发出的光只能产生线状谱 D.甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱 答案：A 解析：炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱，A正确；各种原子的线状谱中的明线和它吸收光谱中的暗线一定一一对应，B错误；由A项分析可知，气体发出的光也可以形成连续谱，C错误；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气后，有一些波长的光被乙物质吸收了，所以形成的是乙物质的吸收光谱，故D错误。 2.如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为(　　) A.a元素 B.b元素 C.c元素 D.d元素 答案：B 解析：把矿物的线状谱与四种元素的特征谱线进行对照，只有b元素的谱线在该线状谱中不存在，说明该矿物中缺少b元素，故B正确。 3.(多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构模型之间的关系，下列说法正确的是(　　) A.经典电磁理论很容易解释原子的稳定性 B.根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上 C.根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的 D.原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论 答案：BC 解析：根据经典电磁理论，电子在绕核运动的过程中，要向外辐射电磁波，因此能量要减少，电子的轨道半径要减小，最终会吸附到原子核上，因而原子是不稳定的；电子在转动过程中，随着转动半径不断减小，转动频率不断增大，辐射电磁波的频率不断变化，因而大量原子发光的光谱应该是连续谱。事实上，原子是稳定的，原子光谱也不是连续谱，而是线状谱，故A错误，B、C正确；经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象，原子的核式结构模型并没有彻底否定经典电磁理论，故D错误。 4.按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到半径为rb的圆轨道上，则在此过程中(　　) A.原子要放出某一频率的光子，原子的核外电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小 B.原子要吸收某一频率的光子，原子的核外电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小 C.原子要发出一系列频率的光子，原子的核外电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小 D.原子要放出一系列频率的光子，原子的核外电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大 答案：A 解析：电子自发跃迁，只能由高能级向低能级跃迁，即从半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到半径为rb的圆轨道上，只能放出某一特定频率的光子，原子的能量减小，原子的核外电子的轨道半径减小，原子的核外电子的动能增大，库仑力做正功，原子的电势能减小。故选A。 5.(2025·江苏淮安高二期末)已知巴耳末公式 ＝R∞，则在巴耳末系中(　　) A.n值越大，对应的频率ν越大 B.n值越大，对应的波长λ越长 C.n值越大，对应的光子能量ε越小 D.n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱 答案：A 解析：由巴耳末公式可见n值越大，对应的光子波长越短，由公式ε＝hν、c＝λν，可见光子波长越短，频率越大，对应的能量越大，故A正确，B、C错误；n只能取大于或等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，故D错误。 6.(鲁科版选择性必修第三册·P102·T2)氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量E1＝－54.4 eV，氦离子能级结构如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(　　) A.40.8 eV B.43.2 eV C.51.0 eV D.56.0 eV 答案：B 解析：根据量子理论可知，处于基态的离子在吸收光子能量时是成份吸收的，不能积累的，因此当其他能级和基态的能量差和光子能量相等时，该光子才能被吸收。由题图可知，第2能级和基态能级差为ΔE1＝E2－E1＝－13.6 eV－(－54.4 eV)＝40.8 eV，故A选项中光子能量能被吸收；没有能级之间的能量差和B选项中光子能量相等，故B选项中光子能量不能被基态氦离子吸收而发生跃迁；第4能级和基态能级差为ΔE2＝E4－E1＝－3.4 eV－(－54.4 eV)＝51.0 eV，故C选项中光子能量能被吸收；当光子能量大于或等于基态能量时，将被基态离子吸收并能使其电离，故D选项中的光子能量能被吸收。故选B。 7.玻尔原子理论描述的氢原子的电子轨道示意图如图所示，E1、E2、E3分别表示电子处于轨道1、2、3时原子具有的能量，Ek1、Ek2、Ek3分别表示电子处于轨道1、2、3时具有的动能，则(　　) A.E1＞E2＞E3 B.Ek3＞Ek2＞Ek1 C.E2－E1＞E3－E2 D.｜Ek3－Ek2｜＞｜Ek2－Ek1｜ 答案：C 解析：根据玻尔原子理论，且En＝，E1为负值，轨道量子数越大，能级越高，相邻能级的能量差越小，故E1＜E2＜E3，E2－E1＞E3－E2，故A错误，C正确；根据库仑力提供向心力，有k＝m，所以Ek＝mv 2＝，可知轨道半径越小，动能越大，相邻轨道间的动能差值越大，即Ek1＞Ek2＞Ek3 ，｜Ek3－Ek2｜＜｜Ek2－Ek1｜ ，故B、D错误。 8.(2025·河北部分学校高二联考)氢原子能级示意图如图所示。根据玻尔的原子理论，电子的轨道半径满足rn＝n2r1，其中n为能级数，r1为基态电子的轨道半径。若电子从某能级跃迁到第2能级时，轨道半径的变化量为原轨道半径的，则跃迁过程中辐射的光子能量为(　　) A.1.51 eV B.2.55 eV C.3.40 eV D.12.75 eV 答案：B 解析：电子从某能级跃迁到第2能级时，轨道半径的变化量为原轨道半径的，则Δr＝rn－r2＝n2r1－22r1＝n2r1×，解得n＝4，跃迁过程中辐射的光子能量为ΔE＝E4－E2＝2.55 eV。故选B。 9.(多选)氢原子能级图如图所示，a、b、c分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是εa、εb、εc和λa、λb、λc，若a光恰能使某金属发生光电效应，则(　　) A.λb＝λa＋λc B.＝＋ C.εb＝εa＋εc D.c光也能使该金属发生光电效应 答案：BC 解析：由题图可知εb＝εa＋εc，C正确；因为ε＝hν＝h，故＝＋，A错误，B正确；a光恰能使某金属发生光电效应，而εa＞εc，故c光不能使该金属发生光电效应，D错误。 10.(2025·重庆高二期末)物理学家巴耳末在研究氢原子光谱过程中于1885年发现并总结出著名的巴耳末公式：＝R∞(n＝3，4，5，…)，R∞为里德伯常量。则巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为(　　) A.20∶27 B.21∶25 C.5∶9 D.3∶4 答案：C 解析：结合题意，可知巴尔末系中，当n＝3时，光子波长最长，有＝R∞＝R∞，当n＝∞时，光子波长最短，有＝R∞＝R∞，根据光子的频率ν＝，可得巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为＝＝＝。故选C。 11.(2025·山东德州市高二检测)如图是氢原子的能级图，一个处于n＝3能级的氢原子发生能级跃迁时，下列说法正确的是(　　) A.向低能级跃迁时，电子的动能和电势能都减小 B.该氢原子可能发出3种不同频率的光 C.用动能为0.78 eV的钾离子去撞击该氢原子，可使该氢原子跃迁到n＝4能级 D.要使该氢原子发生电离，入射光的能量最少为13.6 eV 答案：C 解析：根据库仑力提供向心力，有k＝m，可得Ek＝mv2＝，向低能级跃迁时，rn减小，电子动能增加，库仑力做正功，电势能减小，故A错误；一个处于n＝3能级的氢原子发生能级跃迁时，可能发出2种不同频率的光，或只发出1种频率的光，故B错误；由题图知E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV＜0.78 eV，可知用动能为0.78 eV的钾离子去撞击该氢原子，可使该氢原子跃迁到n＝4能级，故C正确；要使该氢原子发生电离，入射光的能量最少为1.51 eV，故D错误。故选C。 12.图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子能级示意图。已知可见光的光子能量在1.62～3.11 eV之间，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，光速c＝3.0×108 m/s，则(　　) A.Hγ对应光子的能量比Hα小 B.图甲所示的四条谱线均对应可见光 C.Hγ对应的光子能量最大 D.大量处于n＝5能级的氢原子跃迁到较低能级时可以辐射出图甲所示四条可见光 答案：B 解析：由题图甲可知，Hγ谱线对应光子的波长小于Hα谱线对应光子的波长，结合E＝h可知，Hγ谱线对应光子的能量大于Hα谱线对应光子的能量，故A错误；由题图甲可知，Hα谱线对应的波长最长，其光子的能量最小，为Eα＝＝ J≈3.03×10－19 J≈1.89 eV，Hδ谱线对应的波长最短，其光子的能量最大，为Eδ＝＝ J≈4.85×10－19 J≈3.03 eV，可知这四条谱线对应的光子能量在1.62～3.11 eV之间，即题图甲所示的四条谱线均对应可见光，故B正确，C错误；由B项分析可知Hδ谱线对应的光子能量为Eδ≈3.03 eV，由题图乙可知，没有两个能级的能量差为3.03 eV，即氢原子从能级n＝5跃迁到较低能级时不能辐射出题图甲所示四条可见光，故D错误。 学生用书⬇第102页 学科网（北京）股份有限公司 $