物理选择性必修 第三册5.3 量子论视野下的原子模型课后练习题

5.3量子论视野下的原子模型基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列叙述中不符合物理学史的有（　　）

A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子

B．卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，提出了原子核式结构

C．巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出氢原子光谱可见光区波长公式

D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说

2．下列说法正确的是（　　）

A．磁感线总是从磁体的北极出发，终止于磁体的南极

B．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零

C．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论

D．微观世界的某些极少数带电微粒的能量的变化可以是连续的

3．下列说法不正确的有（　　）

A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子

B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一

C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大

D．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小

4．关于玻尔的氢原子理论，以下看法正确的是（　　）

A．原子的各个可能的能量状态的能量值，由此可知，量子数越大，原子的能量越小

B．当原子由激发态跃迁到基态时，电子绕核运动的轨道半径变大

C．当原子吸收一个光子而发生跃迁后，电子的动能增大

D．不管原子是吸收还是辐射一个光子而发生跃迁，其电势能的变化量的绝对值总是大于电子绕核运动动能变化量大小

5．某个氢原子受激发后跃迁到的能级，则该氢原子可能发出的光子数为（　　）

A．1 B．4 C．5 D．6

6．如图所示是氢原子的能级图，现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁，所辐射的光子中只有一种能使某金属产生光电效应。以下判断不正确的是（　　）

A．该光子一定是氢原子从激发态n=3跃迁到基态时辐射的光子

B．该光子可能是氢原子从激发态n=2跃迁到基态时辐射的光子

C．若氢原子从激发态n=4跃迁到基态，辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应

D．若大量氢原子从激发态n=4跃迁到低能级，则会有2种光子使该金属产生光电效应

7．氢原子从能量为E1的较高能级跃迁到能量为E2的较低能级，真空中光速为c，则（   ）

A．吸收的光子的波长为

B．吸收的光子的波长为

C．辐射的光子的波长为

D．辐射的光子的波长为

8．下列说法正确的是( )

A．牛顿对引力常量G进行了准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中

B．20世纪的20年代建立了量子力学理论，它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动

C．开普勒第三定律=k,k为常数，与中心天体质量无关

D．地面上的人观察高速飞行的火箭时，发现火箭里的时间变慢了；而火箭里的人观测地面时，发现地面的时间变快了

9．下列说法不正确的是（　　）

A．热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同

B．普朗克认为，振动着的带电微粒的能量是连续分布的

C．爱因斯坦认为，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的

D．原子从高能态向低能态跃迁时，放出光子的能量等于前后两个能级之差

10．如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子，当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子，则下列判断正确的是（　　）

A．光子的能量大于光子的能量

B．光子的波长小于光子的波长

C．光子可能使处于能级的氢原子电离

D．若为可见光，则不可能为紫外线

11．关于原子能级跃迁，下列说法正确的是（　　）

A．处于n=3能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射三种频率的光子

B．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯

C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小

D．已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV，则动能等于12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态

12．氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率 1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率 2的光子，若 2＞ 1则当它从能级C跃迁到能级B将（ ）

A．吸收频率为 2 +1的光子 B．吸收频率为 2 −1的光子

C．放出频率为2 + 1的光子 D．放出频率为 2 − 1的光子

13．氢原子的部分能级如图所示，大量的激发态的氢原子从能级直接跃迁到能级，辐射的光记为光，从能级跃迁到能级，辐射的光记为光，下列说法正确的是（　　）

A．从玻璃射向空气发生全反射时，光的临界角较小

B．光的传播速度小于光的传播速度

C．用同一装置进行双缝干涉实验，光的条纹间距较大

D．用光照射某金属，不能发生光电效应，用光照射有可能发生光电效应

14．北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图为氢原子能级图，则下列说法正确的是（　　）

A．氢原子从n=1能级向n=2高能级跃迁时辐射光子

B．一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状谱有两条亮线

C．大量处于处于n=4能级的氢原子辐射出来光子中波长最长的光子能量为0.66eV

D．用多个能量为3.6eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离

15．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子（hydrogen-muonatom），它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于（　　）

A．h（ν3-ν1） B．h（ν1+ν2） C．hν4 D．hν5

二、填空题（共4题）

16．不同的原子具有不同的结构，______各不相同，因此辐射（或吸收）的______也不相同。

17．判断下列说法的正误。

（1）处于基态的氢原子可以吸收11eV的光子而跃迁到能量较高的激发态；______

（2）处于n=2激发态的氢原子可以吸收11eV的光子而发生电离；______

（3）处于低能级的原子只有吸收光子才能跃迁到激发态；______

（4）玻尔的原子模型成功地引入了量子化观念，是一种完美的原子结构模型；______

（5）玻尔的原子模型也具有局限性，因为它保留了过多的经典粒子的观念。______

18．巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的______的量子数n和2。

19．如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，辐射出的光子中最长波长为 ______（已知普朗克常量为h，光速为c）；用这些光子照射逸出功为W0的金属钠，金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是 ______;

三、综合题（共4题）

20．电子撞击一群处于基态的氢原子，氢原子激发后能放出6种不同频率的光子，氢原子的能级如图所示，则

（1）氢原子处于量子数n为多少的激发态？

（2）电子的动能至少为多大？

（3）观测到氢原子发射的不同波长的光中，其中最长波长光的能量为多少eV？

21．如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，

（1）有可能放出几种能量的光子？

（2）在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多少？（h=6.63×10-34J·s）

22．氢原子处于基态时，原子能量E1=-13.6 eV，氢原子各能级的关系为En=（n=1，2，3…）。今有一群处于n=4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同的光子？其中光子最小的能量是多少？是从哪两个能级跃迁发出的？

23．已知氢原子的能级公式为，其中基态能级，、2、3…，现有一群氢原子处于的激发态，它们自发地向低能级跃迁。已知普朗克常量，真空中的光速。

（1）这群氢原子可辐射出几种不同频率的光子？

（2）求辐射的光子波长的最大值（结果保留两位有效数字）；

（3）图中a、b、c分别表示氢原子的三种跃迁，试推导相应辐射光子的波长、与的关系。

参考答案

1．D

2．C

3．C

4．D

5．A

6．B

7．D

8．B

9．B

10．C

11．B

12．A

13．A

14．C

15．B

16．能级    光子频率   

17．×    √    ×    ×    √   

18．定态轨道

19．    E3-E1-W0   

20．（1）n=4；（2）；（3）

21．（1）6；（2）第四能级向第三能级，1.88×10-6m

22．6， ，n=4能级跃迁到n=3

23．（1）；（2）；（3）