高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册氢原子光谱和玻尔的原子模型优秀课堂检测

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A．吸收光谱B．连续光谱C．明线光谱D．线状谱
【答案】A
【详解】因月亮光反射的是太阳光，而太阳光谱是吸收光谱，所以月亮的光通过分光镜所得到的光谱是吸收光谱。
故选A。
2．关于玻尔的氢原子结构模型，下列说法正确的是：（ ）
A．该模型成功解释了大多数原子的发光机制
B．引入能量量子化与轨道量子化是该模型成功的重要因素
C．用高速电子轰击氢原子时不能使氢原子激发
D．单个处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可以辐射出6种不同频率的光
【答案】B
【详解】A．玻尔的氢原子结构模型成功解释了氢原子的发光机制，但由于仍保留了一些经典的观念，故对于较为复杂的原子并不能解释清楚，需要借助于量子力学，A错误；
B．引入能量量子化与轨道量子化是该模型成功的重要因素，B正确；
C．用高速电子轰击氢原子时也能使氢原子激发，C错误；
D．单个处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可以辐射出3种不同频率的光子，D错误。
故选B。
3．（多选）下列关于原子光谱的说法正确的是（ ）
A．原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的
B．不同的谱线分布对应不同的元素
C．不同的谱线对应不同的发光频率
D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类
【答案】ABC
【详解】ABC．原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，不同的谱线分布对应不同的元素，不同的谱线对应不同的发光频率，故ABC正确；
D．可以利用光谱分析准确确定元素的种类，故D错误。
故选ABC。
4．核能的利用离不开人类对微观世界的不断探索。下图表示了科学家对原子认识的演变史，下列说法正确的是（ ）
A．德布罗意基于电子的发现事实建构了枣糕模型
B．卢瑟福建构的行星模型（核式结构模型）不仅揭示了原子内存在原子核而且揭示了原子核的组成结构
C．玻尔基于行星模型（核式结构模型）和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广
D．基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学研究价值
【答案】C
【详解】A．汤姆孙基于道尔顿的实心小球模型和电子的发现事实建构了枣糕模型，也叫西瓜模型，故A错误；
B．卢瑟福建构的行星模型揭示了原子内存在原子核，但是并没有揭示原子核内部的组成结构，故B错误；
C．玻尔基于行星模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广，该模型对于氢原子以外的原子不成立，故C正确；
D．基于量子理论建构的电子云模型并没有完全否定玻尔模型的正确性及其科学研究价值，故D错误。
故选C。
5．如图所示为氢原子的最低五个能级，一束光子能量为的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的光谱线是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】由氢原子的能级图得到，能级3的激发态与基态的能级差为
所以用能量为12.09eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，氢原子能从基态跃迁到能级3的激发态上去，氢原子吸收光子的能量跃迁到能级3的激发态后，向低能级跃迁时，任意两个能级之间发生一次跃迁，共发射
3种频率不同的光，故C正确，ABD错误。
故选C。
6．如图甲所示由上至下分别为a、b、c、d四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为（ ）

A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素
【答案】B
【详解】把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，只有b元素的谱线在该线状谱中不存在，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素。
故选B。
7．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，所以我们看到了原子光谱的分立特征
【答案】D
【详解】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，C错误；
D．电子绕原子核的运动都是不连续变化的，我们看到了原子光谱的分立特征，D正确。
故选D。
8．如图所示为气体放电管中氦原子的发射光谱图，图片显示光谱只有一些分立的亮线。下列说法正确的是（ ）

A．氦原子光谱中的不同亮线由处于不同能量状态的原子发光而形成
B．放电管中的氦原子受到高速运动的电子的撞击，从低能级跃迁到高能级时放出光子
C．大量氦原子发光时，可以发射出各种频率的光，图片显示的仅是少数氦原子发光的光谱
D．氦原子发光时放出的光子能量等于两个能级之差，所以其发射光谱只有一些分立的亮线
【答案】D
【详解】AB．氦原子光谱中的亮线，是明线光谱，它是由于氦原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的，故AB错误；
CD．原子从高能态向低能态跃迁会放出光子，光子能量等于两个能级之差，其发射光谱只有一些分立的亮线，能量是只有一些固定的，则并不可以发出各种频率的光，故C错误，D正确。
故选D。
9．如图所示是氢原子的能级示意图，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子不能自发地从激发态跃迁到基态
B．氢原子从基态跃迁到激发态要放出能量
C．一个氢原子从n=5能级跃迁最多能发出4种频率的光子
D．氢原子从激发态跃迁到基态所产生的光谱是红外线
【答案】C
【详解】A．氢原子能自发地从激发态跃迁到基态，故A错误；
B．氢原子从基态跃迁到激发态要吸收能量，故B错误；
C．一个氢原子从5能级跃迁最多能发出
n-1=4种
频率的光子，故C正确；
D．氢原子从激发态跃迁到基态所产生的光谱属于赖曼系，光谱的波长在紫外线区域内，所以从激发态跃迁到基态所产生的光谱是紫外线，故D错误。
故选C。
10．氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.61eV~3.10eV的光为可见光，当大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出不同频率的可见光有（ ）
A．2种B．3种C．4种D．6种
【答案】A
【详解】根据能级跃迁公式可分别计算出辐射光子的能量为，，，，，
其中有2种不同频率的可见光。
故选A。
11．我国太阳探测科学技术试验卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，如图所示，用Hβ对应的光照射某种金属表面，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A．Hα对应的光子能量为2.55eV
B．用Hα对应的光照射该金属表面也能发生光电效应
C．若照射光的频率大于Hβ对应的光的频率，则该金属的逸出功增大
D．若照射光的频率大于Hβ对应的光的频率，则逸出的光电子的最大初动能增大
【答案】D
【详解】A．根据能级跃迁公式，对α谱线，Hα对应的光子能量为
故A错误；
B．根据能级跃迁公式，对β谱线，Hβ对应的光子能量为
根据
可知Hα的频率小于Hβ的频率， Hβ照射某金属时恰好发生光电效应，则Hα照射该金属时不能发生光电效应，故B错误；
CD．根据光电效应方程知
若照射光的频率大于Hβ对应的光的频率，则光电子的最大初动能增大，逸出功的大小与入射光频率无关，由金属本身决定，故C错误，D正确。
故选D。
12．如图所示为玻尔模型中氢原子能级示意图，一大群处于能级激发态的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为的锌板上。下列说法正确的是（ ）
A．这群氢原子的发射光谱是连续光谱
B．这群氢原子最多能发出3种不同频率的光
C．氢原子从能级跃迁到能级所发出的光波长最长
D．这些光照射在锌板上，锌板会发生光电效应现象
【答案】D
【详解】A．氢原子只能处于几条特定的能级状态，在不同能级跃迁时发出特定频率的光，因此所发射的光谱不是连续的，故A错误；
B．这群氢原子处在能级，在向低能级跃迁的过程中，能发出种，即6种不同频率的光，故B错误；
C．氢原子从能级跃迁到能级，所发出的光的能量最大，由
可知，所发出的光的波长最短，故C错误；
D．氢原子从能级跃迁到能级释放的能量为
可知锌板会发生光电效应现象，故D正确。
故选D。
13．红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光。铬离子的能级如图所示，是基态，是亚稳态，是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到，然后自发跃迁到，释放波长为的光子，处于亚稳态的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】由光子能量公式
根据能量关系可知
解得
故选A。
14．（多选）氢原子光谱是最简单的原子光谱，是了解物质结构理论的主要依据。某同学在网上查得一张有关氢原子能级结构的图片，能级及对应该能级的原子能数值如图所示。已知可见光波长范围400nm-760nm，根据你所学的知识结合本图片上的信息，下列说法正确的是（ ）

A．此图中规定氢原子处于基态时势能为0
B．一群处于第四能级的氢原子跃迁时可发出6种频率的光
C．处于第二能级的原子要被电离，照射光子的波长至少是397nm
D．氢原子光谱是线状光谱，其中只有4条谱线在可见光范围内
【答案】BD
【详解】A．氢原子处于基态的动能为13.6eV，由图可知原子能为0，故此图中规定氢原子处于基态时势能为-13.6eV，故A错误；
B．一群处于第四能级的氢原子跃迁时可发出N种频率的光，满足
故B正确；
C．由图可知氢原子从第二能级跃迁到第七能级，照射光子的波长为397nm，故处于第二能级的氢原子想要被电离，需要能量更大的光子，即波长应小于397nm，故C错误；
D．由图可知，氢原子在各能级之间跃迁时发出的光的波长不连续，即氢原子光谱是线状光谱，且在可见光范围内的只有4条谱线，故D正确。
故选BD。
15．下图为氢原子光谱谱线的波长相对位置示意图（波长绝对位置未依实际刻度绘制）并以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示来曼系、巴耳末系、帕申系中波长最长的三条光谱线，例如来曼系标示Ⅰ处为电子从能级跃迁至能级所发射的谱线。下列何者为电子从能级跃迁至能级所发射的谱线？（ ）
A．帕申系标示Ⅰ处B．帕申系标示Ⅱ处C．巴耳末系标示Ⅱ处
D．巴耳末系标示Ⅲ处E．来曼系标示Ⅲ处
【答案】B
【详解】从高能级向能级跃迁产生的光谱线称为帕申系，根据可知波长越长频率越小，在帕申系中波长最长的三条光谱线中，其中的跃迁到时产生的光谱线，其能级差最小，频率最小，波长最长；从跃迁到时产生的光谱线，其能级差最大，频率最大，波长最短，所以能级跃迁至能级产生的谱线，其能级差居中，频率居中，其波长也居中，所以从能级跃迁至能级所发射的谱线为帕申系标示Ⅱ处。
故选B。
16．图甲是氢原子能级图，图乙中的、、、是氢原子从较高能级向能级跃迁时产生的在可见光区域的四条谱线，其中谱线是氢原子从能级向能级跃迁时产生的，则（ ）
A．图乙中的氢原子光谱是连续光谱
B．四条谱线中对应的光子能量最大
C．谱线对应的光子能量是3.02eV
D．谱线是氢原子从能级向能级跃迁时产生的
【答案】C
【详解】A．图乙中的氢原子光谱是线状谱，故A错误；
B．光子能量为
可知波长越长，光子能量越小，故四条谱线中对应的光子能量最小，故B错误；
C．谱线对应的光子能量是
故C正确；
D．根据光子能量
可知谱线是氢原子从能级向能级跃迁时产生的，故D错误。
故选C。
17．如图甲所示为研究光电效应的电路，K极为金属钠（截止频率为，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．仅将P向右滑动，电流计示数一定变大
C．若图甲入射光的频率小于钠的截止频率，增大光照强度，也可以发生光电效应
D．将自感系数为30μH的电感线圈和电容为1.2pF电容器组成LC振荡电路，用该电路产生的电磁波照射K极，可以发生光电效应
【答案】A
【详解】A．从能级跃迁至产生的光的光子能量为，小于逸出功，不能使K极金属发生光电效应；从能级跃迁至产生的光的光子能量为，大于逸出功，可以使K极金属发生光电效应；则从能级、跃迁至产生的光的光子能量均大于，大于逸出功，能使K极金属发生光电效应；所以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，故A正确；
B．若K极发射的光电子未全部被A极吸收时，则将P向右滑动时，AK两极的电压增大，有更多的光电子被A极吸收，电流计示数增大；若K极发射的光电子已全部被A极吸收时，此时的电流已达到饱和电流，则将P向右滑动时，电流计示数不变，故B错误；
C．若图甲入射光的频率小于钠的截止频率，增大光照强度，由于入射光的频率不变，所以不可以发生光电效应，故C错误；
D．回路中产生的电磁波的频率为
所以产生的电磁波照射K极不能发生光电效应，故D错误。
故选A。
18．（多选）太阳发射连续的光谱，部分频率的光被大气中的原子吸收，从而使地面上接收到的太阳光谱中存在多条暗线，这些暗线被称为夫琅禾费暗线。夫琅禾费暗线中部分暗线对应如图甲所示氢原子光谱中的巴耳末系（从左至右波长依次增大），氢原子能级图如图乙所示，则（ ）
A．四种光线中光的衍射现象最明显
B．用相同功率发射图甲中的四种细光束，单位时间发射的光的平均光子数最多
C．用光照射逸出功为2.8eV的金属，不能发生光电效应
D．大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，会产生1条巴耳末系谱线和3条赖曼系谱线
【答案】AB
【详解】A．根据图甲可知，四种光线中，光波长最长，衍射现象最明显，故A正确；
B．结合上述可知，光的波长最长，则其频率最小，可知，光子能量最小，用相同功率发射细光束，单位时间发射的光子数最多，故B正确；
C．由题图可知，光对应氢原子从能级向能级跃迁时放出的光子，光子能量为-0.54eV-（-3.4eV）=2.86eV
可知，能使逸出功为2.8eV的金属发生光电效应，故C错误；
D．由题图乙分析可知，大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，会产生2条巴耳末系谱线和3条赖曼系谱线，故D错误。
故选AB。
19．（2024·江苏·高考真题）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．λ1B．λ2C．λ3D．λ4
【答案】C
【详解】根据光电方程可知当只有一种光子可使某金属发生光电效应，该光子对应的能量最大，根据图中能级图可知跃迁时对应波长为的光子能量最大。
故选C。
20．（2024·安徽·高考真题）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，当大量处于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
【详解】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种类为
辐射出光子的能量分别为
其中
，，
所以辐射不同频率的紫外光有2种。
故选B。
21．（2024·浙江·高考真题）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，n=3、4、5、6用和光进行如下实验研究，则（ ）
A．照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽
B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量小
C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上光的平均光子数多
D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的饱和光电流小
【答案】C
【详解】A．根据巴耳末公式可知，光的波长较长。波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽，故A错误；
B．光的波长较长，根据
可知光的频率较小，则光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小，光的侧移量小，故B错误；
C．光的频率较小，光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，光的光子数较多，真空中单位长度上光的平均光子数多，故C正确；
D．若、光均能发生光电效应，相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的频率较小，光的光子能量较小，光的光子数较多，则光的饱和光电流大，光的饱和光电流小，故D错误。
故选C。
22．（2024·北京·高考真题）产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间单位，1as = 1 × 10−18s，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c = 3.0 × 108m/s，普朗克常量h = 6.6 × 10−34J⋅s，下列说法正确的是（ ）
A．对于0.1mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的衍射现象更明显
B．此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多
C．此阿秒光脉冲可以使能量为−13.6eV（−2.2 × 10−18J）的基态氢原子电离
D．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期
【答案】C
【详解】A．此阿秒光脉冲的波长为
λ = cT = 30nm < 550nm
由障碍物尺寸与波长相差不多或比波长小时，衍射现象越明显知，波长为550nm的可见光比此阿秒光脉冲的衍射现象更明显，故A错误；
B．由知，阿秒光脉冲的光子能量大，故总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更少，故B错误；
C．阿秒光脉冲的光子能量最小值
故此阿秒光脉冲可以使能量为−13.6eV（−2.2 × 10−18J）的基态氢原子电离，故C正确；
D．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应小于电子的运动周期，故D错误。
故选C。
23．（2024·重庆·高考真题）（多选）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n = 3和n = 4能级向n = 2能级跃迁产生的谱线（如图），则（ ）
A．Hα的波长比Hβ的小
B．Hα的频率比Hβ的小
C．Hβ对应的光子能量为3.4eV
D．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
【答案】BD
【详解】AB．氢原子n = 3与n = 2的能级差小于n = 4与n = 2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误、B正确；
C．Hβ对应的光子能量为
E = (－0.85)eV－(－3.40)eV = 2.55eV
故C错误；
D．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量
E = (－3.40)eV－(－13.60)eV = 10.2eV
Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。
故选BD。
24．（2024·浙江·高考真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n =3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、 的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（ ）
A．频率为的光，其动量为
B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为
C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。
D．若原子n=3 跃迁至 n=4 能级，入射光的频率
【答案】B
【详解】A．根据玻尔理论可知
则频率为的光其动量为
选项A错误；
B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能分别为
最大初动能之差为
选项B正确；
C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式
产生的干涉条纹间距之差为
选项C错误；
D．若原子n=3 跃迁至 n=4 能级，则
可得入射光的频率
选项D错误；
故选B。