人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性4 氢原子光谱和玻尔的原子模型课后测评

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性4 氢原子光谱和玻尔的原子模型课后测评，共6页。试卷主要包含了关于线状谱，下列说法中正确的是，66eV的能量，6eV的能量，34eV的金属铂能发生光电效应，09eV的光子照射该氢原子，54eV，21V等内容，欢迎下载使用。

1.关于线状谱，下列说法中正确的是( )
A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同
B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同
C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同
D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同
2．(多选)按照玻尔的原子理论，下列表述正确的是( )
A．核外电子运动轨道半径可取任意值
B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大
C．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|En－Em|
D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量
3．(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是( )
A．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性
B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上
C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的
D．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论
4．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子( )
A．放出光子，能量增加
B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加
D．吸收光子，能量减少
5．(多选)如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中( )
A．频率最大的是CB．波长最长的是C
C．频率最大的是BD．波长最长的是B
6．[2022·江苏常州高二联考]如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )
A.从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长
B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4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
7．氢原子能级示意如图．现有大量氢原子处于n＝3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n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低
C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66eV的能量
D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
8．如图所示为氢原子能级的示意图．现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是( )
A.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生
C．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
D．用由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应
9．[2022·河北沧州市高二联考]处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，从高能级向低能级跃迁，同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去，这种辐射被称为受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子的动能Ek的变化情况是( )
A．En减小、Ep增大、Ek减小
B．En减小、Ep减小、Ek增大
C．En增大、Ep减小、Ek减小
D．En增大、Ep增大、Ek增大
B级 关键能力提升练
10.[2022·邯郸高二检测](多选)原子钟是利用“原子跃迁”的频率来计时的，这个频率很高并极其稳定，所以它的计时精度也非常高，如图甲所示为我国自主研制的北斗导航系统中采用的星载氢原子钟，其计时精度将比星载铷原子钟高一个数量级，图乙为氢原子的能级示意图，下列说法正确的是( )
A．欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09eV的光子照射该氢原子
B．用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁
C．处于基态的氢原子可以吸收能量为12.1eV的光子而被激发
D．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线
11．[2022·湖南株洲南方中学高二下月考改编](多选)大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，用这些光照射如图甲所示的光电管的阴极K.已知氢原子的部分能级图如图乙所示，阴极K为金属钨，其逸出功为4.54eV.则下列说法中正确的是( )
A．这些氢原子最多能发出6种不同频率的光
B．跃迁到基态时，会辐射γ射线
C．能使金属钨发生光电效应的光有三种
D．若将电源的正负极调换，当电流表示数恰好为零时，电压表示数为8.21V
12．(多选)氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，可见光的频率范围约为4.2×1014～7.8×1014Hz，则( )
A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量
B．图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴
C．Hβ谱线对应光子的能量约为10.2eV
D．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级
13．氢原子基态能量E1＝－13.6eV，电子绕核运动半径r1＝0.53×10－10m．En＝eq \f(E1,n2)，rn＝n2r1，当氢原子处于n＝4激发态时，求：
(1)原子系统具有的能量；
(2)电子在轨道上运动的动能；
(3)电子具有的电势能；
(4)向低能级跃迁辐射的光子最低频率为多少(保留两位有效数字)?
分层作业(十五) 氢原子光谱和玻尔的原子模型
1．解析：每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，C正确．
答案：C
2．解析：根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是某些确定的值，而不能是任意值，选项A错误；氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，选项B正确；由跃迁规律可知，选项C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中辐射能量，选项D错误．
答案：BC
3．解析：根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，原子应该是不稳定的，并且发射的光谱应该是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，表明需要引入新的观念进行解释，选项B、C正确．
答案：BC
4．解析：一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，即从高能级向低能级跃迁，放出光子，能量减少，故B正确．
答案：B
5．解析：由ΔE＝hν＝eq \f(hc,λ)结合题图可知，B频率最大，C波长最长，B、C正确．
答案：BC
6．解析：由hν＝En－Em和E4－E3λ32，A正确；所有电磁波的速度都相同，B错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不一样，出现不同形状的电子云，C错误；从高能级向低能级跃迁时，氢原子向外放出能量，D错误．
答案：A
7．解析：大量氢原子处于n＝3能级上，由C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) ＝3可知这些原子跃迁过程中最多可辐射出3种频率的光子，A错误；由氢原子能级示意图可知，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量大，由E＝hν可知，从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子频率高，B错误；由氢原子能级示意图可知，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝4能级，需要吸收的能量为ΔE＝E4－E3＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，C正确，n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收的能量为0－(－1.51eV)＝1.51eV，D错误．
答案：C
8．解析：根据C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) ＝6知，这些氢原子可辐射出6种不同频率的光子，故A错误．n＝4和n＝3间的能级差最小，则频率最小的光子是由n＝4跃迁到n＝3能级产生的，故B错误．最容易表现出衍射现象的光的波长最大，频率最小，是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的，选项C错误．n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.2eV，大于金属铂的逸出功，可以发生光电效应，故D正确．
答案：D
9．解析：发生受激辐射时，向外辐射能量，原子总能量减小，电子轨道半径减小，根据eq \f(kqe,r2)＝eq \f(mv2,r)知，电子的动能增大，因为总能量减小，则电子的电势能减小．故A、C、D错误，B正确．
答案：B
10．解析：用12.09eV的光子照射处于基态的氢原子，因为－13.6eV＋12.09eV＝－1.51eV，该氢原子吸收光子后，被激发，处于n＝3能级，故A正确；用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，氢原子可以部分吸收电子能量，从而跃迁到n＝3或者n＝2能级，故B错误；光子的能量不可以被部分吸收，而－13.6eV＋12.1eV＝－1.5eV，该能量不属于氢原子的任一能级，故处于基态的氢原子不可以吸收能量为12.1eV的光子而被激发，故C错误；一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) ＝eq \f(3×4,2)＝6种谱线，故D正确．
答案：AD
11．解析：这些氢原子最多能发出C eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) ＝6种不同频率的光，故A正确；γ射线是原子核发生衰变时放出的，故B错误；根据跃迁规律可知从n＝4能级向n＝1能级跃迁时辐射光子的能量为hν41＝E4－E1＝12.75eV，从n＝3能级向n＝1能级跃迁时辐射光子的能量为hν31＝E3－E1＝12.09eV，从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射光子的能量为hν21＝E2－E1＝10.2eV，其他能级间跃迁时辐射的光子的能量均小于金属钨的逸出功，故能使金属钨发生光电效应的光有三种，故C正确；若将电源的正负极调换，加反向电压，当电流表示数恰好为零时，电压表示数为eUc＝12.75eV－4.54eV＝8.21eV，则Uc＝8.21V，故D正确．
答案：ACD
12．解析：A对：由题图甲可知，Hα谱线对应光子的波长大于Hδ谱线对应光子的波长，结合E＝eq \f(hc,λ)可知，Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量．
B对：依据可见光的频率范围可知，题图甲所示的四种光均属于可见光范畴．
C错：Hβ谱线对应光子的能量
E1＝eq \f(hc,λ1)＝eq \f(6.63×10－34×3.0×108,486.3×10－9)J≈4.09×10－19J≈2.556eV.
D对：Hα谱线对应光子的能量
E2＝eq \f(hc,λ2)＝eq \f(6.63×10－34×3.0×108,656.3×10－9)J≈3.03×10－19J≈1.89eV
可知Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级．
答案：ABD
13．解析：(1)E4＝eq \f(E1,42)＝－0.85eV.
(2)r4＝42r1，keq \f(e2,r eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) )＝meq \f(v2,r4)
所以动能Ek4＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(ke2,32r1)＝eq \f(9×109×（1.6×10－19）2,32×0.53×10－10)J≈1.36×10－19J＝0.85eV
(3)由于E4＝Ek4＋Ep4，所以电势能Ep4＝E4－Ek4＝－1.7eV.
(4)能级差最小的是n＝4―→n＝3，E3＝eq \f(E1,32)＝－1.51eV，所辐射的光子能量为
ΔE＝hν＝E4－E3＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，得ν＝eq \f(ΔE,h)≈1.6×1014Hz.
答案：(1)－0.85eV (2)0.85eV (3)－1.7eV
(4)1.6×1014Hz