4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型（Word版含答案）

4.4　氢原子光谱和玻尔的原子模型
一、单选题
1．关于玻尔理论的局限性，下列说法中正确的是（　　）
A．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的
B．玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论
C．玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃迁的概念
D．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是使玻尔理论陷入局限性的根本原因
2．下列说法中正确的是（　　）
A．核反应堆中常用镉棒作为“慢化剂”，使快中子减速
B．金属发生光电效应的截止频率随入射光频率的增大而增大
C．组成原子核的核子数越多，原子核的结合能就越高，原子核就越稳定
D．原子具有各自的特征谱线，是由于不同原子的结构不同，能级各不相同
3．下列说法正确的是（　　）
A．由波尔理论的原子模型可以推知，氢原子处于激发态，量子数越大，核外电子动能越小
B．汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子核式结构学说
C．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
D．现已建成的核电站的能量均来自于核聚变
4．电磁波由真空进入介质后，发生变化的物理量有（　　）
A．波长和频率 B．波速和频率 C．波长和波速 D．频率和振幅
5．下列说法正确的是（　　）
A．射线、射线、射线均为带电粒子流
B．电磁波的波长越长，其穿透能力越强
C．贝克勒尔发现天然放射现象，揭示了原子内部存在复杂的结构
D．各种原子吸收光谱中的每一条暗线与明线光谱中的每一条亮线一一对应，可用于光谱分析
6．太阳光谱是吸收光谱，这是因为太阳内部发出的白光(　　)
A．经过太阳大气层时某些特定频率的光子被吸收后的结果
B．穿过宇宙空间时部分频率的光子被吸收的结果
C．进入地球的大气层后，部分频率的光子被吸收的结果
D．本身发出时就缺少某些频率的光子
7．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　）
A．太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成
B．霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱，都是线状谱
C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的是吸收光谱
D．进行光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以用吸收光谱
8．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
9．下列说法正确的是（　　）
A．黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．氘核由一个质子和一个中子组成，但氘核的质量小于单个的质子和中子的质量之和
C．有些原子的发射光谱是连续谱，有些原子的发射光谱是线状谱
D．光电效应中，遏止电压与入射光的频率有关，与产生光电效应的金属材料无关
10．氢原子能级图如图所示，关于玻尔理论与氢原子跃迁，下列叙述正确的是（　　）
A．玻尔的原子模型完全推翻了卢瑟福的原子理论，能够解释所有的原子发光现象
B．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
C．氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光子能量为
D．大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时总共可辐射出6种不同频率的光
11．关于物理学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙发现电子，揭示了原子核内部具有复杂结构
B．爱因斯坦的光电效应说明光具有波动性
C．卢瑟福通过对阴极射线的研究提出了“枣糕模型”
D．玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律
二、多选题
12．玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有（　　）
A．原子处于称为定态的能量状态时，电子在轨道上绕核转动，但并不向外辐射能量
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
13．用光电管研究光电效应，实验装置如图甲所示，实验中测得光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相反
B．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
C．入射光的频率为时，逸出的光电子的最大初动能为2E
D．若光在真空中的速度为c，则波长大于的光照射该金属时才会发生光电效应
14．如图为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能及示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，以下说法正确的是（ ）
E．氢原子由n＝4跃迁到n＝3时发出光子的能量为0．66eV
A．当它们自发地跃迁到较低能级时，电子的轨道半径减小，动能增大
B．当它们向较低能级跃迁时，能辐射3种不同频率的光子
C．氢原子由n＝4跃迁到n＝1时发出光子的频率最小,波长最长
D．处在n＝4的氢原子可以吸收1eV的能量
15．下列关于光谱的说法正确的是（　　）
A．连续谱就是由连续发光的物体产生的光谱，线状谱是线状光源产生的光谱
B．通过对连续谱的光谱分析可鉴定物质成分
C．连续谱是连在一起的光带，线状谱是一条条分立的谱线
D．通过对线状谱的亮线光谱分析或对吸收光谱的暗线分析可鉴定物质成分
三、解答题
16．氢原子光谱在巴耳末系中最长波长的光子能量是多少？
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，故A错误；
BCD．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但是由于过多保留了经典粒子的观念，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，故B正确，CD错误。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
A．核反应堆中常用石墨（或水）作为“慢化剂”，使快中子减速，镉棒能够吸收中子，用来控制反应，A错误；
B．金属的截止频率满足，所以截止频率和金属的逸出功有关，与入射光的频率无关，B错误；
C．组成原子核的核子数越多，原子核的结合能就越高，原子核的比结合能越大，原子核越稳定，C错误；
D．原子具有各自的特征谱线，是由于不同原子的结构不同，能级各不相同，跃迁时产生光的频率不同，D正确。
故选D。
3．A
【解析】
【详解】
A、由玻尔的原子模型可以推知，氢原子处于激发态，量子数越大，轨道半径越大，根据知，电子的动能越小．故A正确；
B、汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子枣糕式结构学说，故B错误；
C、依据德布罗意波长公式λ=h/p，可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故C错误；
D、现已建成的核电站的能量均来自于核裂变，故D错误．
故选A．.
4．C
【解析】
【详解】
频率由波本身性质决定，与介质无关，所以电磁波从真空中进入介质后，频率不变，波速减小，根据
可知波长变短，根据
可知，能量不变，振幅不变，故ABD错误，C正确。
故选C。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．射线是电磁波，不带电，故A错误；
B．频率越高、能量越高的电磁波穿透能力越强，故B错误；
C．天然放射现象是原子核内部发生的现象，所以贝克勒尔发现天然放射现象，揭示了原子核内部存在复杂的结构，故C错误；
D．各种原子吸收光谱中的每一条暗线与明线光谱中的每一条亮线一一对应，都有各自的特征，可用于光谱分析，故D正确。
故选D。
6．A
【解析】
【详解】
太阳光谱是一种吸收光谱，是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的特征谱线相同的光都被这些气体吸收掉了，故A正确，BCD错误．
7．C
【解析】
【详解】
A．太阳光谱是吸收光谱，这是由于太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的，所以A错误；
B．霓虹灯呈稀薄气体状态，因此光谱是线状谱，而炼钢炉中炽热铁水产生的光谱是连续光谱，所以B错误；
C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐时，某些频率的光被吸收，形成吸收光谱，所以C正确；
D．发射光谱可以分为连续光谱和线状谱，而光谱分析中只能用线状谱和吸收光谱，因为它们都具备特征谱线，所以D错误。
故选C。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由巴耳末公式
当 时，有最小波长λ1
当n=3时，有最长波长λ2
则
根据
则巴耳末系中的最小频率与最大频率之比 ，A错误；
B．氢原子的能级中能量值最小为-13.6eV，处于n=1能级的氢原子可以吸收能量为的电子的能量，从而发生电离现象，B正确；
C．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能发出3种不同频率的光，即为n=4→n=3，n=3→n=2，n=2→n=1，C错误；
D．氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级后，其轨道半径减小，电势能减小，能级差最小，放出光子的能量最小，根据
产生的电磁波的波长最长，D错误。
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
A．在黑体辐射中，随着温度的升高，各种波长的辐射强度会增加，辐射强度的极大值会向波长较短的方向移动，A错误；
B．由核聚变的相关知识可知，当一个中子和一个质子结合成一个氘核时，必会向外放出一定能量，由爱因斯坦的质能方程 E= mc2可知，在核反应中会伴有质量亏损，因此氘核的质量要小于中子与质子的质量之和，B正确；
C．各种原子的发射光谱都是线状谱，C错误；
D．由光电效应方程和可得
因此遏止电压与入射光的频率、产生光电效应的金属材料的逸出功都有关，D错误。
故选B。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
A． 玻尔的原子模型是在卢瑟福的原子理论的基础上建立的，对其有继承有发扬，玻尔理论并不成熟，只能解释氢原子的发光现象，A错误；
B．电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差值有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，B错误；
C．由能级跃迁到能级辐射出的光子能量为
C错误；
D．大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时总共可辐射出
种不同频率的光，D正确。
故选D。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．汤姆孙发现电子，天然放射现象的发现，揭示了原子核内部有复杂结构，A错误；
B．光电效应说明光具有粒子性，并不是波动性，B错误；
C．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，C错误；
D．玻尔将量子化理论引入原子模型，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，D正确。
故选D。
12．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子在轨道上绕核转动，但并不向外辐射能量，故A正确；
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，故B正确；
C．电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子，故C正确；
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D错误。
故选ABC。
13．AC
【解析】
【详解】
A．研究饱和光电流时，A板为收集电子，电流方向为A到K，研究遏止电压时，光电管的电流方向为K到A，即研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相反，故A正确；
B．产生的光电子的最大初动能取决于入射光的频率，与入射光的强度无关，故B错误；
C．由光电效应方程，结合图像可知金属的逸出功，极限频率为，由于
可得到
当入射光的频率为时，逸出的光电子的最大初动能为
故C正确；
D．要能产生光电效应，必须入射光的频率要大于金属的极限频率，若光在真空中的速度为c，则波长小于的光照射该金属时才会发生光电效应，故D错误。
故选AC。
14．ADE
【解析】
【详解】
试题分析：当它们自发地跃迁到较低能级时，电子的轨道半径减小，依据，可知，动能增大，电势能减小，故A正确；根据可知，这群氢原子能够发出6种不同频率的光子，故B错误；一群处于n=4的氢原子，由n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量最大，频率最高，波长最短．故C错误；处在n=4的氢原子能量为0．85eV，可以吸收1eV的能量，从而出现电离现象，故D正确；从n=4跃迁到n=1放出的光子能量为△E=E4-E3=-0．85-（-1．51）=0．66eV，故E正确；
考点：考查了氢原子跃迁
【名师点睛】解决本题的关键知道跃迁种类的计算方法，以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，注意电离现象的条件．
15．CD
【解析】
【详解】
AC．连续谱是连在一起的光带，而不是由连续发光的物体产生的光谱，炽热固体、液体及高压气体发光产生的光谱是连续谱；线状谱是由一些不连续的亮线组成的谱线，稀薄气体、金属蒸气发光产生的谱线是线状谱，线状谱不是指线状光源产生的光谱，A错误，C正确；
BD．光谱分析是根据不同原子都有自己的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法，连续谱不能用来进行光谱分析，而线状谱和吸收光谱都是原子自身的特征谱线，可以用来进行光谱分析，鉴定物质成分，B错误，D正确。
故选CD。
16．3.06×10－19J
【解析】
【详解】
当n＝3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有
=1.10×107×
解得
λ1≈6.5×10－7 m
光子能量为
ε1=hν=h＝J=3.06×10－19 J
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页