高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 氢原子光谱和玻尔的原子模型当堂达标检测题

4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．关于近代物理学史，下列说法正确的是（　　）

A．卢瑟福的α粒子散射实验，使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的

B．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面

C．爱因斯坦最先将能量子概念引入物理学，使得光电效应的理论与实验的矛盾迎刃而解

D．玻尔最先将能量子概念引入物理学，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律

2．下列说法正确的是（　　）

A．关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说明了光的本性

B．汤姆孙首先发现了电子，精确测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型

C．波尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律

D．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一

3．氢原子能级如图所示，大量处于n=3能级的氢原子跃迁到低能级的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．最多可放出6种频率不同的光子

B．放出的光子的最大能量是12.09eV

C．放出的光子的最小能量是0.66eV

D．放出的光子能使逸出功为13eV的金属发生光电效应

4．氢原子从处于n=a的激发态自发地直接跃迁到n=b的激发态，已知a>b，在此过程中（　　）

A．原子要发出一系列频率的光子 B．原子要吸收一系列频率的光子

C．原子要发出某一频率的光子 D．原子要吸收某一频率的光子

5．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，下则说法正确的是（　　）

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，所长我们看到了原子光谱的分立特征

6．关于线状谱，下列说法中正确的是(       )

A．每种原子处在不同温度下的线状谱不同

B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同

C．每种原子在任何条件下的线状谱都相同

D．两种不同的原子的线状谱可能相同

7．下列说法不正确的是（　　）

A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一

B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律

C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小

D．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想

8．关于物理学史，下列说法不正确的是（       ）

A．普朗克为了解释黑体辐射问题，提出了能量子假说

B．某种原子的吸收光谱中的暗线是该原子的特征谱线

C．汤姆孙发现了电子，并提出了原子的核式结构

D．赫兹发现了光电效应现象

9．下列说法不正确的是（        ）

A．密立根通过对阴极射线研究发现了电子

B．卢瑟福通过粒子散射实验的研究发现了原子的核式结构

C．普朗克在研究黑体辐射问题提出了能量子假说

D．玻尔的理论假设之一是原子能量的量子化

10．下面四幅图描述的场景分别是：图甲是测量单摆的周期时选取计时的开始（和终止）的位置；图乙是用惠更斯原理解释球面波的传播；图丙是产生电磁振荡的电路；图丁是氢原子能级图。下列关于四幅图的说法正确的是（　　）

A．图甲中取小球到达最高点时作为计时起点较好

B．图乙中波面上的每一点都可以看成新的子波源

C．图丙中开关从a端拨到b端的一瞬间线圈L中的磁场能最大

D．图丁中的若干条“跃迁线”说明氢原子光谱是连续谱

11．如图所示为氢原子的能级图，对于处在n=4能级的大量氢原子，下列说法正确的是（　　）

A．这群氢原子向低能级跃迁时一共可以辐射出3种不同频率的光

B．这群氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时向外辐射的光子的频率最低

C．处在n=4能级的氢原子可以吸收任何一种光子而跃迁到高能级

D．处在n=4能级的氢原子不可能吸收能量为1eV的光子而发生电离

12．如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光。关于这些光下列说法正确的是（　　）

A．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子波长最长

B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光子频率最小

C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应

13．如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（　　）

A．原子A可能辐射出3种频率的光子

B．原子B最多能辐射出2种频率的光子

C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

14．如图为汞原子能级示意图。已知可见光子能量范围约在，要使处于基态的汞原子被激发后可辐射出可见光光子，则应给基态汞原子提供的能量至少为（　　）

A．4.9eV B．2.7eV C．7.7eV D．8.8eV

15．如图所示为氢原子的能级图，各能级对应的能量值，其中n为能级数，E1=13.6eV，以下判断正确的是（　　）

A．3能级对应的能量值为-4.53eV

B．大量处在4能级的氢原子跃迁时会辐射出3种频率的光

C．大量处在4能级的氢原子跃迁时放出的光子最大能量为10.2eV

D．电子从5能级跃迁到3能级的过程比从3能级跃迁到2能级的过程，辐射出的光子波长长

二、填空题（共4题）

16．根据玻尔原子结构理论，氦离子（He+）的能级图如图所示。电子处在n =3轨道上比处在n =5轨道上离氦核的距离_______（选填“近”或“远”）。当大量He+处在n =4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_______条。

17．氢原子的能级如图所示，当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，会_________（填“辐射”或“吸收”）光子，这种光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为______eV．现有一群处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有_______种．

18．根据玻尔理论，某种原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为（E1表示处于基态原子的能量，具体数值未知）．一群处于n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的光能使极限波长为λ0的某种金属发生光电效应，这两种光中频率中较低的为ν．用频率中为ν的光照射该金属产生的光电子的最大初动能为________；该原子处于基态的原子能量E1为________．已知普朗克常量为h，真空中的光速为c．

19．在氢原子光谱中．电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出_____________条不同频率的谱线．

三、综合题（共4题）

20．原子处于基态时最稳定,处于较高能级时会自发地向低能级跃迁．如图所示为氢原子的能级图．现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上,被激发的氢原子能自发地发出3种不同频率的色光,则照射氢原子的单色光的光子能量为多少?用这种光照射逸出功为 4.54eV的金属表面时,逸出的光电子的最大初动能是多少?

21．氢原子的能级图如图所示．原子从能级n＝3向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应．有一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属．普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求：

(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光；

(2)该金属的逸出功和截止频率．

22．查阅资料，简述弗兰克·赫兹实验的内容，这个实验的意义是什么？

23．一对正、负电子可形成一种寿命比较短的称为电子偶素的新粒子。电子偶素中的正电子与负电子都以速率v绕它们连线的中点做圆周运动。假定玻尔关于氢原子的理论可用于电子偶素，电子的质量m、速率v和正、负电子间的距离r的乘积也满足量子化条件，即式中n称为量子数，可取整数值1，2，3，……；h为普朗克常量。试求电子偶素处在各定态时的r和能量以及第一激发态与基态能量之差。

参考答案：

1．B

2．D

3．B

4．C

5．D

6．C

7．C

8．C

9．A

10．B

11．B

12．D

13．B

14．C

15．D

16．     近     6

17．     辐射     2.55     4

18．         

19．6

20．12.09 eV　7.55 eV

21．(1)6   (2)12.09 eV       2.9×1015 Hz

22．

弗兰克·赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图甲所示

灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，G、A间加有反向电场，使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充稀薄汞蒸气后，发现K、G间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图乙所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。

弗兰克·赫兹实验证明原子内部结构存在分立的定态能级。这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。

23．     n=1，2，3，