4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型同步练习 2025-2026学年高二下学期人教版选择性必修三 一、单选题 1．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某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上的亮线与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系 2．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，其能级结构如图所示。大量处于某一激发态的氦离子辐射出的光子中，频率最高的光子能量为，则该激发态对应的能级（　　） A． B． C． D． 3．我国太阳探测科学技术试验卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，如图所示，用对应的光照射某种金属表面，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量为1.89 eV B．用对应的光照射该金属表面也能发生光电效应 C．若照射光的频率大于对应的光的频率，则该金属的逸出功增大 D．若照射光的频率大于对应的光的频率，则逸出的光电子的最大初动能不变 4．关于原子的能级跃迁，下列说法正确的是（　　） A．原子从低能级跃迁到高能级要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差 B．原子不能从低能级向高能级跃迁 C．原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级 D．原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子，光子的能量都等于始、末两个能级的能量差的绝对值 5．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 6．氢原子光谱是由氢原子的核外电子从高能级向低能级跃迁产生的。如图所示是氢原子电子轨道示意图，a、b两束光分别由处在能级和能级的氢原子跃迁到能级时产生，下列说法错误的是（　　） A．氢原子的光谱是分立谱 B．大量处于能级的氢原子向能级跃迁时，能产生3种不同频率的光子 C．氢原子不可以自发地从基态向能级跃迁 D．已知b光是蓝光，则a光可能是红光 7．氢原子的能级图如图甲所示，研究光电效应的电路图如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，一个氢原子从能级n跃迁发出的光谱条数最多为 B．图甲中，处于基态的氢原子吸收13eV的能量可以跃迁至能级 C．图乙中，滑片P向左移至最左端，电流表的示数变为0 D．图乙中，滑片P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变 二、多选题 8．如图是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，则（　　） A．a光光子能量最大 B．在真空中，b光传播速度最大 C．在同一均匀介质中，a光折射率最大 D．a、b、c三种光波长分别为λa、λb、λc，满足λa=λb+λc 9．氢原子能级示意如图，现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出3种频率的光子 B．从能级跃迁到能级需要吸收12.09eV的能量 C．从能级跃迁到能级，原子的能量减小 D．从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射出的光的波长长 10．氢原子的部分能级图如图甲所示，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，能辐射出多种频率的光，这些光照射到同种材料后发生光电效应，产生的光电流与电压关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．由于跃迁时辐射的光子能量不连续，因此氢原子光谱是线状谱 B．氢原子从能级跃迁到能级，核外电子动能增大 C．a、b、c三种光子的波长关系满足 D．图线的光对应从能级向能级的跃迁 三、填空题 11．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有着重要作用，图为μ氢原子的能级示意图。用能量E=______eV的光照射大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，能发出6种频率不同的光，其中频率最小的光对应的能级跃迁是________。 四、实验题 12．如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：    （1）用频率为的光照射光电管，此时电流表中有电流，调节滑动变阻器，将触头P向__________端滑动（选填“a”或“b”），使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数； （2）用频率为的光照射光电管，重复（1）中的步骤，记下电压表示数，已知电子的电量为e，由上述实验可知普朗克常量__________（用上述已知量和测量量表示）； （3）（单选）有关本实验，下列说法正确的是( ) A．流过表的电流是电源提供的 B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C．测定频率的光照的饱和电流值，触头P应向a端滑动 D．若，则光照出的光电子的最大初动能大 （4）（单选）如图甲为氢原子的能级图，现用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为、、的三条谱线，现用这三种频率的光去照射上述的光电效应的实验装置中的阴极K；其中只有a、b两种光能得到图乙所示的电流与电压的关系曲线。已知本实验中的阴极K材料是图丙所给材料中的一种，丙图是几种金属的逸出功和截止频率。已知。以下说法正确的是( )      几种金属逸出功和极限频率 金属 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．一定有 B．a光可能是从能级跃迁到能级发出的光 C．该实验装置中的阴极K材料一定是钾 D．图乙中的b光照射阴极时每秒射出的光电子数大约个 五、解答题 13．将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。（电子电荷量e＝1.6×10－19C，电子质量m＝0.91×10－30kg，E2＝-3.4eV） (1)若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大能量的电磁波照射该氢原子？ (2)若用能量为9.95×10－19J的紫外线照射n＝2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大？ 14．图甲为氢原子能级图，其中、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射产生的。用谱线的光照射如图乙电路中光电管的阴极金属K，得到光电流与电压的关系如图丙所示。已知电子的电荷量大小为e。 (1)求从K极打出光电子的最大初动能Ekm和阴极金属K的逸出功W0； (2)若光电管所加电压，求到达阳极B处电子的最大动能。 15．如图是氢原子能级图。有一群氢原子由能级向低能级跃迁，已知普朗克常数，，求： （1）这群氢原子的光谱共有几条谱线； （2）这群氢原子发出光的最小频率。   参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C A D B D D AC AC AB 11． 474.3 n=4到n=3 12． a （或） D C 13．(1)3.4eV (2) 【详解】（1）电磁波最小能量为 （2）由爱因斯坦光电效应方程可知 其中 结合 联立解得 14．(1)1.8eV，1.06eV (2)9.8eV 【详解】（1）由图乙可知，其遏止电压V 光电子的最大初动能 所以 由题可知，辐射光子的能量 根据光电效应方程有 解得 （2）根据题意可知，若光电管加电压V时，为正向电压，由动能定理有 解得 15．（1）10；（2） 【详解】（1）一群氢原子由能级向低能级跃迁，则这群氢原子的光谱条数为 （2）频率越小，对应光子的能量越小，即最小频率的光子是从5能级跃迁至4能级，则有 根据 解得 学科网（北京）股份有限公司 $