4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型基础巩固（Word版含答案）

4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．若已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量，其中n=2，3…若氢原子从n=4的能级跃迁到基态放出光子的频率为，能使氢原子从n=2的激发态电离的光子最小频率为，则与的比值为（　　）
A． B． C． D．
2．一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁，最多能够产生谱线的条数是（　　）
A．1 B．2 C．3 D．4
3．如图所示为氢原子的能级图，一群处于n=4的激发态的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出多种不同频率的光子，其中两次跃迁分别辐射出a、b两种光子，若用a光照射x金属刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是（　　）
A．氢原子辐射出a光子后，氢原子的能量减小了3.4eV
B．a光子的频率比b光子的频率大
C．x金属的逸出功为2.55eV
D．用b光光子照射x金属，打出的光电子的最大初动能为12.09eV
4．氢原子基态的能量为E1，激发态能量为，其中n=2,3,4，……．大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出6种不同频率的光子，这些光子中频率最大光子的能量为
A． B． C． D．
5．20世纪是物理学界群英辈出的时代，从量子概念的首次提出到描述微观粒子运动的量子力学的诞生，踊现出一大批杰出的物理学家。关于物理学家和他们的贡献，下列说法中不正确的是（　　）
A．普朗克提出了光子说，揭示了光的粒子性
B．玻尔氢原子理论指出原子的能量是量子化的
C．卢瑟福通过粒子散射实验揭示了原子的核式结构
D．德布罗意提出了物质波假说，电子束衍射实验证实了这一假说
6．用光子能量为13.07eV的光子照射一群处在基态的氢原子，则氢原子发射多少种不同波长的光（ ）
A．15 B．10
C．4 D．1
7．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．光电管发出的光电子与原子核发生β衰变时飞出的电子都是来源于原子核内部
B．能够让钠光电管发生光电效应现象的有3种光子
C．这些氢原子能发出3种不同频率的光
D．钠光电管发出的光电子最多能够让氢原子从n=1的能级跃n=2的能级
8．波尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级如图所示，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有
A．电子的动能与势能均减小
B．氢原子跃迁时可发出连续光谱
C．能使金属钾（逸出功为2.25eV）发生光电效应的光谱线有4条
D．由n=4跃迁到n=1时发出光子的波长最长
9．氢原子的能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV～3.11eV之间，由此可推出，氢原子（ ）
A．从n=2能级向n=1能级跃迁时发出的光为可见光
B．从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光
C．从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
D．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光均为可见光
10．如图为氢原子的能级图，已知可见光光子的能量范围为1.62~3.11eV，金属钠的逸出功是2.25eV，现有大量处于n=4能级的氢原子。下列说法正确的是（　　）
A．氢原子跃迁时最多可发出6种可见光
B．氢原子跃迁时发出的可见光均能使金属钠发生光电效应
C．氢原子跃迁时发出的可见光使金属钠发生光电效应得到光电子的最大初动能为0.30eV
D．氢原子跃迁时发出的可见光使金属钠发生光电效应得到光电子的最大初动能为10.98eV
11．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．图（甲）：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，温度升高，物体辐射的紫光增强、辐射的红光减弱
B．图（乙）：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以氢原子发射光子的频率也是不连续的
C．图（丙）：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果发现了质子和中子
D．图（丁）：根据电子束通过铝箔的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
12．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
13．已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中。已知普朗克常量为，则下列说法正确的是（　　）
A．氢原子跃迁到激发态，核外电子动能增大，电势能减小
B．基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为
C．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出3种不同频率的光
D．氢原子从基态跃迁到能量为的激发态时，要吸收光子，光子频率为
14．如图所示为由玻尔原子模型所得的氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则（　　）
A．氢原子从n=2的能级向n=l的能级跃迁时辐射光子属于红外线
B．处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
C．氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时辐射光子属于紫外线
D．大量氢原子从n=4能级向低能级跃迁时可辐射出3种频率的光子
15．一个氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级，也就是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，该原子（　　）
A．吸收光子，能量增大
B．吸收光子，能量减小
C．放出光子，能量增大
D．放出光子，能量减小
二、填空题（共4题）
16．已知氢原子基态能量为—13.6eV，则氢原子处于n=4激发态的能量为_____eV ;大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多种不同能量的光子，若用能量最大的光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上，加在该光电管上的反向遏止电压为_____V．
17．判断下列说法的正误。
（1）气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，并且只能发出几种特定频率的光。（____）
（2）线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质。（____）
（3）可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分。（____）
（4）玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。（____）
（5）电子从较高的能级向较低的能级跃迁时，会放出任意频率的光子。（____）
18．根据玻尔理论，某种原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为（E1表示处于基态原子的能量，具体数值未知）．一群处于n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的光能使极限波长为λ0的某种金属发生光电效应，这两种光中频率中较低的为ν．用频率中为ν的光照射该金属产生的光电子的最大初动能为________；该原子处于基态的原子能量E1为________．已知普朗克常量为h，真空中的光速为c．
19．2016年8月16日，中国成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，由量子信号的携带者光子可以实现更加安全的通信．氢原子的能级图如图所示，则氢原子从n=3的激发态跃迁到基态过程中释放的光子能量为_____________；用该光子照射截止频率为8.07×1014 Hz的锌板时，溢出光电子的最大初动能为_____________J。（普朗克常量h＝6.63×10–34 J·s，计算结果保留两位有效数字）
三、综合题（共4题）
20．图甲是氢原子的能级图。图乙是研究光电效应实验的装置简图，抽成真空的玻璃管内，金属K为阴极，A为阳极，在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极。若用一群大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属K，并使a、b间的电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到7.49V时，电流表的示数刚好减小到零。已知电子电荷量e=1.6×10-19C。
（1）照射金属K的光中有几种不同频率的光？并求其中光子的能量最小值Emin；
（2）求金属K的逸出功W0；
（3）当电流表的示数为4.8μA时，求2s内到达阳极A的光电子数n。
21．要使处于的激发态的氢原子电离，它需要吸收的能量为多大？
22．如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到的能级上，辐射出能量为的光子；
（1）跃迁过程中电子动能和原子能量如何变化？
（2）要给基态的氢原子最少提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？
（3）在图中画出获得该能量后氢原子可能的跃迁情况．
23．氢原子处于基态时，原子能量E1=－13.6 eV，普朗克常量取h=6.6×10－34 J·s.
（1）处于n=2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？
（2）今有一群处于n=4激发态的氢原子，可以辐射几种不同频率的光？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)
参考答案
1．D
2．C
3．C
4．B
5．A
6．B
7．D
8．C
9．B
10．C
11．B
12．C
13．C
14．B
15．A
16．-0.85 10
17．对 错 对 对 错
18．
19．12.09eV
20．（1）3种；1.89eV；（2）4.6eV；（3）6×1013个
21．3.4eV
22．（1）动能增大，原子能量减小（2）
（3）跃迁图如图所示：