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课前预习课件ppt

4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型  同步练习

一、单选题

1．（2022·湖南·长郡中学模拟预测）氢原子的能级如图所示，关于氢原子跃迁的描述、下列说法正确的是（　　）

A．一个能量为10.2eV的光子击中一个氢原子，一定能使氢原子跃迁到能级

B．一大群处于能级的氢原子向低能级跃迁，可以发出4种频率的光

C．从基态跃迁到能级的氢原子，吸收的光子能量可以小于12.09eV

D．一个质子击中一个自由的、静止的基态氢原子，氢原子跃迁到能级，该入射质子的动能一定不小于10.2eV

【答案】D

【解析】A.由于不确定所击中的氢原子是否处于基态，因此不一定能够使氢原子跃迁到能级，即若原子本身已处于激发态，则可能被电离，A错误；

B.一大群处于能级的氢原子向低能级跃迁，可以发出种频率的光，B错误；

C.从基态跃迁到能级的氢原子，吸收的光子能量必须等于12.09eV，C错误；

D.由于实物粒子撞击氢原子而使之跃迁时是将部分或者全部的动能转移给基态氢原子，因此，若要基态氢原子跃迁到能级，则入射实物粒子的动能一定不小于10.2eV，D正确。故选D。

2．（2022·天津和平·二模）如图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子部分能级图。甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线为氢原子从高能级向能级跃迁时释放的光子，称为巴尔末系，则下列正确的是（　　）

A．对应的光子能量比对应的光子能量的小

B．可能是氢原子从向能级跃迁时产生的

C．若用照射某种金属不能发生光电效应，则一定也不能

D．亮线分立说明氢原子有时发光有时不发光

【答案】C

【解析】A．谱线的波长最长，频率最小，能量最小，故对应的光子能量比对应的光子能量的大，A错误；

B．谱线的波长最短，频率最大应为，氢原子从向能级跃迁时产生的波长最长，频率最小，故B错误；

C．谱线的频率高于谱线，若用照射某种金属不能发生光电效应，则一定也不能，C正确。

D．只有几条不连续的亮线，其原因是氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的，D错误。故选C。

3．（2022·河北·石家庄二中高二期中）根据玻尔的原子理论，下列说法中正确的是（　　）

A．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减小

B．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子吸收一定频率的光子

C．核外电子绕核运动的轨道是任意的，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射

D．玻尔的原子理论成功地解释了所有原子光谱现象，说明了不同元素的原子具有不同特征谱线的原因

【答案】A

【解析】AB．根据玻尔理论，氢原子处于n能级的能量为   （n=1，2，3，…）

核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减小，，减小的能量以光子的形式辐射出去，故A正确，B错误；

C．根据玻尔的理论，电子只能在特定轨道上运动，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射，故C错误；

D．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱现象，但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象。这说明，玻尔理论还没有完全揭示微观粒子的运动规律。故D错误；故选A。

4．（2021·河南·义马市高级中学高三阶段练习）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

【答案】D

【解析】A．任何原子的发射光谱都是线状谱，A错误；

B．太阳光谱中的许多暗线与太阳中存在的金属元素的特征谱线相对应，太阳光谱中的暗线表明太阳中正好存在这些金属元素，B错误；

C．可见光谱与不可见光谱都有分立特征，没有连续特征，C错误；

D．电子绕原子核的运动都是不连续变化的，我们看到的原子光谱都是线状谱，D正确。故选D。

5．（2022·宁夏·石嘴山市第三中学三模）为了更形象地描述氢原子能级和氢原子轨道的关系，作出如图所示的能级轨道图，处于n=4能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐射出可见光a，处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐射出可见光b，则以下说法正确的是（　　）

A．a光的波长比b光的波长长

B．辐射出b光时，电子的动能和电势能都会变大

C．一个处于n=4能级的氢原子自发跃迁可释放6种频率的光

D．a光照射逸出功为2.14eV的金属时，光电子的最大初动能为0.41eV

【答案】D

【解析】A．处于n=4能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐射出可见光a，有

处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐射出可见光b，有

所以a光的频率将大于b光的频率，由于光的频率越大其波长越小，则a光的波长比b光的波长小，所以A错误；

B．辐射出b光时，电子的动能变大，电势能减小，总能量减小，所以B错误；

C．一群处于n=4能级的氢原子自发跃迁可释放种频率的光，一个处于n=4能级的氢原子自发跃迁最多可释放3种频率的光，所以C错误；

D． a光照射逸出功为2.14eV的金属时，根据光电效应方程有

联立解得，所以D正确；故选D。

6．（2022·河北·模拟预测）氢原子的能级图如图所示，现有一群处于能级的氢原子，下列说法正确的是（　　）

A．这群氢原子辐射出光子的最大能量为10.2eV

B．要使这群氢原子电离，至少需要吸收能量为1.51eV的光子

C．这群氢原子总共可辐射出2种不同频率的光

D．能量为12.0eV的电子不能使处于基态的氢原子跃迁到激发态

【答案】B

【解析】A．这群氢原子辐射出光子的最大能量为，故A错误；

B．处于能级的氢原子能量，所以至少需要吸收能量为1.51eV的光子才能电离，故B正确；

C．处于能级的氢原子向低能级跃迁最多可辐射出种不同频率的光，故C错误；

D．只要入射电子的能量大于或等于两能级间的能量差，均可使氢原子发生跃迁，能量为12.0eV的电子可使处于基态的氢原子跃迁到能级，故D错误。故选B。

7．（2022·山东青岛·二模）如图为氢原子能级示意图，大量处于基态的氢原子在某种单色光照射下跃迁到的激发态。处于的激发态的氢原子会向低能级跃迁，下列说法正确是（　　）

A．基态氢原子吸收的光子能量可能为

B．基态氢原子吸收的光子能量一定等于

C．这些氢原子最多能辐射出3种不同频率的光

D．由能级跃迁到能级辐射出的光频率最小

【答案】B

【解析】A．基态氢原子吸收的光子能量只能是能级和基态的能量差，故不可能是，故A错误；

B．基态氢原子吸收的光子能量，故B正确；

C．这些氢原子最多能射出不同频率的光子数为，故C错误；

D．由能级跃迁到能级辐射出的光子能量最小，频率最小，故D错误。故选B。

8．（2022·河北·模拟预测）如图所示为玻尔原子理论的氢原子能级图，下列说法正确的是（　　）

A．大量处于能级的氢原子向基态跃迁，最多可以发出20种不同频率的光

B．处于能级的氢原子其电势能比处于能级的氢原子的电势能小

C．若氢原子由能级分别直接跃迁至和能级时所发出光的波长为λ1和λ2，则λ1＜λ2

D．用光子能量为12.5eV的光照射大量处于基态的氢原子，此过程中氢原子最多可以发出3种不同频率的光

【答案】B

【解析】A．根据C=10可知，大量处于n=5能级的氢原子向基态跃迁时，辐射出的光子频率最多有10种，A项错误；

B．当氢原子由较低能级跃迁到较高能级时，轨道半径变大，其核外电子的动能将减小，此过程中电场力做负功，其电势能增大，B项正确；

C．氢原子由能级分别直接跃迁至能级时所发出光的波长为λ1，有

由能级分别直接跃迁至能级时所发出光的波长为λ2

由于，所以有λ1>λ2，C项错误；

D．用光子能量为12.5eV的光照射大量处于基态的氢原子，如果氢原子吸收了光子，则能量为

E=E1+12.5eV=-13.6eV+12.5eV=-1.1eV

没有能级与之相等，所以处于基态的氢原子不吸收12.5eV的光子，D项错误。故选B。

9．（2022·黑龙江·哈尔滨德强高级中学有限公司高二期中）如图甲中所示给出了氢原子光谱中四种可见光谱线对应的波长，氢原子能级图如图乙所示。由普朗克常量可计算出这四种可见光的光子能量由大到小排列依次为3.02eV、2.86eV、2.55eV和1.89eV，则下列说法中正确的是（　　）

A．谱线对应光好的能量是最大的

B．谱线对应光子的能量是最大的

C．光是由处于n=5的激发态氢原子向低能级跃迁的过程中产生的

D．若四种光均能使某金属发生光电效应，则光获取的光电子的最大初动能较大

【答案】B

【解析】AB．由图甲可知，谱线对应的光的波长最长，谱线对应的光的波长最短，由

可知谱线对应光的能量是最小的，谱线对应光的能量是最大的，故A错误，B正确；

C．谱线对应光子的能量是最大的，即为3.02eV。是处于n=6的激发态氢原子向n=2能级跃迁产生的，故C错误；

D．根据光电效应方程

可知，入射光的波长越短，产生的光电子的最大初动能越大，所以光获取的光电子的最大初动能较大，故D错误。故选B。

10．（2022·江苏·高三专题练习）描述氢光谱巴耳末谱线系的公式为：，式中n=3，4，5…，R=1.10×107m-1。已知可见光的波长范围是4.0×107m~7.6×107m，金属钠发生光电效应的极限波长为5.4×107m。下列说法正确的是（　　）

A．从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光属于红外线

B．从n=5能级跃迁到n=2能级辐射出的光属于紫外线

C．从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光照射钠时能发生光电效应

D．从n=4能级跃迁到n=2能级辐射出的光照射钠时能发生光电效应

【答案】D

【解析】AC．根据巴耳末谱线系的公式

可知从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光的波长

此波长在可见光的波长范围，不属于红外线。又此波长大于金属钠发生光电效应的极限波长5.4×107m，则频率小于金属钠发生光电效应的极限频率，不能发生光电效应，选项AC错误；

B．从n=5能级跃迁到n=2能级辐射出的光的波长

此波长在可见光的波长范围，选项B错误；

D．从n=4能级跃迁到n=2能级辐射出的光的波长

此波长小于金属钠发生光电效应的极限波长5.4×107m，则频率大于金属钠发生光电效应的极限频率，能发生光电效应，选项D正确。故选D。

11．（2022·辽宁·模拟预测）如图为氢原子的能级示意图，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光照射锌板，锌的逸出功是3.34eV，则下列说法正确的是（　　）

A．这群氢原子最多能放出15种不同频率的光

B．其中有5种不同频率的光能使锌发生光电效应

C．锌板发出的光电子的最大初动能为9.72eV

D．锌板的逸出功随入射光的频率增大而增大

【答案】C

【解析】A．这群氢原子最多能放出的光子种数为，故A错误；

B．由氢原子的能级示意图可知：只有从到、到、到、到四种光能使锌发生光电效应，故B错误；

C．能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光能量最大为

锌板发出的光电子的最大初动能为，故C正确；

D．金属的逸出功仅与金属本身有关，与入射光频率无关，故D错误。故选C。

二、多选题

12．（2020·宁夏·永宁县回民高级中学高二阶段练习）根据光谱的特征谱线，可以确定物质的化学组成和鉴别物质，以下说法正确的是（　　）

A．线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线

B．线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线

C．线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线都不是特征谱线

D．同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的

【答案】D

【解析】根据光谱理论可知，明线光谱与吸收光谱都能表示元素的特点，都是元素的特征谱线，而同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的，选项D正确，ABC错误；故选D。

13．（2022·湖北·模拟预测）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的概念的启发下，他在1913年提出了自己的原子结构假说。如图为氢原子的电子轨道示意图，下列说法正确的是（　　）

A．电子离原子核越远，原子的总能量越大，氢原子的总能量是负值

B．电子从能级跃迁到能级，电子的电势能增加，动能减少

C．电子从能级跃迁到能级，电子电势能的减少量大于动能的增加量

D．电子从能级跃迁到能级辐射的光子的能量比电子从能级跃迁到能级吸收的光子的能量大

【答案】BC

【解析】A．电子离原子核越远，原子的总能量越大，当规定离原子核无穷远处的电势能为零时，氢原子的总能量是负值，当没有规定零电势能的位置时，无法判断氢原子总能量的正负，A错误；

B．电子从能级跃迁到能级，库仑力做负功，电子的电势能增加，动能减少，B正确；

C．电子从能级跃迁到能级，库仑力做正功，电子的电势能减少，动能增加，又总能量减少，因此电子电势能的减少量大于动能的增加量，C正确；

D．根据玻尔理论可知，跃迁时辐射和吸收光子的能量由前后两个能级的能级差决定，所以电子从能级跃迁到能级辐射的光子的能量小于电子从能级跃迁到能级吸收的光子的能量，D错误。故选BC。

14．（2022·河南洛阳·高二期中）根据玻尔理论，激发态的氢原子辐射出一个光子后，关于电子绕氢原子核运动的情况，下列说法正确的是（　　）

A．电子的轨道半径变小

B．由于辐射出光子，电子动能变小

C．电子势能变小

D．因为能量变小，根据公式，其绕氢原子核运动的频率变小

【答案】AC

【解析】A B C．激发态的氢原子辐射出一个光子后，由高能级向低能级跃迁，电子的轨道半径变小，静电力做正功，电子势能减小，动能增加。B错误，AC正确；

D．设电子的质量为m，电子的轨道半径为r，频率为f，根据静电力提供向心力

得半径减小，频率增大。D错误。故选AC。