4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型 拔高练习卷-2025-2026学年下学期高二物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦氢原子光谱与玻尔模型，通过基础理解、综合应用、拓展探究三层设计，实现从单一概念到跨模块综合的知识巩固，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础理解|原子模型辨析、光谱产生原理|以直接判断题型为主，如第2题考查不同模型解释能力，强化物理观念| |综合应用|能级跃迁规律、光电效应结合|结合图像分析，如第4题能级图与光电效应曲线关联，体现科学推理| |拓展探究|能级展宽、光压计算等复杂情境|设置实际问题，如第19题激光光压计算，培养质疑创新能力|

氢原子光谱和玻尔的原子模型拔高练习卷 一、单选题 1．氢原子的发射光谱如图所示，、、、是其中的四条光谱线，可见光的波长大致在380nm~780nm之间，下列说法错误的是（　　） A．该光谱是由氢原子核衰变产生的 B．谱线对应光子的频率最小 C．谱线对应不是可见光中的紫光 D．谱线对应光子的能量比谱线对应光子的能量小 2．关于原子结构，下列说法中正确的是（　　） A．枣糕模型能解释卢瑟福散射实验 B．核式结构模型能解释氢原子光谱 C．玻尔模型能解释所有原子的光谱 D．电子云模型中电子没有确定的轨迹 3．如图（a）所示的、、、是氢原子从高能级向能级跃迁时产生的谱线，属于巴尔末系，如图（b）所示为氢原子部分能级图。下列说法正确的是（　　） A．的光子动量大于的光子动量 B．是由能级向能级跃迁产生的 C．对应的光子可以使氢原子从基态跃迁到激发态 D．的光子照射处于状态的氢原子，可以使氢原子电离 4．图1为氢原子的能级图，入射光照射大量处于基态的氢原子，发出三种不同频率的光，现用这三种光分别去照射图2的光电效应实验装置，只有两种光能得到图3所示的电流与电压的关系曲线。已知电子电荷量。下列说法正确的是（    ） A．入射光的光子能量为 B．滑片向端移动时，电流表示数变大 C．光照射下，遏止电压 D．光照射下，单位时间内到达极板光电子数最多为个 5．下列说法正确的是（　　） A．玻尔原子理论能够解释复杂原子的光谱现象 B．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子的核式结构模型的重要依据 C．在α粒子散射实验中，α粒子与电子发生碰撞造成α粒子大角度偏转 D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大 6．在玻尔的原子模型中，原子各能级的能量并非唯一确定数值，而是在一定的范围内波动。以氢原子第一激发态（n=2）为例，由于分子热运动或强磁场的影响，该能级能量会从－3.4eV扩展至－3.42eV~－3.38eV，该现象称为能级的展宽。若一群处于该状态的氢原子从第一激发态跃迁至基态，则发射光谱的宽度约为（已知普朗克常数h=6.62×10－34J•s，不考虑基态能级变化）（　　） A．1×1012Hz B．1×1013Hz C．8×1013Hz D．8×1014Hz 7．钛金属因其优异的性能在许多领域都有应用。已知钛金属的逸出功，可见光的光子能量介于1.63eV~3.10eV之间，氢原子的能级图如图所示。若大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，使它们发出的光子分别照射钛金属，对该过程下列说法正确的是（　　） A．跃迁过程最多能产生6种不同频率的光 B．放出的所有光子中，没有可见光 C．能够使钛金属发生光电效应的有2种频率的光 D．用这些光照射钛金属，逸出光电子初动能的最大值为7eV 8．北斗卫星导航系统用到了我国自主研发的氢原子钟，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（　　） A．处于基态的氢原子可以吸收任何能量的光子，从基态跃迁到激发态 B．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时最多发出3种不同频率的光 C．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的频率等于由能级跃迁至能级时发出光子的频率 D．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的光子中能量最大的为1.51 eV 9．原子钟依赖于原子中电子的能级跃迁，通过特定频率的微波或激光使电子跃迁到更高的能级。氢原子的能级图如图所示，大量处于n=2能级的氢原子吸收了大量能量为2.55eV的光子，氢原子辐射出光的频率最多有（　　） A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 10．氢原子能级图如图所示，大量处于同一能级的氢原子向低能级跃迁时，共释放出3种频率的光。用3种光分别照射光电管的阴极K，有两种光能使阴极发生光电效应，则阴极金属的逸出功可能为（　　） A．1.5eV B．5.5eV C．10.4eV D．11.5eV 二、多选题 11．丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，提出了自己的原子结构假说。一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出多种不同频率的光，将这些光分别照射到图乙中阴极K的金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像如图丙所示，已知氢原子的能级图如图甲所示，根据玻尔理论对氢原子光谱的解释，下列说法正确的是（    ） A．这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射出6种不同频率的光子 B．图丙中光电流图像b对应的光，是氢原子由第4能级向第1能级跃迁发出的 C．图丙中光电流图像a对应的光，不能使逸出功为12.09eV的金属发生光电效应 D．动能为2eV的电子可以使处于第3能级的氢原子电离 12．处在同一激发态的原子跃迁到Ⅰ态和Ⅱ态时产生了a、b两束光，分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，均发生了光电效应，且两束光照射时对应的遏止电压，则（　　） A．a、b两束光的光子动量 B．原子在Ⅰ态和Ⅱ态的能量 C．这两束光入射同一双缝干涉装置，相邻亮纹的间距 D．若，则a、b两束光的光子能量满足 13．氢原子能级如图所示，一群原处于n=4能级的氢原子回到n=1的状态过程中（　　） A．放出三种频率不同的光子 B．放出五种频率不同的光子 C．放出的光子的最大能量为12.75eV D．放出的光能够使逸出功为11.0eV的金属发生光电效应 14．如图甲所示，用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．丙图中和对应的是甲图中电源的正极接在左端 B．光线发射器辐射出、两种光子的动量之比约为0.84 C．用光照射时，飞出阴极光电子的最大初动能为 D．若增大光线发射器的光照强度，光电流一直增大 15．一群最高能级的氢原子从高能级向能级2跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光II。用同一双缝干涉装置分别研究可见光I与II的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射同一金属表面，都能产生光电效应。下列说法正确的是（    ） A．图1中的对应的是可见光II B．图3中的干涉条纹对应的是可见光I C．可见光I的光子动量小于可见光II的光子动量 D．照射同一金属表面，可见光I得到的光电子最大初动能更大 16．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．题中的氢原子跃迁共能发出6种不同频率的光子 B．a光是从能级向能级跃迁产生的 C．a光的波长小于b光的波长 D．a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的大 17．已知氦离子的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知（　　） A．氦离子从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射出光子的频率低 B．大量处在能级的氦离子向低能级跃迁，能发出3种不同频率的光子 C．氦离子处于能级时，能吸收的能量跃迁到能级 D．氦离子从能级跃迁到能级需要吸收能量 18．氢光谱在可见光的区域内有4条谱线，按照在真空中波长由长到短的顺序，这4条谱线分别是，它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光，下列判断正确的是（　　） A．电子处于激发状态时，所对应的轨道量子数最大 B．的光子能量大于的光子能量 C．对于同一种玻璃，4种光的折射率以为最小 D．对同一种金属，能使它发生光电效应，都可以使它发生光电效应 19．1899年，俄国物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，我们将光对物体单位面积的压力叫压强或光压。已知频率为v的光子的动量为，式中h为普朗克常量（h=6.63×10-34 J·s），c为光速（c=3×108 m/s），某激光器发出的激光功率为P=1000 W，该光束垂直射到某平整元件上，其光束截面积为S=1.00 mm2，该激光的波长λ=500 nm，下列说法正确的有（　　） A．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为 B．该激光能使金属钨（截止频率为1.095×1015 Hz）发生光电效应 C．该激光能使处于第一激发态的氢原子（E2=-3.4 eV=-5.44×10-19 J）电离 D．若该光束可被元件完全吸收，则其产生的光压约为3.33 Pa 20．氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2时产生可见光I，从能级3跃迁到能级2时产生可见光II．用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，II光的侧移量小 B．图乙中的干涉条纹对应的是II C．I的光子能量小于II的光子能量 D．滑片向移动，电流表的示数为零时I对应的电压表的示数比II对应的大 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 氢原子光谱和玻尔的原子模型拔高练习卷 一、单选题 1．氢原子的发射光谱如图所示，、、、是其中的四条光谱线，可见光的波长大致在380nm~780nm之间，下列说法错误的是（　　） A．该光谱是由氢原子核衰变产生的 B．谱线对应光子的频率最小 C．谱线对应不是可见光中的紫光 D．谱线对应光子的能量比谱线对应光子的能量小 【答案】A 【详解】A．氢原子的发射光谱是氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁辐射光子产生的，原子核衰变是原子核内部变化产生的射线，与原子发射光谱的成因完全不同，该说法错误，故A符合题意； B．根据光速、波长、频率的关系可得频率 波长越大频率越小。由图可知的波长最大，因此对应光子的频率最小，该说法正确，故B不符合题意； C．可见光中紫光属于短波长可见光，波长约400nm左右，波长为656.3nm，属于红光波段，因此它不是紫光，该说法正确，故C不符合题意； D．光子能量 能量与波长成反比。 波长（486.1nm）大于 波长（410.2nm），因此 对应光子能量比 小，该说法正确，故D不符合题意。 故选A。 2．关于原子结构，下列说法中正确的是（　　） A．枣糕模型能解释卢瑟福散射实验 B．核式结构模型能解释氢原子光谱 C．玻尔模型能解释所有原子的光谱 D．电子云模型中电子没有确定的轨迹 【答案】D 【详解】A．汤姆孙枣糕模型认为正电荷均匀分布在原子内部，α粒子穿过原子时受到的库仑斥力很小，不会发生大角度偏转，无法解释卢瑟福α散射实验的实验现象，故A错误； B．卢瑟福核式结构模型中，绕核做圆周运动的电子会因向外辐射能量不断减速，最终坠入原子核，且原子光谱应为连续谱，和氢原子线状光谱的事实矛盾，无法解释氢原子光谱，故B错误； C．玻尔模型引入了轨道量子化、能量量子化假设，仅能解释氢原子等单电子原子的光谱，无法解释多电子原子的光谱，故C错误； D．电子云模型是量子力学框架下的原子结构模型，电子的空间位置仅能用概率分布描述，没有确定的运动轨迹，故D正确。 故选D。 3．如图（a）所示的、、、是氢原子从高能级向能级跃迁时产生的谱线，属于巴尔末系，如图（b）所示为氢原子部分能级图。下列说法正确的是（　　） A．的光子动量大于的光子动量 B．是由能级向能级跃迁产生的 C．对应的光子可以使氢原子从基态跃迁到激发态 D．的光子照射处于状态的氢原子，可以使氢原子电离 【答案】D 【详解】A．由光子动量可知，的光子动量小于的光子动量，故A错误； B．的波长长，频率小，根据光子能量公式可知，的能量最小，是由能级向能级跃迁产生的，故B错误； C．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量 对应的光子能量 由于小于，不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故C错误； D．光子是氢原子由能级向能级跃迁时产生的，其能量，可以使氢原子电离，故D正确。 故选D。 4．图1为氢原子的能级图，入射光照射大量处于基态的氢原子，发出三种不同频率的光，现用这三种光分别去照射图2的光电效应实验装置，只有两种光能得到图3所示的电流与电压的关系曲线。已知电子电荷量。下列说法正确的是（    ） A．入射光的光子能量为 B．滑片向端移动时，电流表示数变大 C．光照射下，遏止电压 D．光照射下，单位时间内到达极板光电子数最多为个 【答案】D 【详解】A．入射光照射大量处于基态的氢原子，发出三种不同频率的光，可知基态氢原子跃迁到能级，这样有跃迁到、跃迁到、跃迁到三种不同频率的光，可知入射光的光子能量，故A错误； B．图2中滑片P向端移动过程中，部分的电阻变大，K端的电势变高，K端的电势高于A端的电势，电压反向，可知电流表示数变小，故B错误； C．用这三种光分别去照射图2的光电效应实验装置，只有两种光发生光电效应，可知两种光为跃迁到、跃迁到发出的光，根据图3可知 根据 可知，可知光的能量为12.09eV，光的能量为10.2eV，则， 从而解得，故C错误； D．图3中的a光照射阴极，光电流达到饱和时，饱和电流为，由 可知每秒射出的电荷量为，所以阴极每秒射出的光电子数大约，故D正确。 故选D。 5．下列说法正确的是（　　） A．玻尔原子理论能够解释复杂原子的光谱现象 B．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子的核式结构模型的重要依据 C．在α粒子散射实验中，α粒子与电子发生碰撞造成α粒子大角度偏转 D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大 【答案】B 【详解】A．玻尔原子理论仅能解释氢原子等简单原子的光谱现象，无法解释复杂原子的光谱，故A错误； B．卢瑟福依据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，该实验是核式结构模型的核心依据，故B正确； C．α粒子质量远大于电子质量，与电子碰撞时运动方向几乎不受影响，α粒子大角度偏转是受到原子核的库仑斥力作用导致的，故C错误； D．核外电子绕核做圆周运动时库仑力提供向心力，即 则电子动能为 由此可知，轨道半径r越大，电子动能越小，故D错误。 故选B。 6．在玻尔的原子模型中，原子各能级的能量并非唯一确定数值，而是在一定的范围内波动。以氢原子第一激发态（n=2）为例，由于分子热运动或强磁场的影响，该能级能量会从－3.4eV扩展至－3.42eV~－3.38eV，该现象称为能级的展宽。若一群处于该状态的氢原子从第一激发态跃迁至基态，则发射光谱的宽度约为（已知普朗克常数h=6.62×10－34J•s，不考虑基态能级变化）（　　） A．1×1012Hz B．1×1013Hz C．8×1013Hz D．8×1014Hz 【答案】B 【详解】根据玻尔的能级跃迁理论，氢原子发射光子频率满足公式 当激发态能量最高时，发射光子频率最大，即 当激发态能量最低时，发射光子频率最小，即 两式相减可得 将、、代入公式得发射光谱宽度 故选B。 7．钛金属因其优异的性能在许多领域都有应用。已知钛金属的逸出功，可见光的光子能量介于1.63eV~3.10eV之间，氢原子的能级图如图所示。若大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，使它们发出的光子分别照射钛金属，对该过程下列说法正确的是（　　） A．跃迁过程最多能产生6种不同频率的光 B．放出的所有光子中，没有可见光 C．能够使钛金属发生光电效应的有2种频率的光 D．用这些光照射钛金属，逸出光电子初动能的最大值为7eV 【答案】C 【详解】A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，跃迁过程最多能产生种不同频率的光，故A错误； B．放出的所有光子中，其中的3→2的跃迁辐射光子的能量为1.89eV，属于可见光，故B错误； C．其中从3→1和2→1的跃迁对应的光子的能量分别为12.09eV和10.2eV，均大于金属钛的逸出功，则都能使钛金属发生光电效应，即能够使钛金属发生光电效应的有2种频率的光，故C正确； D．用从3→1跃迁时释放的光子照射钛金属，逸出光电子初动能最大，则初动能的最大值为，故D错误。 故选C。 8．北斗卫星导航系统用到了我国自主研发的氢原子钟，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（　　） A．处于基态的氢原子可以吸收任何能量的光子，从基态跃迁到激发态 B．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时最多发出3种不同频率的光 C．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的频率等于由能级跃迁至能级时发出光子的频率 D．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的光子中能量最大的为1.51 eV 【答案】B 【详解】A．根据玻尔理论，氢原子吸收光子发生跃迁时，光子的能量必须等于两能级间的能量差，即，不能吸收任何能量的光子，故A错误； B．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时，可能发生的跃迁有、、，最多发出3种不同频率的光，故B正确； C．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的能量为 由能级跃迁至能级时发出光子的能量为 根据可知，两光子能量不同，频率不相等，故C错误； D．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时，能级差最大的是从 跃迁到，发出的光子能量最大，最大能量为，故D错误。 故选B。 9．原子钟依赖于原子中电子的能级跃迁，通过特定频率的微波或激光使电子跃迁到更高的能级。氢原子的能级图如图所示，大量处于n=2能级的氢原子吸收了大量能量为2.55eV的光子，氢原子辐射出光的频率最多有（　　） A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【答案】D 【详解】大量处于n=2能级的氢原子吸收了大量能量为2.55eV的光子后，电子的能量为 即电子跃迁到能级，辐射出光的频率最多有种。 故选D。 10．氢原子能级图如图所示，大量处于同一能级的氢原子向低能级跃迁时，共释放出3种频率的光。用3种光分别照射光电管的阴极K，有两种光能使阴极发生光电效应，则阴极金属的逸出功可能为（　　） A．1.5eV B．5.5eV C．10.4eV D．11.5eV 【答案】B 【详解】大量处于同一能级的氢原子向低能级跃迁时，共释放出3种频率的光，说明是从能级向低能级跃迁，根据能级跃迁公式 而发生光电效应的条件 向跃迁时能级差最小，即辐射的光子（频率）能量最小，用其照射光电管的阴极K不能产生光电效应， 同时满足 故选B。 二、多选题 11．丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，提出了自己的原子结构假说。一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出多种不同频率的光，将这些光分别照射到图乙中阴极K的金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像如图丙所示，已知氢原子的能级图如图甲所示，根据玻尔理论对氢原子光谱的解释，下列说法正确的是（    ） A．这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射出6种不同频率的光子 B．图丙中光电流图像b对应的光，是氢原子由第4能级向第1能级跃迁发出的 C．图丙中光电流图像a对应的光，不能使逸出功为12.09eV的金属发生光电效应 D．动能为2eV的电子可以使处于第3能级的氢原子电离 【答案】AD 【详解】A．这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射出种不同频率的光子，故A正确； B．图丙中a光遏止电压比b光大，根据 可知，a光频率最大，对应的氢原子跃迁的能级差最大，则a光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，故B错误； C．图丙中的a光光子能量为 所以，可以发生光电效应，故C错误； D．使处于第3能级的氢原子电离需要的最小能量为1.51eV，则动能为2eV的电子能使处于第3能级的氢原子电离，故D正确。 故选AD。 12．处在同一激发态的原子跃迁到Ⅰ态和Ⅱ态时产生了a、b两束光，分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，均发生了光电效应，且两束光照射时对应的遏止电压，则（　　） A．a、b两束光的光子动量 B．原子在Ⅰ态和Ⅱ态的能量 C．这两束光入射同一双缝干涉装置，相邻亮纹的间距 D．若，则a、b两束光的光子能量满足 【答案】AC 【详解】A．根据光电效应方程有 由于同一光电管阴极的逸出功相同，由可知，a、b两束光的频率大小关系为。所以a、b两束光的波长大小关系为。由可得a、b两束光的光子动量大小为，故A正确； B．原子从同一激发态跃迁到Ⅰ态和Ⅱ态，释放的光子能量等于两能级的能量差，即 由可知，说明跃迁到Ⅰ态时释放的能量更少，因此Ⅰ态能量更高，即原子在Ⅰ态和Ⅱ态的能量为，故B错误； C．双缝干涉相邻亮纹间距公式为 由于a、b两束光的波长大小关系为，所以这两束光入射同一双缝干涉装置时，相邻亮纹的间距为，故C正确； D．由光电效应方程 可得光子的能量为 则有光子的能量为 若，则光子的能量为，故D错误。 故选AC。 13．氢原子能级如图所示，一群原处于n=4能级的氢原子回到n=1的状态过程中（　　） A．放出三种频率不同的光子 B．放出五种频率不同的光子 C．放出的光子的最大能量为12.75eV D．放出的光能够使逸出功为11.0eV的金属发生光电效应 【答案】CD 【详解】AB．一群原处于n=4能级的氢原子回到n=1的状态过程中放出种频率不同的光子，故AB错误； C．从能级4跃迁到能级1放出的光子能量最大，根据 最大能量为12.75eV，故C正确； D．根据光电效应的条件，只有放出的光子能量大于11.0eV的光子，才能使该金属发生光电效应，故D正确。 故选CD。 14．如图甲所示，用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．丙图中和对应的是甲图中电源的正极接在左端 B．光线发射器辐射出、两种光子的动量之比约为0.84 C．用光照射时，飞出阴极光电子的最大初动能为 D．若增大光线发射器的光照强度，光电流一直增大 【答案】BC 【详解】A．和遏止电压，则电源右侧为正极，故A错误； B．光是跃迁发出光，光是跃迁发出光，则光子能量为，光子能量为，由 可知、光子的动量比约为0.84，故B正确； C．由，可知光照射时，飞出光电子的最大初动能为，故C正确； D．增大光照强度，光电流达到饱和电流后不再增大，故D错误。 故选BC。 15．一群最高能级的氢原子从高能级向能级2跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光II。用同一双缝干涉装置分别研究可见光I与II的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射同一金属表面，都能产生光电效应。下列说法正确的是（    ） A．图1中的对应的是可见光II B．图3中的干涉条纹对应的是可见光I C．可见光I的光子动量小于可见光II的光子动量 D．照射同一金属表面，可见光I得到的光电子最大初动能更大 【答案】AD 【详解】A．氢原子发生能级跃迁时，由公式可得 结合题意可知，在四种可见光中，可见光I的频率最大，波长最小，可见光II的频率最小，波长最长，故图1中的对应的是可见光II，故A正确； B．根据公式，由图可知，图3中相邻干涉条纹间距较大，则波长较大，结合上述可知，对应的是可见光II，故B错误； C．由公式可得，光子动量为 结合上述可知，可见光I的光子动量大于可见光II的光子动量，故C错误； D．根据光电效应方程及动能定理可得 照射同一金属表面逸出功相同，照射光频率越大，光电子的最大初动能越大，所以可见光I得到的光电子的最大初动能更大，故D正确。 故选AD。 16．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．题中的氢原子跃迁共能发出6种不同频率的光子 B．a光是从能级向能级跃迁产生的 C．a光的波长小于b光的波长 D．a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的大 【答案】AB 【详解】A．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，根据 可知共能发出6种不同频率的光子，故A正确； B．其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应，可知这两种频率的光分别是能级向能级跃迁与能级向能级跃迁产生的；根据图丙可知，a光对应的遏止电压小于b光对应的遏止电压，根据 可知a光的频率小于b光的频率，则a光是从能级向能级跃迁产生的，B正确； C．由于a光的频率小于b光的频率，根据可知，a光的波长大于b光的波长，故C错误； D．根据 由于a光对应的遏止电压小于b光对应的遏止电压，则a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的小，故D错误。 故选AB。 17．已知氦离子的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知（　　） A．氦离子从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射出光子的频率低 B．大量处在能级的氦离子向低能级跃迁，能发出3种不同频率的光子 C．氦离子处于能级时，能吸收的能量跃迁到能级 D．氦离子从能级跃迁到能级需要吸收能量 【答案】AB 【详解】A．氦离子从高能级到低能级跃迁时要以光子的形式放出能量，放出的能量等于两个能级的能级差；因3和4的能级差小于2和3的能级差，则氦离子从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射出光子的频率低，A正确； B．大量处在能级的氦离子向低能级跃迁，能发出种不同频率的光子，故B正确。 CD．氦离子的跃迁过程类似于氢原子，从高能级到低能级跃迁时要以光子的形式放出能量，而从低能级向高能级跃迁时吸收能量，且吸收或放出的能量满足，则氦离子处于能级时，能吸收的能量跃迁到能级；氦离子从能级跃迁到能级要放出能量，故CD错误； 故选AB。 18．氢光谱在可见光的区域内有4条谱线，按照在真空中波长由长到短的顺序，这4条谱线分别是，它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光，下列判断正确的是（　　） A．电子处于激发状态时，所对应的轨道量子数最大 B．的光子能量大于的光子能量 C．对于同一种玻璃，4种光的折射率以为最小 D．对同一种金属，能使它发生光电效应，都可以使它发生光电效应 【答案】BCD 【详解】A．根据光子的能量公式可知波长最大的的能量最小，根据，可知所对应的轨道量子数最小，故A错误； B．由题可知，的波长大于的波长，根据可知的光子能量大于的光子能量，故B正确； C．波长最大的的能量最小，频率最小，结合折射率与频率的关系可知，的折射率最小，故C正确； D．波长最大的的能量最小，根据光电效应发生的条件可知，对同一种金属，能使它发生光电效应，都可以使它发生光电效应，故D正确。 故选BCD。 19．1899年，俄国物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，我们将光对物体单位面积的压力叫压强或光压。已知频率为v的光子的动量为，式中h为普朗克常量（h=6.63×10-34 J·s），c为光速（c=3×108 m/s），某激光器发出的激光功率为P=1000 W，该光束垂直射到某平整元件上，其光束截面积为S=1.00 mm2，该激光的波长λ=500 nm，下列说法正确的有（　　） A．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为 B．该激光能使金属钨（截止频率为1.095×1015 Hz）发生光电效应 C．该激光能使处于第一激发态的氢原子（E2=-3.4 eV=-5.44×10-19 J）电离 D．若该光束可被元件完全吸收，则其产生的光压约为3.33 Pa 【答案】AD 【详解】A．单位时间内射到平整元件上的光能为 每个光子的能量为 则该激光器单位时间内发出的光子数，故A正确； B．入射光的频率为 入射光的频率小于金属钨的截止频率，不能发生光电效应，故B错误； C．入射光子的能量 光子能量小于处于第一激发态的氢原子的电离能，不能使其电离，故C错误； D．对单位时间内发出的光子，根据动量定理 根据以上分析可知 代入， 可得，故D正确。 故选AD。 20．氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2时产生可见光I，从能级3跃迁到能级2时产生可见光II．用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，II光的侧移量小 B．图乙中的干涉条纹对应的是II C．I的光子能量小于II的光子能量 D．滑片向移动，电流表的示数为零时I对应的电压表的示数比II对应的大 【答案】AD 【详解】AC．氢原子从能级6跃迁到能级2时产生可见光I，从能级3跃迁到能级2时产生可见光II，可知可见光I的光子能量较大，频率较大，在玻璃砖中的折射率较大，从玻璃砖射出时偏折程度较大，则以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，I光的侧移量较大，II光的侧移量小，A正确，C错误； B．图乙中的干涉条纹间距较小，根据可知，对应的光的波长较小，频率较大，则对应的是I光，B错误； D．滑片向移动，光电管加反向电压，因，可知I光遏止电压较大，即电流表的示数为零时I对应的电压表的示数比II对应的大，D正确。 故选AD。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $