物理选择性必修 第三册4 氢原子光谱和玻尔的原子模型同步练习题

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．如图为氢原子能级示意图。光子能量为12.75eV的一束光照射处于基态的大量氢原子，大量氢原子将发生能级跃迁，发出的光可能有几种频率

A．3种 B．4种 C．5种 D．6种

2．下列叙述正确的是(　　)

A．光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子除具有能量之外还具有动量

B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近轨道，放出光子，电子的动能减小，电势能增加

C．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定大于吸收光子的频率

D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度偏转提出了原子的核式结构模型

3．下列说法正确的是（）

A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用线状光谱

B．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素

C．巴耳末系是氢原子光谱中的不可见光部分

D．氢原子光谱是线状谱的一个例证

4．如果大量氢原子处在n=4的能级，可能有几种频率的光辐射出来？其中频率最大的光是氢原子在哪两个能级间跃迁时发出来的？

A．4种，其中频率最大的光是氢原子从n=4能级到n=1能级跃迁时发出

B．6种，其中频率最大的光是氢原子从n=4能级到n=1能级跃迁时发出

C．4种，其中频率最大的光是氢原子从n=4能级到n=3能级跃迁时发出

D．6种，其中频率最大的光是氢原子从n=4能级到n=3能级跃迁时发出

5．如图所示为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，利用其在向低能级跃迁时发出的光照射逸出功为3.34eV的金属锌，下列说法正确的是（　　）

A．这群氢原子向低能级跃迁时共发出6种频率的光子，且有4种光子能使锌板发生光电效应

B．这群氢原子向低能级跃迁时共发出4种频率的光子，且有3种光子能使锌板发生光电效应

C．金属锌表面所发出的光电子初动能的最大值为12.75eV

D．金属锌表面所发出的光电子初动能的最大值为9.41eV

6．可见光的光子能量如下表所示，玻尔的氢原子能级图如图所示，则关于氢原子能级跃迁的说法正确的是（　　）

A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线

B．处于能级的氢原子可以吸收红光发生电离

C．从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线

D．大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出两种频率的可见光

7．图示为氢原子的能级图，下列说法正确的是（   ）

A．氢原子从较高能级跃迁到较低能级时，释放一定频率的光子，核外电子动能增加，电势能减小

B．氢原子从n=3能级跃迁到n=4能级时，需要吸收的光子能量必须大于0.66eV

C．氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的频率相同

D．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以释放6种频率的光子

8．用光照射处在基态的氢原子，有可能使氢原子电离．下列说法中正确的是（   ）

A．只要照射光的光强足够大，就一定可以使氢原子电离

B．只要照射光的频率足够高，就一定可以使氢原子电离

C．只要照射光的波长足够长，就一定可以使氢原子电离

D．只要光照的时间足够长，就一定可以使氢原子电离

9．氢原子的能级分布图如图甲所示，用一束光子能量为12.09eV的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子发生能级跃迁，进而用辐射出的光照射钨（钨的逸出功为4.5eV）进行光电效应实验，如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．氢原子向低能级跃迁时，最多能够辐射出2种频率的光

B．氢原子向低能级跃迁时发出的光，有两种频率的光能够使钨发生光电效应

C．在图乙中S打在1上能发生光电效应时，若S打在2上则一定不能发生光电效应

D．分别用两种不同的单色光照射钨，得到如图丙所示的两条光电流随电压变化关系的图像，则a光的频率更高

10．已知氢原子的能级公式。大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通过玻璃三棱镜后分成 a、b、c、d、e、f 六束（含不可见光），如图所示。据此可知，从 n=3 能级向 n=1 能级（基态）跃迁产生的那一束是（　　）

A．b B．c C．d D．e

11．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）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为（　　）

A． B． C． D．

12．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁时（　　）

A．一共能辐射6种频率的光子

B．能辐射出3种能量大于10.2eV的光子

C．能辐射出3种能量大于12.09eV的光子

D．能辐射出能量小于0.31eV的光子

13．氢原子的能级图如图所示，现有一群氢原子处于的激发态，关于这群氢原子下列说法正确的是（　　）

A．向低能级跃迁时最多能发出4种不同频率的光

B．由能级跃迁到能级时发出的光子频率最高

C．用光子能量为0.32 eV的光照射，能跃迁到n=5的激发态

D．用光子能量为1.00 eV的光照射，可以使其电离

14．关于卢瑟福的粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法中不正确的是（　　）

A．绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进

B．只有少数粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上

C．卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论

D．卢瑟福的“核式结构模型”很好地解释了氢原子光谱的实验

15．已知类氢结构氦离子(He+)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知 （       ）

A．氦离子(He+)处于n=l能级时，能吸收45 eV的能量跃迁到n=2能级

B．大量处在n=3能级的氦离子(He+)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子

C．氦离子(He+)从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2 能级辐射出光子的波长大

D．若氦离子(He+)从n=2能级跃迁到基态，释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应．

二、填空题（共4题）

16．如图为氢原子的能级图，已知处于较高能级的氢原子能自发地向较低能级跃迁，则：

（1）一群氢原子由n＝4能级向n＝1能级跃迁时最多可辐射出________种不同频率的光。

（2）要想使处在n＝2激发态的氢原子电离至少吸收________eV的能量。

17．已知氢原子的基态能量为E1=－13．6eV，激发态能量En=，其中n=2，3，……氢原子从第三激发态（n=4）向低能级跃迁所发出的所有光子中，光子的能量最大值为____eV；上述所有光子中，照射到铷金属表面，逸出的光电子中最大初动能的最小值为_____eV（铷的溢出功W0=2.13eV）。

18．现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是（假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的）________.

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．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为=R(-)，n=4，5，6，…，R=1.10×107 m-1．若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求:

(1)n=6时，对应的波长．

(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速大小．n=6时，传播的频率．

21．一个电子与一个基态氢原子碰撞，刚好使这个氢原子电离。这个电子的动能是多少？

22．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为 E1＝-54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示。普朗克常量 h=6.6×10-34J·s

(1)要使氦离子能从第二能级向第四能级跃迁，需要用频率多大的电磁波照射？

(2)已知钠的逸出功为 2.3eV，今用一群处于第三能级的氦离子发射的光照射钠，则光电子的最大初动能的最大值是多少 eV？

(3)若某次射出的具有动能为 1.2eV的光电子正对一个原来静止的电子运动，求此运动过程中两电子电势能增加的最大值（电子所受重力忽略不计）。

23．已知氢原子的基态能量为E1（E1<0），量子数为n的激发态的能量为．现有一群氢原子处于n=3的能级，在向低能级跃迁过程中，其中从n=2能级向n=1能级跃迁辐射出的光照射某金属的表面恰能发生光电效应，求：

①该金属的极限频率；

②能从该金属表面逸出的光电子的最大初动能．

参考答案：

1．D

2．D

3．D

4．B

5．D

6．D

7．A

8．B

9．B

10．D

11．A

12．B

13．D

14．D

15．C

16．     6     3.4##3.40

17．         

18．

19．6

20．(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz

21．13.6ev

22．（1）；（2）46.1eV；（3）0.6eV

23．①②