4.4原子光谱和玻尔的原子模型（Word版含答案）

4.4 原子光谱和玻尔的原子模型
一、单选题
1．处于n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁辐射多种频率的光子，已知普朗克常量为h，氢原子能级公式为E=，不同轨道半径为rn=n2r1，E1为基态能量，r1为处于基态时电子的轨道半径，n=1，2，3，…。则下列说法中错误的是（　　）
A．共产生3种不同频率的光子
B．氢原子由n＝3能级跃迁到基态时，电子电势能减小，动能增加，总能量减小
C．处于n＝3能级和处于基态的电子做圆周运动的线速度大小之比为1∶3
D．产生光子的最大波长为λm=－
2．下列说法中错误的是(　　)
A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为＋→＋
B．铀核裂变的核反应方程是：→＋＋2
C．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2
D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子
3．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是
A．甲图中，比结合能越大，核就越稳定
B．乙图中，电子绕原子运行的轨道半径是任意的
C．丙图中，原来有100个氡222经过一个半衰期的时间，一定还剩余 50个
D．丁图中，链式反应属于重核的裂变，在核裂变过程中会吸收能量
4．如图所示，由单色光a、b组成的复色光束从某种均匀介质中射入空气中，被分成、两束光沿图示方向射出，其中光束只含单色光b，由此可知（　　）
A．在空气中，a的频率较小
B．在该介质中，a的波长较短，速度较大
C．若b能使某种金属发生光电效应，则a也能使这种金属发生光电效应
D．通过同一双缝干涉实验装置，a的条纹间距较大
5．已知氢原子的能级公式。大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通过玻璃三棱镜后分成 a、b、c、d、e、f 六束（含不可见光），如图所示。据此可知，从 n=3 能级向 n=1 能级（基态）跃迁产生的那一束是（　　）
A．b B．c C．d D．e
6．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D．卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
7．下列说法中错误的是（　　）
A．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应
B．用n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41 eV
C．原子核发生一次β衰变，该原子外层就一定失去一个电子
D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m1＋2m2－m3）c2
8．对原子光谱，下列说法错误的是（ ）
A．原子光谱是不连续的
B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
D．分析物质发光的光谱可以鉴别物质中含哪些元素
9．氢原子的能级如图，一群氢原子处于n=3的能级，向较低能级跃迁的过程中，辐射的光子
A．频率最多有3种
B．频率最多有2种
C．能量最大为11.09 eV
D．能量最小为10.2 eV
10．下列说法正确的是（　　）
A．衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
B．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和6次衰变
C．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
11．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )
A． B．
C． D．
12．一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法中正确的是
A．电子绕原子核运动的动能将会变大
B．氢原子能量将会变小
C．吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光
D．向低能级跃迁时，发出光子的频率一定等于吸收光子的频率
13．下列说法正确的是
A．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论可知，氢原子的电势能减少，核外电子的运动的加速度增大，动能减小，原子能量减少
B．在衰变中会伴随着射线的产生，衰变方程为，其中射线是镤原子核放出的
C．是衰变方程
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究提出了原子核式结构模型
14．如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则( )
A．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．如果a光能使某金属发生光电效应，则b光一定能使某金属发生光电效应
D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线b首先消失
二、多选题
15．氢原子的能级如图，一个氢原子处于n=4能级向较低能级跃迁过程中，有（ ）
A．可能辐射6种不同频率的光子
B．最多可以辐射3种不同频率的光子
C．可能辐射能量为0.66eV的光子
D．可能有3种光子属于巴耳末系
16．下列关于巴耳末公式=R∞（－）的理解，正确的是（　　）
A．巴耳末系的4条谱线位于红外区
B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱
C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱
D．在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短
17．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有(　　)
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子核结构的道路
D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
18．下列说法正确的是（　　）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
B．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，其核反应方程式是
C．的半衰期是5天，12g经过15天后还有1.5g未衰变
D．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，电子的动能增大，原子总能量增大
E．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
19．下列说法中正确的是( )
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长
B．由波尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减少，电势能增大
C．粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
D．原子核发生衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
20．对下列物理事实的叙述中正确的是
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子核内部具有复杂的结构
B．卢瑟福提出的核式结构模型很好地解释了α粒子散射实验，但并不能解释原子的稳定性和原子光谱的不连续性
C．玻尔将量子概念引入原子结构理论，比较完满地解释了所有原子的光谱
D．巴尔末将已发现的氢光谱的可见光部分4条谱线的波长用一个公式来表示，因此这些谱线组成一个系称为巴尔末系
21．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子的能量增加
B．氢原子的能量减少
C．氢原子要吸收一定频率的光子
D．氢原子要放出一定频率的光子
22．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是（　　）
A．核外电子受力变小
B．原子的能量减少
C．氢原子要吸收一定频率的光子
D．氢原子要放出一定频率的光子
23．下列说法中正确的是（ ）
A．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
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，但原子的能量增大
C．电子云说明电子并非在一个特定的圆轨道上运动
D．光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大
E．在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，所加电压不断增大，光电流也不断增大
24．氢原子的能级示意图如图所示（普朗克常量h=6.6310-34J·s，电子电荷量e=-1.610-19C），则氢原子（　　）
A．能级是连续的
B．核外电子的轨道是分立的
C．从n=3能级跃迁n=2能级时电子的动能减小
D．从n=3能级跃迁n=2能级时辐射频率约为4.561014Hz的光子
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，能产生3种不同频率的光子，A正确；
B．当氢原子从n＝3能级跃迁到基态时，电子的速率增大，动能增加，电势能减小，因向外辐射光子总能量减小，B正确；
C．依据库仑力提供向心力，可得
=m
已知
rn=n2r1
则有处于n＝3能级和处于基态的电子做圆周运动的速度大小之比为
∶＝1∶3
C正确；
D．产生的光子的最小频率为
ν小=
依据
λ=
对应波长最长，即为
λm=
D错误。
本题选择错误的，故选D。
2．B
【解析】
【详解】
卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为＋→＋，选项A正确；铀核裂变是通过一个中子轰击铀核，产生3个中子，写核反应方程式时，核反应前和核反应后的中子不能约，选项B错误；质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3．2个质子和2个中子结合成一个α粒子，质量亏损△m=（2m1+2m2-m3），根据质能方程，释放的能量为△E=△mc2=（2m1+2m2-m3）c2．故C正确．已知λ1＞λ2，所以γ1＜γ2，知从a能级状态跃迁到b能级状态时发射光子的能量小于从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子的能量，所以a能级的能量小于c能级的能量，有hγ2-hγ1=hγ3，即，解得：．故D正确．此题选择不正确的选项，故选B.
3．A
【解析】
【详解】
A．甲图中，比结合能越大，原子核就越稳定，比结合能是原子核稳定程度的量度，故A正确；
B．图乙中，根据玻尔理论可知，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，故B错误；
C．半衰期是一个统计规律的物理量，适合大量的原子核衰变规律，对于少量原子核不适用,故C错误；
D．根据，在核裂变过程中减少的质量以能量形式释放出去，不是转化为能量．故D错误；
4．C
【解析】
【详解】
A．由于频率越大，发生全反射时，临界角越小，由于光束只含单色光b，说明a光发生了全反射，a光的临界角较小，因此频率较大，A错误；
B．由于
a光的临界角小，介质对a光的折射率大，而
a光在介质中的传播速度较小，根据
可知a的波长较短，B错误；
C．光子的能量，根据
可知a光的光子能量较大，若b能使某种金属发生光电效应，则a也能使这种金属发生光电效应，C正确；
D．双缝干涉实验装置中，条纹间距
由于a的波长较短，因此a的条纹间距较小，D错误。
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通过玻璃三棱镜后分成6束，可知氢原子发生了从n=4到基态的跃迁，其中从 n=4 能级向 n=1 能级（基态）跃迁产生的光的频率最大，从 n=3 能级向 n=1 能级（基态）跃迁产生的光的频率从高到低排列是第2位，因频率越大的光折射率越大，折射程度越大，可知该光对应着e光。
故选D。
6．B
【解析】
【详解】
A．由图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程：
可知要释放出核能，故A错误；
B．由图象可知，A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，故B正确；
C．根据光电效应方程：
则知光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加γ射线强度，逸出的光电子的最大初动能不变，故C错误；
D．玻尔提出的原子模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故D错误。
7．C
【解析】
【详解】
A．根据玻尔理论可知，氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子的能量大于氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光子的能量，结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，A正确，不符合题意；
B．处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为：
E=E4－E1=－0.85 eV－（－13.6 eV）=12.75 eV
根据光电效应方程，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为：
Ek=E－W0=12.75 eV－6.34 eV=6.41 eV
B正确，不符合题意；
C．β衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，C错误，符合题意；
D．根据爱因斯坦质能方程知，质子和中子结合成α粒子，核反应方程为
释放的能量是
ΔE=Δmc2=（2m1＋2m2－m3）c2
D正确，不符合题意。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
A.原子光谱为线状谱，A正确；
BC.各种原子都有自己的特征谱线，故B错、C对；
D.据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．
9．A
【解析】
【详解】
根据 =3知，辐射的光子频率最多3种．故B错误，A正确．由n=3向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，为13.6-1.51eV=12.09eV．由n=3向n=2能级跃迁时辐射的光子能量最小，为3.4-1.51eV=1.89eV．故CD错误．故选A．
10．B
【解析】
【详解】
A．衰变的实质是原子核内部的中子转化为一个质子和一个电子，电子从原子核内喷射出来，A错误；
B．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，每经一次衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次衰变质子数增1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒知，α衰变次数
次
衰变次数
次
B正确；
C．设原来Bi的质量为，衰变后剩余质量为m则有
即可知剩余Bi质量为25g，C错误；
D．密立根油滴实验表明电子的电荷量是分离的，玻尔提出核外电子的轨道是分立的不连续的，D错误。
故选B。
11．A
【解析】
【详解】
试题分析：由巴耳末公式＝R，n＝3,4,5，…
当n＝∞时，最小波长＝R，①
当n＝3时，最大波长＝R，②
由①②得＝.
考点：巴尔末公式 氢原子光谱
点评：：巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式：＝R，所以只能准确反映了氢原子发光的实际．其它原子的电子轨道较为复杂，所以它并不适合其他的原子的光谱特点．
12．C
【解析】
【详解】
一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，则氢原子的能级将增大，电子绕核运转的半径将增大，根据可知电子绕原子核运动的动能将会变小，选项AB错误；向低能级跃迁时，发出光子的频率小于或等于吸收光子的频率，可知吸收光子属于紫外线，则发出的光子可能含有可见光，选项C正确，D错误；故选C.
13．B
【解析】
【详解】
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，核外电子的运动半径减小，加速度增大，动能变大，故A错误；γ射线是镤核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的，故B正确；是原子核的人工转变方程，选项C错误；卢瑟福通过对α粒子散射试验的研究提出了原子核式结构模型，选项D错误；故选B.
14．A
【解析】
【详解】
光线a的偏折程度大，根据折射定律公式，θ是入射角，r是折射角，可知a光的折射率大，a光的频率高，根据c=λf，a光在真空中的波长较短，故B错误；光线a在真空中的波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故A正确；a光的频率高，如果a光能使某金属发生光电效应，则b光不一定能使某金属发生光电效应，选项C错误；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a的折射角先达到90°，故a光先发生全反射，折射光线先消失，故D错误.
15．BC
【解析】
【详解】
一群氢原子处于激发态第4能级，可能发出光子的频率种数为种，但一个氢原子发出光子频率不是6种，最多3种，故A错误，B正确；n=4和n=3间的能级差最小，辐射的光子能量最小，可知最小的能量为-0.85-（-1.51）eV=0.66eV，故C正确．巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子，6种光子中从n=4→2与n=3→2的属于巴耳末系，即2种，故D错误；故选BC．
【点睛】
根据数学组合公式求出辐射光子频率的种数，能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，理解巴耳末系的含义．
16．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线时得到的，故A错误；
BC．公式中n只能取大于或等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，故B错误，C正确；
D．根据公式可知，n值越大，对应的波长λ越短，故D正确。
故选CD。
17．BC
【解析】
【详解】
选B.卢瑟福通过α粒子散射实验设想原子内的正电荷集中在很小的核内，A错；C项中不是探索原子核结构，而是原子结构，故C错，选项B正确．玻尔理论有局限性，但不能说是错误的，D错．
18．ABC
【解析】
【详解】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故A正确；
B．卢瑟福用粒子轰击氮原子核，其核反应方程式是
故B正确；
C．的半衰期是5天，12g经过5天后还有6g未衰变，经过10天后还有3g未衰变，经过15天后，还有1.5g未衰变，故C正确；
D．库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能），因为吸收了光子，总能量变大，故D错误；
E．光电效应是金属中的电子吸收光子能量向外释放电子的现象，故E错误。
故选ABC。
19．AC
【解析】
【详解】
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据，知波长增大，A正确；
B．由波尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小，B错误；
C．卢瑟福根据粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转，提出了原子核式结构模型，C正确；
D．原子核发生衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2，质子数也减小了2，故D错误；
20．BD
【解析】
【详解】
天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构，A错误；卢瑟福原子核式结构模型能解释α粒子的散射实验，不能解释原子光谱的不连续性，B正确；玻尔理论不能解释氦原子的光谱，C错误；巴尔末将已发现的氢光谱的可见光部分4条谱线的波长用一个公式来表示，即，因此这些谱线组成一个系称为巴尔末系，D正确．
21．BD
【解析】
【详解】
轨道半径越小，能量越小，氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，知轨道半径减小，氢原子能量减小，减小的能量以光子的形式释放，所以氢原子要放出一定频率的光子．故BD正确，AC错误．
22．BD
【解析】
【详解】
A．根据
得，轨道半径减小，则核外电子受力变大．故A错误；
B．由较远轨道跃迁到较低轨道，原子能量减小．故B正确；
CD．因为原子能量减小，知氢原子放出一定频率的光子．故C错误，D正确．
故选BD。
【名师点睛】
此题是对库仑定律及波尔理论的考查；解决本题的关键知道从高能级向低能级跃迁，放出光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子．
23．BCD
【解析】
【详解】
A．根据光电效应方程
Ek=hγ-W
可知，逸出光电子的最大初动能 Ek与照射光的频率成线性关系，而不可见光中的红外线的频率小于可见光的频率．故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，吸收能量，所以原子的能量增大；根据库仑力提供向心力得
可知半径越大，则速度越小，动能越小．故B正确；
C．电子云说明电子并非一个特定的圆轨道上运动．故C正确；
D．根据光电效应方程可知光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，故D正确．
E．在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，随电压不断增大，光电流并不是不断增大，当达到饱和光电流时光电流到达最大．饱和光电流的大小与光照强度有关．故E错误．
故选BCD。
24．BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据波尔的理论，有轨道量子化，能量量子化，能级量子化，故A错误，B正确；
C．从n=3能级跃迁n=2能级时，轨道半径变小，而库仑力提供向心力，则有
而动能
联立得
可知圆周的线速度变大，动能变大，故C错误；
D．从n=3能级跃迁n=2能级时，有
解得辐射出的光子频率为
故D正确。
故选BD。
答案第1页，共2页
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