4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型 自主提升过关练（word版含答案）

4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型
自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．如图所示为氢原子能级结构示意图，下列说法正确的是（　　）
A．一群处于能级的氢原子在向低能量状态跃迁时最多可以发出10种不同频率的光
B．氢原子光谱是连续谱
C．处于能级的氢原子可以吸收能量为的光子跃迁到高能级
D．氢原子的电离能为
2．已知氢原子基态能量为-13.6eV，下列说法中正确的是（　　）
A．使n=2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4eV的能量
B．氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级，放出光子，能量增加
C．处于基态的氢原子吸收能量为10.2eV的光子跃迁到n=4激发态
D．大量处于n=3激发态的氢原子会辐射出2种不同频率的光
3．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而使其发生跃迁的是（　　）
A．42.8eV（光子）
B．43.2eV（电子）
C．41.0eV（电子）
D．54.4eV（光子）
4．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中：（　　）
A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子能量增大
B．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子能量增大
C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子能量减小
D．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子能量减小
5．下列说法正确的是（　　）
A．回旋加速器粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关
B．黑体辐射实验揭示了振动着的带电微粒的能量是连续的
C．氢原子吸收光子后从高能级跃迁到低能级
D．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的
6．如图为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时（　　）
A．能辐射出6种不同频率的光子
B．能辐射出4种不同频率的光子
C．由n=4跃迁到n=1时辐射出的光子的频率最小
D．由n=4跃迁到n=2时辐射出的光子不可使逸出功为2.25eV的金属钾发生光电效应
7．用波长为的光照射大量处于第一激发态的氢原子，在所发射的光谱中仅有波长分别为、、的三条谱线，且<<，下列关系式正确的是（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示为氢原子能级图，现有大量氢原子从n＝4的能级发生跃迁，并发射光子照射一个钠光管，其逸出功为2.29eV，以下说法正确的是（　　）
A．氢原子可能发出6种不同频率的可见光
B．能够让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子
C．光电管发出的光电子与原子核发生β衰变时射出的电子都是来源于原子核内部
D．钠光电管发出的光电子轰击处于基态的氢原子能使氢原子跃迁到n＝3的能级
9．下列说法正确的是（　　）
A．爱因斯坦提出光子说理论以后普朗克用实验证实了光子的存在
B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变
C．德布罗意提出物质波假设，并未被证实
D．若某材料的逸出功是，则它的极限频率
10．如图甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图。已知谱线b是氢原子从n=5能级直接跃迁到n=2能级时发出的光谱线，则谱线a可能是氢原子（　　）
A．从n=2的能级跃迁到n=1的能级时发出的光谱线
B．从n=3的能级直接跃迁到n=1的能级时发出的光谱线
C．从n=4的能级直接跃迁到n=1的能级时发出的光谱线
D．从n=4的能级直接跃迁到n=2的能级时发出的光谱线
11．植物种子里含有的“光敏色素”可以感知红光而使种子发芽，已知红光光子的能量范围为1.61eV~2.00eV。氢原子的能级示意图所示，能被“光敏色素”感知的是（　　）
A．氢原子从第5能级向第3能级跃迁发出的光
B．氢原子从第4能级向第3能级跃迁发出的光
C．氢原子从第4能级向第2能级跃迁发出的光
D．氢原子从第3能级向第2能级跃迁发出的光
12．如图为玻尔的氢原子能级图，一群处于n=3激发态的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法正确的是（　　）
A．由n=3能级跃迁到n=2能级时发出光子的波长最长
B．氢原子跃迁时可以发出连续光谱
C．核外电子的轨道半径增大，动能减小
D．一共能发出2种频率的谱线
13．氢原子的能级图如图所示，下列办法可能使一个原来静止并处于基态的氢原子跃迁至能级的是（　　）
A．使用一个动能为的电子碰撞 B．使用一个动能为的电子碰撞
C．使用能量为的光子照射 D．使用能量为的光子照射
14．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与它的温度无关
B．红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒
C．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长长
D．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子的能量，等于前后两个能级之差
15．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是（　　）
A．虽然氢原子核外只有一个电子，但氢原子也能产生多种波长的光
B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线
C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线
D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关
二、解答题
16．氢原子基态能量，电子绕原子核做圆周运动的半径。当氢原子处于激发态时，求：
（1）原子系统具有的能量；
（2）电子在轨道上运动的动能。
17．氢原子在基态时轨道半径r1=0.53×10－10 m，能量E1=－13.6 eV。电子的质量m=9.1×10－31kg，电荷量e=1.6×10－19 C。求氢原子处于基态时：（静电力常量k=9×109 N·m2/C2，结果保留三位有效数字）
（1）电子的动能；
（2）原子的电势能。
参考答案
1．A
【详解】
A．当一群氢原子从n=5的能级向低能态跃迁时，根据知这群氢原子最多能发出10种频率的光，A正确；
B．由于氢原子发射的光子的能量
所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，B错误；
C．氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差△E，12eV不在△E范围内，C错误；
D．基态氢原子的电离能为，D错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．氢原子基态能量为-13.6eV，则n=2能级为
所以氢原子电离至少需要吸收3.4eV的能量，故A正确；
B．n=3能级跃迁到n=2能级，放出光子，能量减少。故B错误；
C．基态氢原子吸收10.2eV能量的光子，能量为
因此会从n=1能级跃迁到n=2能级。故C错误；
D．根据
可知大量处于n=3能级的氢原子会辐射出3种不同的光子。故D错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．基态的氦离子吸收42.8eV的光子能量，能量为-11.6eV，不能被吸收发生跃迁，A正确；
B．基态的氦离子与43.2eV的电子相撞，有40.8eV的能量被吸收，能跃迁到第二能级，B错误；
C．与 41.0eV的电子碰撞，40.8eV的能量被吸收跃迁到第2能级，C错误；
D．基态的氦离子吸收54.4eV的光子能量，能被吸收，发生电离，D错误。
故选A。
4．B
【详解】
从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，需要吸收光子，总能量增大，根据
知电子的速率减小，则动能减小，所以电势能增大，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．回旋加速器粒子经加速后具有的最大动能与D型盒的半径有关，A错误；
B．黑体辐射实验揭示了振动着的带电微粒的能量不是连续的，B错误；
C．氢原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，C错误；
D．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的，D正确。
故选D。
6．A
【详解】
ABC．从n=4能级向下跃迁能放出种不同频率的光子，其中从n=4直接跃迁到n=1的能级差最大，则放出光子的能量最大，频率最大，故A正确；BC错误；
D．从n=4直接跃迁到n=2放出光子的能量为
该光子的能量大于金属钾的逸出功，所以能使钾发生光电效应，故D错误。
故选A。
7．C
【详解】
由于向低能级跃迁时有三条谱线，故氢原子处于n=3的激发态，光子的能量公式为
用波长为的光照射大量处于第一激发态（n=2能级）的氢原子，满足
由于
<<
可知，是从辐射的，是从辐射的，是从辐射的，由于
可得
联立可得
故选C。
8．B
【详解】
A．氢原子可能发出6种不同频率的光，但不是所有的光都是可见光，有一些落到可见光之外，A错误；
B．当放出光子的能量大于2.29eV时，钠光电管发生光电效应，在放出的6种光中，其中从n=4跃迁到n=2；从n=4跃迁到n=1，从 n=3跃迁到n=1；从n=2跃迁到n=1，共有4种能使钠光电管发生光电效应，B正确；
C．光电管发出的光电子是来源于核外电子，而原子核发生β衰变时射出的电子来源于原子核内部，C错误；
D．氢原子放出的光子能量最大值为
根据光电效应方程，钠光电管发出的光电子最大动能
由于
因此用该电子轰击处于基态的氢原子不能使氢原子跃迁到n＝3的能级，D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．爱因斯坦受普朗克量子理论的启发，提出了光子说理论，美国物理学家米立肯利用光电效应实验证实了光子的存在，选项A错误；
B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增大，选项B错误；
C．德布罗意提出物质波假设，并被电子的衍射实验所证实，选项C错误；
D．根据爱因斯坦光电效应方程，若某材料的逸出功是，则它的极限频率，选项D正确。
故选D。
10．D
【详解】
由谱线a的光子的波长大于谱线b的光子的波长，可知谱线a的光子频率小于谱线b的光子频率，所以谱线a的光子能量小于n=5和n=2间的能级差，则可能是从n=4的能级直接跃迁到n=2的能级时发出的光谱线，选项D正确，选项ABC错误。
故选D。
11．D
【详解】
A．氢原子从第5能级向第3能级跃迁时，辐射得光子能量为
不在红光光子的能量范围内，A错误；
B．氢原子从第4能级向第3能级跃迁时，辐射得光子能量为
不在红光光子的能量范围内，B错误；
C．氢原子从第4能级向第2能级跃迁时，辐射得光子能量为
不在红光光子的能量范围内，C错误；
D．氢原子从第3能级向第2能级跃迁时，辐射得光子能量为
在红光光子的能量范围内，D正确。
故选D。
12．A
【详解】
A．、由n=3跃迁到n=2时辐射的光子能量最小，由
可知发出光子的波长最长，故A正确；
B．能级间跃迁辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，氢原子跃迁时，可发出不连续的光谱线，故B错误；
C．当原子从高能级向低能级跃迁时，原子的能量减小，轨道半径减小，电子的动能增大，故C错误；
D．一共能发出3种频率的谱线，故D错误。
故选A。
13．BC
【详解】
AB．由能级图可知处于能级的氢原子跃迁到能级，需要吸收的能量为
处于能级的氢原子跃迁到能级，需要吸收的能量为
电子使原子发生能级跃迁是通过碰撞来实现的，电子损失的动能被原子吸收，使原子从一个较低的能级跃迁到另一个较高的能级，故使用一个动能为的电子碰撞不可能，而使用一个动能为的电子碰撞可能，A错误，B正确；
CD．根据玻尔理论，只有照射光子的能量等于两个能级差时才能发生跃迁，能级和能级的差值为，故只有用能量为的光子照射，才能恰好从基态跃迁至n=4能级，C正确，D错误。
故选BC。
14．BCD
【详解】
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度有关，A错误；
B．由红外线的性质可知，红外线可以用来加热理疗，由紫外线的性质可知，紫外线可以消毒，B正确；
C．由于红外线的频率比X射线的频率小，根据公式
可知，遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长长，C正确；
D．根据
则原子由高能级跃迁到低能级所释放的光子的能量等于这两个能级的能量之差，D正确。
故选BCD。
15．AB
【详解】
ABC．氢原子光谱是线状谱，是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，不是亮度不连续的谱线，AB正确，C错误；
D．氢原子光谱是氢原子的特征谱线，氢原子发出的光的波长大小与放电管的放电强弱无关，D错误。
故选AB。
16．（1）-0.85 eV；（2）0.85 eV
【详解】
（1）由
解得氢原子处于n=4的激发态时，原子系统具有的能量为
（2）由于
所以，由圆周运动的知识得
故电子在轨道上的动能为
17．（1）13.6 eV；（2）-27.2 eV
【详解】
（1）设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，则
k=
所以电子动能
Ek1=mv12== eV≈13.6 eV
（2）因为
E1=Ek1＋Ep1
所以
Ep1=E1-Ek1=-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV