第4章 第3节 光谱氢原子光谱-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

解析：原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小， 原子的质量主要集中在原子核上，核外电子围绕原子核做高 速运动.(1)若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则不会 出现极少数α粒子大角度偏转，这里的“很小的结构”指的 是原子核(2)原子核内部十分“空旷”，使绝大多数α粒子 穿过后方向不变.所以A错误，B正确；故选B.(3)通过上述 实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，大部分质 量集中在原子核上，所以C正确；AB错误，故选C. 黑题应用提优练 1.B解析：A.X射线不带电且有较强的穿透能力，可以透过 薄铝片，因此阴极射线可以透过薄铝片不能说明阴极射线是 带电微粒，选项A错误：B.阴极射线通过电场或磁场时发生 偏转，说明它是带电的粒子，不是不带电的电磁波，选项 B正确：C.只要具有波的特性，就能产生衍射现象，选项 C错误：D.紫外线照射荧光物质时也会发出荧光，不能证明 阴极射线是带电微粒，故D错误故选B. 2.A解析：当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影 响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库 仑斥力很小，运动方向改变小.只有当α粒子与核十分接近 时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近 它的机会就很少，所以只有极少数大角度地偏转，而绝大多 数基本按直线方向前进，因此为了解释α粒子散射实验，卢 瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的 核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在 原子核里，电子在核外绕原子核旋转.故BCD正确，不符合 题意，A错误，符合题意 3.ABC解析：因为X射线的“光子”不带电，故电场、磁场对X 射线不产生作用力.故选ABC. 4.A解析：卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结 构模型，正电荷全部集中在原子核内，粒子带正电，同种电 荷相互排斥，①区域符合题意.故A正确. 5.B解析：A.越接近原子核的α粒子受到的库仑斥力越大， 发生散射时的偏转角越大，A错误；B.电子质量约为α粒子 质量的730 ,因此电子对α粒子速度的影响可以忽略，B正 确：C.由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带同种电 荷，C错误；D.若实验中换用轻金属箔片，发生大角度偏转 的粒子将会减少，D错误故选B. 压轴挑战 6.()ee 解析：(1)氢原子核对核外 电子的库仑引力远大于它们之间的万有引力，万有引力不 计所以电子绕核转动的向心力是库仑引力二=m二，所 ke2 以v= ,所以E= 2 mu?s he? 1 (2)根据7=20，且f e T,所以f 2ur 2urN mr 第3节光谱氢原子光谱 白题基础过关练 1.A解析：连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱 叫作连续光谱，如烧红的煤块和白炽灯发出的都是连续光 谱，A正确；生活中试电笔内氖管和霓虹灯发光的光谱属于 参考答案与解析 明线光谱，属于线状谱，B错误：在燃烧的酒精灯芯上放上少 许钠盐，用光谱管观察得到的光谱是钠的发射光谱，也是钠 的线状光谱，C错误；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说 明太阳表面的气体中存在与这些暗线相对应的元素，D错 误故选A 2.AD解析：ABC.线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线均为 特征谱线，故A正确，B、C错误；D.各种元素在吸收光谱中 的每一条暗线都跟这种元素在线状谱中的一条明线相对应， 故D正确. 3.C解析：A.太阳光谱是吸收光谱，这是由于太阳内部发出 的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的，所以A错 误：B.霓虹灯呈稀薄气体状态，因此光谱是线状谱，而炼钢 炉中炽热铁水产生的光谱是连续光谱，所以B错误：C.强白 光通过酒精灯火焰上的钠盐时，某些频率的光被吸收，形成 吸收光谱，所以C正确；D.发射光谱可以分为连续光谱和线 状谱，而光谱分析中只能用线状谱和吸收光谱，因为它们都 具备特征谱线，所以D错误.故选C. 4.B解析：把矿物的线状谱与几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，故选项B正确， 故选B. 5.C解析：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 6.B解析：由题给公式可知，在帕邢系中，当n=4时，氢原子 发出电磁波的波长最长，为入mx ≈1.87× R.（916} 11 10-6m=1870nm,当n趋于无穷大时，氢原子发出电磁波的 1 波长最短，为入min=一 10 ≈8.18×10-7m=818nm,根据 电磁波谱可知选项中四种电磁波按波长由小到大排列为：X 射线、紫外线、可见光、红外线，由于入略大于可见光的最 大波长，所以帕邢系中，氢原子可以发出红外线，不可能发出 可见光、紫外线和X射线故选B. 黑题应用提优练 1.BC解析：由一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱 不同，叫作线状光谱，也叫特征谱线，所以可以通过线状谱或 特征谱线分析物质和物质的组成成分，故应选BC. 2.D解析：AB.吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物 质吸收光谱中的暗线与明线光谱中的明线相对应，故AB错 误：C.明线光谱是线状谱，故C错误：D.明线光谱和吸收光 谱都可以进行光谱分析，用来鉴别物质和确定化学组成，故 D正确.故选D. 3.D解析：A.任何原子的发射光谱都是线状谱，A错误；B.太 阳光谱中的许多暗线与太阳中存在的金属元素的特征谱线 相对应，太阳光谱中的暗线表明太阳中正好存在这些金属元 素，B错误：C.可见光谱与不可见光谱都有分立特征，C错 误；D.电子绕原子核的运动都是不连续变化的，所以我们看 到了原子光谱的分立特征，D正确.故选D. 4.ACD解析：AB.在赖曼系中m=1,n=2、3、4、…,利用氢原 子光洁谢线的胶长公式片=风习)可知值越小，波长 入就越长，频率v就越小，则A符合题意，B不符合题意： 黑白题19 C.在巴耳末系中m=2,n=3、4、5、…,利用氢原子光谱谱线 的波长公式宁R行司可知，位越小，波长入就超长： n11 频率v就越小，则C符合题意；D.由m和n的取值可知，赖 曼系中1 m2 n2 )-定大丁巴耳木系中信习，则微曼系 中所有谱线波长小于巴耳末系谱线波长，所以在赖曼系中所 有谱线频率都比巴耳末系谱线频率大，故D符合题意， 压轴挑战 GM 5.(1) GMm (2)见解析 2r Mm2 解析：(1)根据牛顿第二定律GP=m, 解得卫星的速度大小= CM 卫星的动能E,=)mw2=GMm 1 2； (2)根据牛顿第二定律6 2 2m 结合题中给出的量子化条件mr=,联立推得-2me 2T nh 可得电子的动能么。=子m:名m( 1 2mhe2）2 nh 2n2k me 1 h2 由此可知E其中42红 ,是与n无关的常量 第4节玻尔的原子模型能级 白题 基础过关练 1.B解析：设电子绕氢原子核做半径为r、速率为v的匀速圆 周运动，根据牛顿第二定律有：m巴 ,子=m,,根据上式可得电子 的动能为E,=)mw2e2 1 =2,处于n=3能级的某氢原子辐射一 定频率的光子后跃迁到=2能级，r减小，所以电子的动能 变大，库仑力对电子做正功，氢原子系统的电势能减小，氢原 子辐射一定频率的光子发生跃迁，氢原子系统的总能量减 小，则氢原子系统减少的电势能大于电子增加的动能， 故ACD错误，B正确.故选B. 2.C解析：A.玻尔认为电子运行轨道是量子化的，轨道半径 不是任意的，故A错误：B.氢原子的能级不是连续的，而是 量子化的，大量氢原子由高能级向低能级跃迁时辐射出的也 是分立的光谱，故B错误；C.氢原子由高能级向低能级跃迁 时，库仑力做正功，电子的动能增加势能减小，故C正确； D.氢原子由第二激发态跃迁到第一基态放出光子的能量为 10.2eV,故D错误故选C. 3.B解析：A.大量处于n=3能级的氦离子，最多可辐射C= 3种不同频率的光子，故A错误：B.从n=4向n=3能级跃 迁，要向外辐射光子的能量△E43=E4-E3=2.64eV,故B正 确：C.由图可知，处于n=1能级的氦离子要发生电离，需要 吸收的能量应满足AE≥0-E1=54.4eV,故C错误；D.因为 从n=3跃迁到n=2能级辐射的光子能量为△E'=E?-E2= 7.56eV,而从n=2跃迁到n=1能级辐射的光子能量为 选择性必修第三册·JK △E"=E2-E1=40.8eV,即从n=3跃迁到n=2能级比从n=2 跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量小，又因为ε=hw,所 以从n=3跃迁到n=2能级比从n=2跃迁到n=1能级辐射 出的光子频率低，波长长，故D错误.故选B. 4.A解析：若n>2,由n→2跃迁释放光子，则 侵)=加又=片=位动得 -Rhc,故选A. 5.B解析：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. 黑题应用提优练 1.D解析：该公式是巴尔末首先通过对光谱的分析得到的经 验公式，其中的R是常数，但不是普朗克常量，公式中n的取 值范围为大于3的自然数，选项ABC错误；公式中n越大， 辐射出的光子波长越小，光子能量越大，选项D正确；故 选D. 2.D解析：A.秒是时间的单位，是国际基本单位之一，不属于 导出单位，A错误：B.基态是原子最稳定的状态，所有原子 都不能自发地从基态跃迁到激发态，只有在吸收了特定的能 量后，从基态跃迁到激发态，B错误：C.从超精细能级2跃迁 到超精细能级1发出光子的频率约为9.2×10°Hz,根据入= c-3.0x108 ,2x103m=x10°nm,可知该光子的频率小于可见光 46 的频率，C错误：D.铯133原子从激发态向超精细能级1跃 迁时，辐射光子的能量大于从超精细能级2跃迁到超精细能 级1发出光子的能量，根据E=hm可知从激发态向超精细能 级1跃迁时，辐射光子的频率大于9.2×10°Hz,D正确.故 选D. 3.C解析：CD.根据玻尔的跃迁假设，有hw。=E3-E1,hw,= E3-E2,h.=E2-E1,联立，可得v.=V。+ve,'a>v>y6,故C正 确，D错误：A根据=无，联立，可得=+ A。九t<s 入6，故AB错误故选C. 4.D解析：A.由能级图知从n=2能级向基态跃迁时，发出的 光子能量为△E1=E2-E1=10.2eV,不在可见光的能量范围 内，故A错误；B.从高能级向n=2能级跃迁时，辐射出的光 子最大能量为△Ems=E-E2=3.4eV>3.14eV,因此从高能 级向=2能级跃迁时发出的光有部分为非可见光，故B错 误：C.根据能级图，基态的氢原子吸收能量为11eV的光子 无法处于任何一个定态能级，故C错误：D.从高能级向n=3 能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为△E=E。-E,= 1.51eV<1.64eV,可知从高能级向n=3能级跃迁时发出的 光频率小于红光频率，则发出的光的波长均大于红光波长， 故D正确故选D. 压轴挑战 5.C解析：设n=1时正、负电子间的距离为T1、电子的速率为 ,则大三=m三，由量子化条件可得m h,联立解得 2 黑白题20第3节 光谱 白题基础过关练 题型1光谱的几种类型 1.下列说法正确的是 ( A.烧红的煤块和白炽灯发出的都是连续光谱 B.生活中试电笔内氖管和霓虹灯发光都是连 续光谱 C.用光谱管观察酒精灯火焰上钠盐的光谱可 以看到钠的吸收光谱 D.神舟七号三名宇航员在绕着地球飞行中能 够观察到太阳的连续光谱 2.(多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确 的有 ( A.线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是 特征谱线 B.线状谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中 的暗线不是特征谱线 C.线状谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱 中的暗线是特征谱线 D.同一元素的吸收光谱中的暗线与线状谱中 的明线是相对应的 题型2光谱分析的应用 3.(2022·陕西西安质检)关于光谱和光谱分 析，下列说法正确的是 ( ) A.太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知 道太阳内部的化学组成 B.霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱， 都是线状谱 C.强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的 是吸收光谱 选择性必修第三册·JK 氢原子光谱 限时：8min D.进行光谱分析时，利用发射光谱或吸收光 谱都可以 4.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 B.b C.c D.d 题型3氢原子光谱 5.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 6.（2023·河南安阳期初)氢原子光谱除了巴耳 末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系 的公式为Ra=456,,R.= 1.10×10m1.电磁波谱如图所示，其中可见光 的波长范围是400nm~760nm,帕邢系中，氢 原子可以发出 无线电波 可见光 长波中波短波微波红外线摩外线飞射线y射践 波长/m102101021041061081001012 A.可见光 B.红外线 C.紫外线 D.X射线 黑白题52 黑题应用提优练 1.(多选)在实际生活中，我们可以通过光谱分 析来鉴别物质和物质的组成成分.例如某样本 中一种元素的含量达到100g时就可以被检 测到那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴 别物质和物质的组成成分的？ ( A.连续谱 B.线状谱 C.特征谱线 D.任意一种光谱 2.关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系， 下列说法正确的是 () A.吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它 们的谱线互不相关 B.吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它 们的谱线重合 C.明线光谱与吸收光谱都是连续谱 D.明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分 析，以鉴别物质和确定化学组成 3.(2023·江苏南京汉开书院质检)如图所示是 原子的发射光谱、原子的吸收光谱、太阳光谱 图像，下列说法正确的是 () A.大多数原子的发射光谱是线状谱 B.太阳光谱中的暗线表明，太阳中正好不存 在这些金属 C.可见光谱有分立特征，不可见光的光谱没 有分立特征 D.电子绕原子核运动的轨道是不连续的，所 以我们看到了原子光谱的分立特征 4.(多选)根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱 线的波长公式：R().m与n郑是正 整数，且n>m.当m取定一个数值时，不同数值 的n得出的谱线属于同一个线系.如：m=1,n= 2、3、4、…组成的线系叫赖曼系，m=2,n=3、4、 第四章 限时：15min 5、…组成的线系叫巴耳末系，则 ( A.赖曼系中n=2对应的谱线波长最长 B.赖曼系中n=2对应的谱线频率最大 C.巴耳末系中n=3对应的谱线波长最长 D.赖曼系中所有谱线频率都比巴耳末系谱线 频率大 压轴挑战 5.类比是逻辑推理中极富创造性的一种方 法，科学史上很多重大发现、发明往往发端 于类比，例如科学家受行星绕太阳做匀速 圆周运动的启发，在构建原子模型时猜想 电子绕原子核也做匀速圆周运动： (1)一质量为m的人造地球卫星绕地球做 匀速圆周运动，轨道半径为.将地球视 为质量均匀分布的球体，已知地球质量 为M,万有引力常量为G,求卫星的速 度大小v和动能E; (2)在玻尔的氢原子理论中，电子绕原子核 做匀速圆周运动的轨道半径是量子化 的.电子的轨道半径和动量必须满足量 子化条件染式中A是普明克宿 量，r是轨道半径，v是电子在该轨道上 的速度大小，n是轨道量子数，可以取 1、2、3…等正整数.已知电子的质量 为m,电荷量为-e,静电力常量为k,试 根据上述量子化条件，证明电子在任意 轨道运动的动能表达式可以写为E= 3其中A是与n无关的常量 进阶突破拔高练P11 黑白题53