光谱 氢原子光谱、玻尔的原子模型 能级 练习-2025--2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第四章 原子结构 考查范围：光谱 氢原子光谱、玻尔的原子模型 能级 学科网（北京）股份有限公司 选择题：本题共14小题，单选每小题6分，多选每小题10分，共100分。 1.关于光谱和光谱分析，下列说法错误的是( ) A.发射光谱包括连续谱和线状谱 B.太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱 C.线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析 D.光谱分析可以帮助人们发现新元素 2.关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是( ) A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线 B.原子的特征谱线可能是由于原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的 C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分 D.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据 3.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物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分 D.我们观察月球射来的光的光谱，可以确定月球的化学组成 4.下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是( ) A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光 B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线 C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线 D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关 5.原子从一个能级跃迁到另一个较低的能级时，有可能不发射光子，而是将相应的能量转交给另一个能级上的电子而使之电离.某原子从能级跃迁到能级时放出的能量被处于能级的原子吸收而使其核外电子电离，已知该原子的能级公式可表示为，式中表示不同的能级，A是正的已知常数.则以这种方式脱离此原子的电子的动能等于( ) A. B. C. D. 6.玻尔为了解释氢原子光谱的规律，提出了玻尔原子理论，成功地解释了氢原子光谱，但在解释除氢原子以外的其他原子光谱时就遇到了困难，究其原因，是在其理论中过多地保留了经典电磁理论.如认为电子绕原子核做匀速圆周运动，库仑引力提供向心力就属于经典电磁理论.根据玻尔的这一观点，下列判断正确的是( ) A.已知氢原子的核外电子绕核运动的轨道半径间的关系是，则电子在和的轨道上运动的周期之比是1:9 B.电子在和的轨道上运动的动能之比是3:1 C.若氢原子核外电子的基态动能是，则氢原子在基态时的电势能是 D.氢原子从能级跃迁到能级的过程中，电势能的增加量等于动能的减少量 7.巴耳末系是指大量氢原子由高能级向能级跃迁时发出的光谱线.现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，发出的光中巴耳末系的谱线数与全部的谱线数之比为( ) A. B. C. D. 8.处于能级的大量氢原子向低能级跃迁辐射多种频率的光子，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，氢原子能级公式为，不同轨道半径为.为基态能量，为处于基态时电子的轨道半径，则下列说法中错误的是( ) A.共产生3种不同频率的光子 B.氢原子由能级跃迁到基态时，电子电势能减小，动能增加，总能量减小 C.处于能级和处于基态的电子做圆周运动的线速度大小之比为1:3 D.产生光子的最长波长为 9.氢原子核外电子可在不同的轨道围绕原子核高速旋转.取无穷远处为零电势点，氢原子核外电子在半径为r的轨道上电势能为电子电荷量，k为静电力常量.如图所示，氢原子核外电子从半径为的轨道1跃迁到半径为的轨道2，需要吸收的能量为，则( ) A.B. C.D. 10.如图所示为氢原子的能级示意图，已知锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( ) A.一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出8种不同频率的光 B.一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中有4种不同频率的光能使锌板发生光电效应 C.用能量为10.30 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 D.假设氢原子从n能级向较低的各能级跃迁的概率均为，则对个处于能级的氢原子，跃迁过程中辐射的光子的总数为2个 11.（多选）关于太阳的光谱，下列说法正确的是( ) A.太阳光谱为连续谱 B.太阳光谱为吸收光谱 C.研究太阳光谱，可以了解太阳大气层的物质成分 D.研究太阳光谱，可以了解地球大气层的物质成分 12.（多选）下列有关氢原子光谱的说法正确的是( ) A.氢原子的吸收光谱是连续谱 B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 13.（多选）用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线.调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条，用表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量.根据如图所示的氢原子的能级可以判断和E的可能值为( ) A. B. C. D. 14.（多选）如图为某原子的能级及核外电子在两能级间跃迁时辐射光子波长的示意图，设原子处于能级时，对应原子的能量为，若a光是从能级跃迁到能级产生的单色光，b光是从能级跃迁到能级产生的单色光.结合图中所给数据，则下列说法正确的是( ) A.用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距 B.该原子吸收波长为97 nm的光子后，可能从跃迁到 C.原子从能级跃迁到能级时，释放光子的波长为 D.用波长等于122 nm光子能量的电子撞击原子，原子可能从跃迁到 1.答案：B参考答案 解析：光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，故A正确，不符合题意；太阳光谱中有暗线，是吸收光谱，氢光谱是线状谱，故B错误，符合题意；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，故C正确，不符合题意；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，可以帮助人们发现新元素，故D正确，不符合题意. 2.答案：D 解析：不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，A正确；原子的特征谱线可能是原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的，B正确；利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，但不能证明原子有何种内部结构，C正确，D错误.本题选不正确的，故选D. 3.答案：B 解析：由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，A错误；某种物质发光的线状谱中的亮线与原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所通过物质有关，C错误；月球是反射太阳的光，月球没有大气层，故观察月球射来的光的光谱，不能确定月球的化学组成，D错误. 4.答案：B 解析：氢原子光谱是线状谱，光谱是一系列波长不连续的、分立的特征谱线，并不是只产生一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B正确，A、C错误；氢原子产生的光的波长与氢原子能级的能量差有关，与放电管的放电强弱无关，D错误. 5.答案：C 解析：原子从能级跃迁到能级时放出的能量为，放出的能量被处于能级的原子吸收而使其核外电子电离，则脱离此原子的电子的动能为，故C正确. 6.答案：C 解析：核外电子绕核运动时，库仑力提供向心力，有，解得，又因为，所以电子在和的道上运动的周之比为，动能之比为，故A、B错误；氢原子核外电子在基态时的动能与电势能之和为-13.6 eV，所以此时若电子的动能为13.6 eV，则电势能为-27.2 eV，故C正确；根据A、B项分析可知，氢原子从能级跃迁到能级的过程中，动能减少，总能量增加，所以电势能的增加量大于动能的减少量，故D错误. 7.答案：B 解析：大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出的全部谱线数为条，属于巴耳末系的有和，则巴耳末系的谱线数与全部的谱线数之比为，选项B正确. 8.答案：D 解析：大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，能产生3种不同频率的光子，A正确；当氢原子从能级跃迁到基态时，电子的速率增大，动能增加，电势能减小，因向外辐射光子，总能量减小，B正确；根据库仑力提供向心力，可得，已知，则处于能级和处于基态的电子做圆周运动的线速度大小之比为，C正确；产生的光子的最小频率为，根据可得最长波长，D错误.本题选错误的，故选D. 9.答案：A 解析：核外电子绕氢原子核做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有，可得动能为，电子在轨道r上氢原子的能量，电子从半径为的轨道1跃迁到半径为的轨道2，吸收的能量为.故选A. 10.答案：B 解析：一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出种不同频率的光，A错误；一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中从能级跃迁到基态、从能级跃迁到基态、从能级跃迁到基态、从能级跃迁到基态产生的4种不同频率的光子能量大于锌的逸出功，故有4种不同频率的光能使锌板发生光电效应，B正确；用能量为10.30 eV的光子照射，处于基态的氢原子吸收光子后的能量为，氢原子没有-3.30 eV能量的激发态，故不发生跃迁，C错误；假设氢原子从n能级向较低的各能级跃迁的概率均为，则对个处于能级的氢原子，直接跃迁到基态的氢原子个数，跃迁到能级的氢原子个数，处于能级的氢原子继续跃迁到基态，，跃迁过程中辐射的光子的总数为，D错误. 11.答案：BC 解析：太阳光谱中有暗线，是吸收光谱，不是连续光谱，故B正确，A错误；太阳光谱是太阳光通过太阳大气层后，被太阳大气层中物质吸收后形成的吸收光谱，而吸收光谱的谱线与这种元素的线状谱是对应的，因此分析太阳光谱，可以了解太阳大气层的物质成分，故C正确，D错误. 12.答案：BC 解析：由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级，故氢原子的能级是不连续的，即是分立的，故C正确；当氢原子从较高能级轨道n跃迁到较低能级轨道m时，发射的光子的能量为，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，故D错误；由于氢原子发射（或吸收）的光子的能量只能取正整数，所以发射（或吸收）的光子的能量值E是不连续的，所以氢原子光谱只能是一些特定频率的谱线，故A错误，B正确. 13.答案：CD 解析：最高激发态量子数之差和最高能级量子数之差相同，设氢原子原来的最高能级为n，则调高后的最高能级为，则有，即.当时，，则调高后的最高能级为，此时能级与基态的能量差为，调高后电子的能量应该大于等于此时的能量差，同时小于基态和能级之间的能量差，否则氢原子将跃迁到更高能级，即小于，所以A错误，C正确；当时，，调高后的最高能级为，此时能级与基态的能量差为，调高后电子的能量应该大于等于此时的能量差，同时小于基态和能级之间的能量差，否则氢原子将跃迁到更高能级，即小于，所以B错误，D正确. 14.答案：ACD 解析：由题意可知，由，可知用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距，故A正确；由题图可知，原子吸收波长为97 nm的光子后，从跃迁到，故B错误；原子从能级跃迁到能级时，有，解得，故C正确；由题图可知，原子从跃迁到辐射出的光子波长为656 nm，波长等于122 nm的光子能量大于波长为656 nm的光子能量，由于碰撞过程中有能量损失，则用波长等于122 m光子能量的电子撞击原子，原子可能从跃迁到，故D正确. $