17.2 原子结构和玻尔理论 专项训练 -2027届高考物理一轮复习100考点精练

**基本信息** 聚焦原子结构与玻尔理论，以能级跃迁为主线，融合光电效应、核式结构等考点，通过19道典例构建“概念-原理-应用”逻辑链，强化科学思维与能量观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |原子结构和玻尔理论|19题（含2026河南二模等）|以能级跃迁能量计算为核心，结合光电效应、α粒子散射，情境关联科技（如锶原子光钟、激光减速）|从卢瑟福核式结构实验事实，到玻尔能级量子化模型，推导跃迁能量公式（E=hc/λ），应用于光子辐射/吸收及光电效应分析，形成“实验-理论-应用”闭环|

2027高考物理一轮复习100考点精练 第17章 原子物理 考点17.2 原子结构和玻尔理论 【考点精练】 1．（2026河南郑州二模）2026年3月，我国成功研制高精度锶原子光钟。如图为锶原子的能级结构示意图，锶原子吸收波长为的光子，从基态跃迁到激发态；吸收波长为的光子，从基态跃迁到激发态。已知光速为c，则锶原子从激发态跃迁到激发态时辐射出的光子频率为 A． B． C． D． 答案 B 解析 设基态的能量为，激发态 的能量为，锶原子从基态跃迁到激发态，有 - = ；从基态跃迁到激发态，有 - = ，锶原子从激发态跃迁到激发态时 ，辐射出的光子能量满足 - =hν，联立解得v= ，，B正确。 2 （2026年3月北京房山模拟）激光减速指的是一种用激光对热运动的原子进行“刹车”，将其冷却到极低温度的技术。如图甲，一质量为m的原子和波长为的激光束发生正碰，原子吸收光子后，从低能级跃迁到激发态，然后随机地向各个方向自发辐射出光子（如图乙，对原子动量的影响忽略不计），落回低能级。已知该原子平均每秒吸收n个光子，忽略原子质量的变化，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该原子和激光束的光子相撞时，动量不守恒 B．原子从激发态向低能级跃迁时，辐射出光子的能量是连续变化的 C．单个激光光子的动量为 D．该原子减速的加速度的大小为 答案 D 【解析】该原子和激光束的光子相撞时，系统不受外力作用，动量守恒，A错误； 根据玻尔理论，原子能级是量子化的原子从激发态向低能级跃迁时，辐射出光子的能量是不连续变化的，B错误；根据德布罗意物质波理论，波长为的激光束单个激光光子的动量为p=，C错误；该原子平均每秒吸收n个光子，每个光子的动量为p=，根据动量定理Ft=np，每秒原子受到的光子冲击力F=，由牛顿第二定律，F=ma，可得该原子减速的加速度的大小为a=，D正确。 3 .(山东德州2025年5月冲刺模拟) 血氧仪是测量血氧饱和度和脉率的仪器，其工作原理基于还原血红蛋白和氧合血红蛋白在红光和近红光区域的吸收光谱特性。下列关于红光和近红光区域红外线的说法正确的是（　　） A. 红光比红外线更容易发生衍射现象 B. 红光和红外线都是可见光 C. 原子从高能级向低能级跃迁时，可能发射红光，也可能发射红外线 D. 在同一介质中，红光和红外线的传播速度相同 【答案】C 【解析】．红外线的波长比红光长，根据波长越长越容易发生衍射现象，故红外线比红光更容易发生衍射现象，故A错误； 红外线是不可见光，红光属于可见光，故B错误； 原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出的光子能量等于两个能级的能量差，当能量差对应的光子频率在红光或红外线区域时，就可能发射红光或红外线，故C正确； 在同一介质中，不同频率的光传播速度不同，红光和红外线频率不同，所以传播速度不同，故D错误。 4. （2025年5月广西桂林市高三二模）氢原子钟是一种利用氢原子的能级跃迁特性来产生极其精确时间信号的原子钟，是目前最稳定的时间频率标准之一。如图所示为氢原子六个能级的示意图，n为量子数。已知可见光光子的能量范围为1.61eV~3.10eV，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A. 使n=6能级氢原子电离至少要13.6eV的能量 B. 氢原子从n=3能级跃迁到n=6能级能量减小 C. 氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级放出的光子是可见光光子 D. 氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子不是可见光光子 【答案】C 【解析】．能级的氢原子具有的能量为－0.38eV，故要使其发生电离能量变为0，至少需要0.38eV的能量，故A错误；氢原子从n = 3能级跃迁到n = 6能级，是由低能级跃迁到高能级，要吸收能量，总能量增大，故B错误；氢原子从n = 6能级跃迁到n = 2能级，氢原子辐射出的光子的能量为，该光子能量在可见光光子的能量范围内，故C正确； 氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，氢原子辐射出的光子的能量为，该光子能量在可见光光子的能量范围内，故D错误。 5. （2025年5月贵州贵阳普通高中教学检测）一群处于n = 5的激发态的氢原子向低能级跃迁时会发出各种频率的光，如果用这些光照射一群处于n = 2的激发态的氢原子，使它们直接向高能级跃迁（未电离），这些氢原子最多会吸收m种频率的光，则m等于（ ） A. 4 B. 6 C. 8 D. 12 【答案】B 【解析】如图为氢原子能级图，一群处于n = 5的激发态的氢原子向低能级跃迁时会发出种不同频率的光； 用这些光照射一群处于n = 2的激发态的氢原子，使它们直接向高能级跃迁（未电离），会有以下三种情况： （1）处于n = 2能级的氢原子时，可能出现从n = 2能级跃迁到n = 3、n = 4和n = 5能级共三种情况； （2）处于n = 3能级的氢原子时，可能出现从n = 3能级跃迁到n = 4和n = 5能级共两种情况； （3）处于n = 4能级的氢原子时，从n = 4能级跃迁到n = 5能级一种情况； 则吸收光的频率的种数m = 3＋2＋1 = 6种。故选B。 6. （宁夏白银市一中、八中、银光中学2025年5月高三适应性）下列四幅图所反映的物理过程描述正确的是（　　） A. 图(1)中卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构 B. 图(2)中处于基态的氢原子能吸收能量为9.8eV的光子而发生跃迁 C. 图(3)中用弧光灯照射不带电的锌板，验电器的指针发生偏转，锌板上带的是负电 D. 图(4)中放射源放射出的射线经如图电场后偏转示意图，其中向右偏的是射线 【答案】A 【解析】．图（1）中卢瑟福通过对粒子的散射实验的研究，揭示了原子的核实结构模型，故A正确； B．图（2）中处于基态的氢原子跃迁到n=2能级所需能量最小，为10.2eV，故B错误； C．图（3）中用弧光灯照射不带电的锌板，验电器的指示灯发生偏转，锌板失去电子带正电，故C错误； D．图（4）中电场的方向向右，向右偏转的粒子带正电，可知向右偏转的时射线，故D错误。 7. （江西吉安一中2025学年度下学期全真模拟考试）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n=5激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中巴耳末系中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A. 光电管阴极K金属材料的逸出功为1.5eV B. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源左侧为正极 C. 若用两束强度相同的不同颜色的光照射图乙中的光电管K极，频率高的饱和电流小 D. 氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，核外电子动能也减小 【答案】BC 【解析】．大量处于n = 5激发态的氢原子跃迁到n = 2时，发出巴耳末系中频率最高的光子，光子对应的能量为 由丙图可知截止电压为1.5V，光电子的最大初动能为 由光电效应方程可得 解得光电管阴极K金属材料的逸出功为，故A错误； 若调节滑片使光电流为零，需要施加反向电压，即电源左侧应该为正极，故B正确； 若用两束强度相同的不同颜色的光照射，单位时间内发射光子数是不一样的，频率高的光子对应较大能量，光子数少，饱和电流小，故C正确； 氢原子从n = 5能级跃迁到n = 3能级时，氢原子能量减小，库仑力做正功，核外电子动能增加，故D错误。 8. （湖北省部分高中协作体2025届三统联考） 氢原子第n能级的能量为，其中是基态能量，，2，3…。若某一氢原子辐射出能量为的光子后，氢原子处于比基态高出的激发态，则氢原子辐射光子前处于（ ） A. 第2能级 B. 第3能级 C. 第4能级 D. 第6能级 【答案】C 【解析】设氢原子发射光子前后分别处于第k能级与第l能级，发射后的能量为 则有 解得 l=2 发射前的能量 根据玻尔理论有 =Em-En（m＞n） 当氢原子由第k能级跃迁到第l能级时，辐射的能量为 解得 k=4，故选C。 9. （湖北省部分高中协作体2025届三统联考）图甲为研究光电效应的电路，K极为金属钠（截止频率为Hz，逸出功为2.29eV）。图乙为氢原子能级图。氢原子光谱中有四种可见光，分别是从、5、4、3能级跃迁到能级产生的。下列说法正确的是（ ） A. 氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应 B. 大量处于能级的氢原子最多能辐射出8种不同频率的光 C. 仅将图甲中P向右滑动，电流计示数一定变大 D. 仅将图甲中电源的正负极颠倒，电流计示数一定为0 【答案】A 【解析】．从n = 6、5、4、3能级跃迁到n = 2能级产生的光的能量分别为3.02eV、2.86 eV、2.55 eV，、1.89 eV，大于2.29eV的跃迁有三种，即氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应，选项A正确；大量处于n = 5能级的氢原子最多能辐射出种不同频率的光，选项B错误；仅将图甲中P向右滑动，正向电压变大，则开始阶段电流计示数变大，当达到饱和光电流时，电流不再增加，选项C错误；仅将图甲中电源的正负极颠倒，光电管加反向电压，仍有光电子到达A极，即电流计示数不一定为0，选项D错误。 10. （海淀区2024-2025学年第二学期期末练习）在粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度的偏转，其原因是（ ） A. 原子中存在带负电的电子 B. 正电荷在原子内是均匀分布的 C. 原子只能处在一系列不连续的能量状态中 D. 占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围 【答案】D 【解析】带负电的电子质量很小不是影响α粒子发生大角度偏转的原由，故A错误； 原子中的原子核很小，核外很“空旷”， 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核，这才是影响α粒子发生大角度偏转的根本原因，故B错误，D正确； 少数α粒子发生大角度的偏转与原子处在一系列不连续的能量状态中没有关系，故C错误； 11.（2024·江西高考2题）近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管（LED），开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV（约3.52×10－19 J），普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则发光频率约为（　　） A.6.38×1014 Hz B.5.67×1014 Hz C.5.31×1014 Hz D.4.67×1014 Hz 答案 C 解析：　根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19 J，由ε＝hν，代入数据解得ν＝5.31×1014 Hz，C正确。 12（2025·四川绵阳期中）根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示是α粒子散射实验的图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近。下列说法中正确的是（　　） A.绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹3，说明原子中心存在原子核 B.发生超过90°大角度偏转的α粒子是极少数的 C.沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小 D.沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大 答案 BC 解析：在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，运动轨迹如轨迹1所示，说明原子中绝大部分是空的，A项错误；极少数α粒子发生超过90°的大角度偏转，B项正确；根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核α粒子的加速度越大，因此沿轨道2运动的α粒子的加速度先增大后减小，C项正确；沿轨迹2运动的α粒子从a运动到b过程中受到斥力作用，根据静电力做功特点可知，静电力做负功，电势能增大，从b运动到c过程中，静电力做正功，电势能减小，D项错误。 13 （2025·北京丰台区模拟）元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的。实验装置如图所示，两块金属板水平放置，间距为d，电压为U，质量为m的油滴悬浮在两板间保持静止。已知重力加速度为g，两板间电场可视为匀强电场。下列说法正确的是（　　） A.悬浮油滴带正电 B.悬浮油滴的电荷量为 C.悬浮油滴的比荷为 D.油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍 答案 B 解析：　平行金属板间存在匀强电场，油滴恰好处于静止状态，静电力与重力平衡，重力竖直向下，静电力一定竖直向上，由于上极板带正电，所以油滴带负电，故A错误；油滴恰好处于静止状态，受力平衡，则有mg＝qE＝q，解得该油滴的电荷量q＝，油滴的比荷为＝，故B正确，C错误；在经过反复测量后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，也就是电子的电荷量，所以油滴的电荷量一定是电子电荷量的整数倍，故D错误。 14（2024·江苏高考5题）在某原子发生的跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是（　　） A.λ1 B.λ2 C.λ3 D.λ4 答案：C 解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，若只有一种光子可以使某金属发生光电效应，则该光子的能量最大，又由题图可知辐射的λ3光子的能量最大，所以只有λ3光子可以使该金属发生光电效应，C正确。 15 （2025·八省联考晋陕青宁卷）氢原子能级图如图所示，若大量氢原子处于n＝1，2，3，4的能级状态，已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，1 eV＝1.6×10－19 J，某锑铯化合物的逸出功为2.0 eV，则（　　） A.这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光 B.这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为1.6×1014 Hz C.这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出 D.一个动能为12.5 eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态 答案 BC 解析：　这些氢原子跃迁过程中最多可发出＝6种频率的光，故A错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子的能量最小，为E＝E4－E3＝0.66 eV，所以，这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为ν＝＝ Hz＝1.6×1014 Hz，故B正确；某锑铯化合物的逸出功为2.0 eV，则这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出，分别是从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光子，从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光子，从n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光子，从n＝4能级跃迁到n＝2能级发出的光子，故C正确；一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为Emin＝E2－E1＝10.2 eV，一个动能为12.5 eV的电子（大于10.2 eV）碰撞一个基态氢原子能使其跃迁到激发态，故D错误。 16 氢原子能级图如图所示，可见光的光子能量范围为1.62～3.11 eV。根据玻尔理论判断，下列说法正确的是（　　） A.一个处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光 B.大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生3种不同频率的光 C.大量处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，由n＝5能级向n＝4能级跃迁辐射出的光子的波长最长 D.大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生3种不同频率的可见光 答案 AC 解析：　一个处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出4种不同频率的光：n＝5到n＝4，n＝4到n＝3，n＝3到n＝2，n＝2到n＝1，故A正确；大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生6种不同频率的光，故B错误；光子的频率越高，波长越短，频率越低，波长越长，大量处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，由n＝5能级向n＝4能级跃迁辐射出的光子的波长最长，故C正确；大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生3种不同频率的光子，可见光的光子能量范围为1.62～3.11 eV，n＝3能级到n＝2能级跃迁释放的光子能量为1.89 eV，在可见光范围内，其他跃迁产生的光子能量不在1.62～3.11 eV范围内，不属于可见光，故D错误。 17.（2024·安徽高考1题）大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有（　　） A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 答案 B 解析：　大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的光的种类为＝3种，辐射出光子的能量分别为 ΔE1＝E3－E1＝－1.51 eV－（－13.6 eV）＝12.09 eV， ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－（－3.4 eV）＝1.89 eV， ΔE3＝E2－E1＝－3.4 eV－（－13.6 eV）＝10.2 eV， 其中ΔE1＞3.11 eV，ΔE2＜3.11 eV，ΔE3＞3.11 eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种。故选B。 18.（2023·湖北高考1题）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线（对应的光子能量为10.2 eV）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（　　） A.n＝2和n＝1能级之间的跃迁 B.n＝3和n＝1能级之间的跃迁 C.n＝3和n＝2能级之间的跃迁 D.n＝4和n＝2能级之间的跃迁 答案 A 解析：　由题中氢原子的能级图可知，10.2 eV的光子是由氢原子从n＝2到n＝1能级跃迁产生的，A正确，B、C、D错误。 19.（10分）(2024湖南顶级名校质检)在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能级向低能级跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴尔末一里德伯公式来计算，式中为波长，为里德伯常量，分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个，有，。其中，赖曼系谱线是电子由的轨道跃迁到的轨道时向外辐射光子形成的，巴尔末系谱线是电子由的轨道跃迁到的轨道时向外辐射光子形成的。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为；若用巴尔末系中的光照射金属时，遏止电压的大小为。已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，里德伯常量为R。试求:普朗克常量h和该金属的逸出功。 【答案】，； 【解析】：在赖曼系中，氢原子由n=2跃到k=1，对应的波长最长设为， 则， 解得：， 所以：；……2分 在巴尔末系中，氢原子由n=4跃迁到k=2，对应的波长为，频率为， 则：，……2分 设、对应的最大动能分别为、，根据光电效应方程有： =h-，=h-，……2分 联立解得：，……2分 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027高考物理一轮复习100考点精练 第17章 原子物理 考点17.2 原子结构和玻尔理论 【考点精练】 1．（2026河南郑州二模）2026年3月，我国成功研制高精度锶原子光钟。如图为锶原子的能级结构示意图，锶原子吸收波长为的光子，从基态跃迁到激发态；吸收波长为的光子，从基态跃迁到激发态。已知光速为c，则锶原子从激发态跃迁到激发态时辐射出的光子频率为 A． B． C． D． 答案 B 解析 设基态的能量为，激发态 的能量为，锶原子从基态跃迁到激发态，有 - = ；从基态跃迁到激发态，有 - = ，锶原子从激发态跃迁到激发态时 ，辐射出的光子能量满足 - =hν，联立解得v= ，，B正确。 2 （2026年3月北京房山模拟）激光减速指的是一种用激光对热运动的原子进行“刹车”，将其冷却到极低温度的技术。如图甲，一质量为m的原子和波长为的激光束发生正碰，原子吸收光子后，从低能级跃迁到激发态，然后随机地向各个方向自发辐射出光子（如图乙，对原子动量的影响忽略不计），落回低能级。已知该原子平均每秒吸收n个光子，忽略原子质量的变化，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该原子和激光束的光子相撞时，动量不守恒 B．原子从激发态向低能级跃迁时，辐射出光子的能量是连续变化的 C．单个激光光子的动量为 D．该原子减速的加速度的大小为 答案 D 【解析】该原子和激光束的光子相撞时，系统不受外力作用，动量守恒，A错误； 根据玻尔理论，原子能级是量子化的原子从激发态向低能级跃迁时，辐射出光子的能量是不连续变化的，B错误；根据德布罗意物质波理论，波长为的激光束单个激光光子的动量为p=，C错误；该原子平均每秒吸收n个光子，每个光子的动量为p=，根据动量定理Ft=np，每秒原子受到的光子冲击力F=，由牛顿第二定律，F=ma，可得该原子减速的加速度的大小为a=，D正确。 3 .(山东德州2025年5月冲刺模拟) 血氧仪是测量血氧饱和度和脉率的仪器，其工作原理基于还原血红蛋白和氧合血红蛋白在红光和近红光区域的吸收光谱特性。下列关于红光和近红光区域红外线的说法正确的是（　　） A. 红光比红外线更容易发生衍射现象 B. 红光和红外线都是可见光 C. 原子从高能级向低能级跃迁时，可能发射红光，也可能发射红外线 D. 在同一介质中，红光和红外线的传播速度相同 【答案】C 【解析】．红外线的波长比红光长，根据波长越长越容易发生衍射现象，故红外线比红光更容易发生衍射现象，故A错误； 红外线是不可见光，红光属于可见光，故B错误； 原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出的光子能量等于两个能级的能量差，当能量差对应的光子频率在红光或红外线区域时，就可能发射红光或红外线，故C正确； 在同一介质中，不同频率的光传播速度不同，红光和红外线频率不同，所以传播速度不同，故D错误。 4. （2025年5月广西桂林市高三二模）氢原子钟是一种利用氢原子的能级跃迁特性来产生极其精确时间信号的原子钟，是目前最稳定的时间频率标准之一。如图所示为氢原子六个能级的示意图，n为量子数。已知可见光光子的能量范围为1.61eV~3.10eV，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A. 使n=6能级氢原子电离至少要13.6eV的能量 B. 氢原子从n=3能级跃迁到n=6能级能量减小 C. 氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级放出的光子是可见光光子 D. 氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子不是可见光光子 【答案】C 【解析】．能级的氢原子具有的能量为－0.38eV，故要使其发生电离能量变为0，至少需要0.38eV的能量，故A错误；氢原子从n = 3能级跃迁到n = 6能级，是由低能级跃迁到高能级，要吸收能量，总能量增大，故B错误；氢原子从n = 6能级跃迁到n = 2能级，氢原子辐射出的光子的能量为，该光子能量在可见光光子的能量范围内，故C正确； 氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，氢原子辐射出的光子的能量为，该光子能量在可见光光子的能量范围内，故D错误。 5. （2025年5月贵州贵阳普通高中教学检测）一群处于n = 5的激发态的氢原子向低能级跃迁时会发出各种频率的光，如果用这些光照射一群处于n = 2的激发态的氢原子，使它们直接向高能级跃迁（未电离），这些氢原子最多会吸收m种频率的光，则m等于（ ） A. 4 B. 6 C. 8 D. 12 【答案】B 【解析】如图为氢原子能级图，一群处于n = 5的激发态的氢原子向低能级跃迁时会发出种不同频率的光； 用这些光照射一群处于n = 2的激发态的氢原子，使它们直接向高能级跃迁（未电离），会有以下三种情况： （1）处于n = 2能级的氢原子时，可能出现从n = 2能级跃迁到n = 3、n = 4和n = 5能级共三种情况； （2）处于n = 3能级的氢原子时，可能出现从n = 3能级跃迁到n = 4和n = 5能级共两种情况； （3）处于n = 4能级的氢原子时，从n = 4能级跃迁到n = 5能级一种情况； 则吸收光的频率的种数m = 3＋2＋1 = 6种。故选B。 6. （宁夏白银市一中、八中、银光中学2025年5月高三适应性）下列四幅图所反映的物理过程描述正确的是（　　） A. 图(1)中卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构 B. 图(2)中处于基态的氢原子能吸收能量为9.8eV的光子而发生跃迁 C. 图(3)中用弧光灯照射不带电的锌板，验电器的指针发生偏转，锌板上带的是负电 D. 图(4)中放射源放射出的射线经如图电场后偏转示意图，其中向右偏的是射线 【答案】A 【解析】．图（1）中卢瑟福通过对粒子的散射实验的研究，揭示了原子的核实结构模型，故A正确； B．图（2）中处于基态的氢原子跃迁到n=2能级所需能量最小，为10.2eV，故B错误； C．图（3）中用弧光灯照射不带电的锌板，验电器的指示灯发生偏转，锌板失去电子带正电，故C错误； D．图（4）中电场的方向向右，向右偏转的粒子带正电，可知向右偏转的时射线，故D错误。 7. （江西吉安一中2025学年度下学期全真模拟考试）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n=5激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中巴耳末系中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A. 光电管阴极K金属材料的逸出功为1.5eV B. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源左侧为正极 C. 若用两束强度相同的不同颜色的光照射图乙中的光电管K极，频率高的饱和电流小 D. 氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，核外电子动能也减小 【答案】BC 【解析】．大量处于n = 5激发态的氢原子跃迁到n = 2时，发出巴耳末系中频率最高的光子，光子对应的能量为 由丙图可知截止电压为1.5V，光电子的最大初动能为 由光电效应方程可得 解得光电管阴极K金属材料的逸出功为，故A错误； 若调节滑片使光电流为零，需要施加反向电压，即电源左侧应该为正极，故B正确； 若用两束强度相同的不同颜色的光照射，单位时间内发射光子数是不一样的，频率高的光子对应较大能量，光子数少，饱和电流小，故C正确； 氢原子从n = 5能级跃迁到n = 3能级时，氢原子能量减小，库仑力做正功，核外电子动能增加，故D错误。 8. （湖北省部分高中协作体2025届三统联考） 氢原子第n能级的能量为，其中是基态能量，，2，3…。若某一氢原子辐射出能量为的光子后，氢原子处于比基态高出的激发态，则氢原子辐射光子前处于（ ） A. 第2能级 B. 第3能级 C. 第4能级 D. 第6能级 【答案】C 【解析】设氢原子发射光子前后分别处于第k能级与第l能级，发射后的能量为 则有 解得 l=2 发射前的能量 根据玻尔理论有 =Em-En（m＞n） 当氢原子由第k能级跃迁到第l能级时，辐射的能量为 解得 k=4，故选C。 9. （湖北省部分高中协作体2025届三统联考）图甲为研究光电效应的电路，K极为金属钠（截止频率为Hz，逸出功为2.29eV）。图乙为氢原子能级图。氢原子光谱中有四种可见光，分别是从、5、4、3能级跃迁到能级产生的。下列说法正确的是（ ） A. 氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应 B. 大量处于能级的氢原子最多能辐射出8种不同频率的光 C. 仅将图甲中P向右滑动，电流计示数一定变大 D. 仅将图甲中电源的正负极颠倒，电流计示数一定为0 【答案】A 【解析】．从n = 6、5、4、3能级跃迁到n = 2能级产生的光的能量分别为3.02eV、2.86 eV、2.55 eV，、1.89 eV，大于2.29eV的跃迁有三种，即氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应，选项A正确；大量处于n = 5能级的氢原子最多能辐射出种不同频率的光，选项B错误；仅将图甲中P向右滑动，正向电压变大，则开始阶段电流计示数变大，当达到饱和光电流时，电流不再增加，选项C错误；仅将图甲中电源的正负极颠倒，光电管加反向电压，仍有光电子到达A极，即电流计示数不一定为0，选项D错误。 10. （海淀区2024-2025学年第二学期期末练习）在粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度的偏转，其原因是（ ） A. 原子中存在带负电的电子 B. 正电荷在原子内是均匀分布的 C. 原子只能处在一系列不连续的能量状态中 D. 占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围 【答案】D 【解析】带负电的电子质量很小不是影响α粒子发生大角度偏转的原由，故A错误； 原子中的原子核很小，核外很“空旷”， 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核，这才是影响α粒子发生大角度偏转的根本原因，故B错误，D正确； 少数α粒子发生大角度的偏转与原子处在一系列不连续的能量状态中没有关系，故C错误； 11.（2024·江西高考2题）近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管（LED），开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV（约3.52×10－19 J），普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则发光频率约为（　　） A.6.38×1014 Hz B.5.67×1014 Hz C.5.31×1014 Hz D.4.67×1014 Hz 答案 C 解析：　根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19 J，由ε＝hν，代入数据解得ν＝5.31×1014 Hz，C正确。 12（2025·四川绵阳期中）根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示是α粒子散射实验的图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近。下列说法中正确的是（　　） A.绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹3，说明原子中心存在原子核 B.发生超过90°大角度偏转的α粒子是极少数的 C.沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小 D.沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大 答案 BC 解析：在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，运动轨迹如轨迹1所示，说明原子中绝大部分是空的，A项错误；极少数α粒子发生超过90°的大角度偏转，B项正确；根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核α粒子的加速度越大，因此沿轨道2运动的α粒子的加速度先增大后减小，C项正确；沿轨迹2运动的α粒子从a运动到b过程中受到斥力作用，根据静电力做功特点可知，静电力做负功，电势能增大，从b运动到c过程中，静电力做正功，电势能减小，D项错误。 13 （2025·北京丰台区模拟）元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的。实验装置如图所示，两块金属板水平放置，间距为d，电压为U，质量为m的油滴悬浮在两板间保持静止。已知重力加速度为g，两板间电场可视为匀强电场。下列说法正确的是（　　） A.悬浮油滴带正电 B.悬浮油滴的电荷量为 C.悬浮油滴的比荷为 D.油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍 答案 B 解析：　平行金属板间存在匀强电场，油滴恰好处于静止状态，静电力与重力平衡，重力竖直向下，静电力一定竖直向上，由于上极板带正电，所以油滴带负电，故A错误；油滴恰好处于静止状态，受力平衡，则有mg＝qE＝q，解得该油滴的电荷量q＝，油滴的比荷为＝，故B正确，C错误；在经过反复测量后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，也就是电子的电荷量，所以油滴的电荷量一定是电子电荷量的整数倍，故D错误。 14（2024·江苏高考5题）在某原子发生的跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是（　　） A.λ1 B.λ2 C.λ3 D.λ4 答案：C 解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，若只有一种光子可以使某金属发生光电效应，则该光子的能量最大，又由题图可知辐射的λ3光子的能量最大，所以只有λ3光子可以使该金属发生光电效应，C正确。 15 （2025·八省联考晋陕青宁卷）氢原子能级图如图所示，若大量氢原子处于n＝1，2，3，4的能级状态，已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，1 eV＝1.6×10－19 J，某锑铯化合物的逸出功为2.0 eV，则（　　） A.这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光 B.这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为1.6×1014 Hz C.这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出 D.一个动能为12.5 eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态 答案 BC 解析：　这些氢原子跃迁过程中最多可发出＝6种频率的光，故A错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子的能量最小，为E＝E4－E3＝0.66 eV，所以，这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为ν＝＝ Hz＝1.6×1014 Hz，故B正确；某锑铯化合物的逸出功为2.0 eV，则这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出，分别是从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光子，从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光子，从n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光子，从n＝4能级跃迁到n＝2能级发出的光子，故C正确；一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为Emin＝E2－E1＝10.2 eV，一个动能为12.5 eV的电子（大于10.2 eV）碰撞一个基态氢原子能使其跃迁到激发态，故D错误。 16 氢原子能级图如图所示，可见光的光子能量范围为1.62～3.11 eV。根据玻尔理论判断，下列说法正确的是（　　） A.一个处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光 B.大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生3种不同频率的光 C.大量处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，由n＝5能级向n＝4能级跃迁辐射出的光子的波长最长 D.大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生3种不同频率的可见光 答案 AC 解析：　一个处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出4种不同频率的光：n＝5到n＝4，n＝4到n＝3，n＝3到n＝2，n＝2到n＝1，故A正确；大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生6种不同频率的光，故B错误；光子的频率越高，波长越短，频率越低，波长越长，大量处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，由n＝5能级向n＝4能级跃迁辐射出的光子的波长最长，故C正确；大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生3种不同频率的光子，可见光的光子能量范围为1.62～3.11 eV，n＝3能级到n＝2能级跃迁释放的光子能量为1.89 eV，在可见光范围内，其他跃迁产生的光子能量不在1.62～3.11 eV范围内，不属于可见光，故D错误。 17.（2024·安徽高考1题）大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有（　　） A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 答案 B 解析：　大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的光的种类为＝3种，辐射出光子的能量分别为 ΔE1＝E3－E1＝－1.51 eV－（－13.6 eV）＝12.09 eV， ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－（－3.4 eV）＝1.89 eV， ΔE3＝E2－E1＝－3.4 eV－（－13.6 eV）＝10.2 eV， 其中ΔE1＞3.11 eV，ΔE2＜3.11 eV，ΔE3＞3.11 eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种。故选B。 18.（2023·湖北高考1题）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线（对应的光子能量为10.2 eV）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（　　） A.n＝2和n＝1能级之间的跃迁 B.n＝3和n＝1能级之间的跃迁 C.n＝3和n＝2能级之间的跃迁 D.n＝4和n＝2能级之间的跃迁 答案 A 解析：　由题中氢原子的能级图可知，10.2 eV的光子是由氢原子从n＝2到n＝1能级跃迁产生的，A正确，B、C、D错误。 19.（10分）(2024湖南顶级名校质检)在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能级向低能级跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴尔末一里德伯公式来计算，式中为波长，为里德伯常量，分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个，有，。其中，赖曼系谱线是电子由的轨道跃迁到的轨道时向外辐射光子形成的，巴尔末系谱线是电子由的轨道跃迁到的轨道时向外辐射光子形成的。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为；若用巴尔末系中的光照射金属时，遏止电压的大小为。已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，里德伯常量为R。试求:普朗克常量h和该金属的逸出功。 【答案】，； 【解析】：在赖曼系中，氢原子由n=2跃到k=1，对应的波长最长设为， 则， 解得：， 所以：；……2分 在巴尔末系中，氢原子由n=4跃迁到k=2，对应的波长为，频率为， 则：，……2分 设、对应的最大动能分别为、，根据光电效应方程有： =h-，=h-，……2分 联立解得：，……2分 1 学科网（北京）股份有限公司 $