高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册5.3 量子论视野下的原子模型测试题

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．大量氢原子处于n=4的激发态，当它们向较低能级跃迁时，下列说法中错误的是        （填选项前的字母）

A．最多能辐射6种不同频率的光子

B．从n＝4跃迁到n＝1能级辐射的光子波长最长

C．从n＝4跃迁到n＝1能级辐射的光子频率最高

D．从n＝4跃迁到n＝1能级辐射的光子能量最大

2．处于n=5能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（   ）

A．6种 B．8种  C．10种  D．15种

3．2020年6月23日北斗全球组网卫星的收官之星发射成功，其中“北斗三号”采用星载氢原子钟，通过氢原子的能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子的部分能级结构如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小

B．大量处于n=3激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出2种不同频率的光

C．用11eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态

D．由n=2能级向n= 1能级跃迁时会辐射10.2eV能量的光子，氢原子中电子的动能增加

4．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a，当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子b，则下列判断正确的是（     ）

A．光子a的能量大于光子b的能量

B．光子a的波长小于光子b的波长

C．光子a不能使处于能级的氢原子电离

D．若a为可见光，则b有可能为紫外线

5．物理学理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是（　　）

A．电子的发现使人们认识到电荷是量子化的

B．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的

C．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

D．氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出射线

6．关于光谱的下列说法中,正确的是

A．用光栅或棱镜的色散作用，可以把光按波长展开，获得光的波长和强度分布的纪录叫光谱

B．氢光谱证实了玻尔提出的“原子核的能级量子化的假说”

C．白炽灯和霓虹灯光的光谱是明线光谱，都能用来做光谱分析

D．太阳光谱是吸收光谱，暗线说明太阳的内部存在着与这些暗线对相应的元素

7．如图所示为氢原子能级图，大量处于基态的氢原子被光子能量为E的光照射后处于激发态，这些氢原子向低能级跃迁时共产生六种不同频率的光。已知可见光光子的能量范围约为。则根据玻尔理论可知（　　）

A．入射光子能量

B．电子在低能级的动能小于其在高能级的动能

C．六种不同频率的光中有两种是可见光

D．氢原子向低能级跃迁时，核外电子远离原子核

8．下列说法错误的是

A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型

B．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应

D．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动加速度增大

9．如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是（　　）

A．从n=3能级跃迁到n=1能级时，释放光子的波长可表示为

B．从n=3能级跃迁到n=2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加

C．用11eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁

D．用13eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光

10．氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　）

A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

B．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低

C．从能级跃迁到能级需吸收的能量

D．能级的氢原子电离至少需要吸收的能量

11．如图所示为氢原子的能级图，巴耳末系是吸收光子能量的原子进入激发态（）后返回的量子状态时释放出的谱线，下列说法正确的是（　　）

A．巴耳末系中的最小频率与最大频率之比

B．处于能级的氢原子可以吸收能量为的光子

C．一个氢原子从能级向基态跃迁时，可发出6种不同频率的光子

D．氢原子由能级跃迁到能级时，原子的电势能增加，产生的电磁波的波长最长

12．如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级和从n=3能级跃迁到n=1能级时，分别辐射出光子a和光子b．下列说法中正确的是（        ）

A．由于放出光子，氢原子的能量增加

B．光子a的能量大于光子b的能量

C．光子a的波长大于光子b的波长

D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b不一定能使该金属发生光电效应

13．如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子（　　）

A．从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射出电磁波的波长长

B．从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射出电磁波的速度大

C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

14．如图甲所示，用高压激发氢光谱管，使光谱管中的氢原子大量处于第4能级并辐射发光，其中某些光子打在连着验电器的锌板上，事先使锌板带负电，验电器张开一定的角度。已知锌板表面电子的逸出功是3.3eV，氢原子的能级示意图如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．光谱管会放出4种不同能量的光子

B．光谱管发出的光能够使锌板发生光电效应

C．从锌板中溢出的光电子的最大初动能为9.55eV

D．由于是锌板表面的自由电子溢出，验电器的指针张角不变

15．下列说法正确的是（　　）

A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关

B．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波

C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强

D．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物

二、填空题（共4题）

16．用电磁波照射某原子，使它从能量为E1的基态跃迁到能量为E2的激发态．该电磁波的频率等于____．

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

18．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。

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．原子从一个能级跃迁到另一个较低的能级时，有的并不发射光子。例如，在某种条件下，铬原子中能级上的电子跃迁到能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给能级上的电子，使之脱离原子，这个现象叫作俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫作俄歇电子。已知铬原子能级公式可简化为，式中，2，3，…。A是已知常数，则上述俄歇电子的动能是多少？

21．J．J．汤姆孙发现了电子，从而证明原子内部有带负电的电子，但原子是中性的，所以必定还有带正电的部分，这些正电荷具有什么性质？它们是怎样分布的？正、负电荷之间如何相互作用？原子内究竟有多少电子？电子的数目如何决定？怎样才能保持原子的稳定状态？面对这些问题，物理学家们根据自己的实践和见解，从不同的角度提出了各种不同的模型，经过实践的检验，有的成功，有的失败。

请你查阅文献，选取一些有代表性的例子来说明原子模型的历史演变过程。

22．将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。（电子电荷量e＝1.6×10－19C，电子质量m＝0.91×10－30kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s）

（1）若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？

（2）若用波长为200nm的紫外线照射n＝2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大？

23．如图所示为氢原子的光谱。

（1）仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？

（2）阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？

参考答案：

1．B

2．C

3．D

4．D

5．C

6．A

7．C

8．B

9．A

10．C

11．B

12．C

13．A

14．B

15．A

16．

17．     远     3

18．     近     6

19．6

20．

21．

早在几千年前，人们就有物质是由离散单元组成且能任意分割的概念，这些想法只是基于抽象的，哲学上的推理而非实验观察。关于原子模型的历史演变经历数个发展阶段。1808年由道尔顿提出了道尔顿模型：原子是一个坚硬的小球。随后1879年汤姆生提出汤姆生模型：认为原子是球体，带正电的物质均匀地分布于球体内，带负电的电子一颗一颗地镶嵌在球内各处的一个个同心环上，第一个环上可放5个电子，第二个环上可放10个，……原子中正负电荷总量相等。1911年卢瑟福提出了卢瑟福模型：认为原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域，叫原子核，电子在原子核外绕核作轨道运动。原子核带正电，电子带负电。

1913年波尔提出了波尔模型：电子不是随意占据在原子核的周围，而是在固定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到另一个层面时，原子便吸收或释放能量，20世纪20年代以来形成了电子云模型：电子围绕电原子核运动形成一个带负电荷的云团，但不能精确测定电子的确切位置。

22．（1）；（2）

23．（1）从右至左，相邻谱线间的距离越来越小；（2）可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：，n=3，4，5，…