4.4玻尔原子模型基础巩固（Word版含答案）

4.4玻尔原子模型基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．如图为氢原子的能级示意图。氢原子从高能级直接向n=1的能级跃迁所产生的光谱，被称为赖曼系。已知可见光的最大能量为3.10eV。根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　）
A．赖曼系的所有谱线中没有可见光
B．赖曼系中光子的能量可能为12eV
C．用13eV能量的光照射处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到第二激发态
D．大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射出3种属于赖曼系的光
2．氢原子的能级如图所示，已知可见光光子能量范围为1.63eV～3.10eV，下列说法正确的是（　　）
A．氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级，辐射出的光为红外线
B．氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级，辐射出的光为可见光
C．氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级和从n=3能级跃迁到n=1能级相比，前者辐射出的光子的波长较长
D．处于基态的氢原子可以吸收能量为10.4eV的光子可以实现跃迁
3．氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量范围为，现有大量的氢原子处于的激发态，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．波长最长的光是由能级跃迁到能级产生的
C．频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的
D．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的可见光，并发生电离
4．如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是（　　）
A．从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放光子的波长可表示为
B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加
C．若用波长为λc的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为λa的光照射该金属时也一定能发生光电效应
D．用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光
5．用能量为E的单色光照射处于基态的氢原子后，发现氢原子能释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1，ν2，ν3由此可知单色光的能量E为(　　)
A．hν1 B．hν2 C．hν3 D．h(ν1＋ν2＋ν3)
6．氢原子的能级图如图所示。一群氢原子处于的能级，跃迁到的能级时辐射出某一频率的光，用此光照射某金属板，发生光电效应，测得光电子的最大初动能为，则该金属的逸出功为（　　）
A． B． C． D．
7．如图为氢原子能级图，氢原子处于能级上，可见光的能量范围为1.62~3.11eV则下列说法正确的是（　　）
A．一个处于能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线
B．氢原子从能级向能级跃迁过程中发出的光为可见光
C．氢原子从能级向能级跃迁过程中发出光的波长最长
D．用能量为0.70eV的光子轰击该氢原子，可以使氢原子受激发而跃迁到能级上
8．下列说法中正确的是（　　）
A．爱因斯坦基于普朗克能量量子化的假设，提出了光是由不可分割的能量子组成的假说
B．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波
C．物理学家麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
D．原子从高能态向低能态跃迁时吸收的光子能量，等于前后两个能级之差
9．如图所示为氢原子的能级图。现有两束光，光由图中跃迁①发出的光子组成，光由图中跃迁②发出的光子组成，已知光照射金属时刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是（　　）
A．金属的逸出功为
B．光的频率大于光的频率
C．氢原子发生跃迁①后，原子的能量将减小
D．用光照射金属，发出的光电子的最大初动能为
10．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时（　　）
A．能辐射2种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子频率最大
B．能辐射2种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最大
C．能辐射3种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子波长最长
D．能辐射3种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子波长最长
11．关于下列四幅图的说法正确的是：
A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点
B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4 eV的光子而发生跃迁
C．丙图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，则锌板原来带负电
D．丁图中1为α射线，它的电离作用很强可消除静电
12．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为，氦离子能级的示意图如图所示，以下关于该基态的氦离子说法正确的是（　　）
A．该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为E4=-3.4eV时，氦离子最稳定
B．能量为48.4eV的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁
C．一个该基态氦离子吸收能量为51.0eV的光子后，向低能级跃迁能辐射5种频率的光子
D．该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大
13．大量处于激发态的氢原子跃迁到n=1基态过程中，下面说法正确的是（　　）。
A．可能放出能量为的光子 B．可能检测到4种频率不同的光子
C．核外电子的电势能一定减少 D．核外电子的动能一定减少
14．氢原子能级示意图如图所示，大量处于n＝4能级的氢原子，辐射出光子后，能使金属钨发生光电效应，已知钨的逸出功为4.54eV，下述说法中正确的是（　　）
A．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应
B．光电子的最大初动能为8.21eV
C．一个钨原子能吸收两个从n＝４到n＝2能级跃迁的光子而发生光电效应
D．氢原子辐射一个光子后，氢原子核外电子的速率减小
15．氢原子的核外电子吸收光子后从低能级向较高能级跃迁过程中（　　）
A．电子的动能增大 B．电子的动能不变
C．原子的电势能增大 D．原子的电势能减小
二、填空题（共4题）
16．已知氢原子的基态能量为E1（E1< 0），激发态能量，其中n =2、3、4……．已知普朗克常量为h ，真空中光速为c ，吸收波长为__________的光子能使氢原子从基态跃迁到n=2的激发态；此激发态氢原子再吸收一个频率为的光子被电离后，电子的动能为_______
17．氢原子从能级状态跃迁到能级状态时辐射频率为的光子；氢原子从能级状态跃迁到能级状态时吸收频率为的光子，且。氢原子从能级状态跃迁到能级状态时将要______（填“吸收”或“辐射”能量为______的光子（普朗克常量用h表示）。
18．玻尔的原子理论第一次将______引入原子领域，提出了______的概念，成功解释了______光谱的实验规律。
19．在氢原子光谱中．电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出_____________条不同频率的谱线．
三、综合题（共4题）
20．氢原子处于基态时，原子能量E1=-13.6 eV，氢原子各能级的关系为En=（n=1，2，3…）。今有一群处于n=4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同的光子？其中光子最小的能量是多少？是从哪两个能级跃迁发出的？
21．如图所示为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。用其中频率最高的光子照射图乙电路中光电管阴极K，闭合开关发现电流表示数不为零，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于时，电流表示数仍不为零，当电压表读数大于或者等于时，电流表示数为零。求∶
（1）频率最高的光子能量及该光电管阴极材料的逸出功；
（2）若将图乙中电源正、负极对调位置，当电压表示数为2V时，光电子到达阳极时的最大动能。
22．量子理论是20世纪物理学发展的重大成就之一，玻尔提出的原子结构理论推动了量子理论的发展。玻尔理论的一个重要假设是原子能量的量子化，1914年，弗兰克和赫兹利用粒子碰撞的方式证明了原子能量的量子化现象。
弗兰克—赫兹实验原理如图甲所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间加有电压为U的电场使电子加速，GA间加0.5V的反向电压使电子减速。当电子通过K-G 空间加速后进入G-A空间时，如果能量较大，就可以克服G-A间的反向电场到达接收极A，形成电流通过电流表。在原来真空的容器中充入汞蒸汽，当电子的动能小于汞原子从基态跃迁到第一激发态所需的能量时，由于汞原子的能量不能连续变化，电子与汞原子发生弹性碰撞；当电子的动能大于汞原子从基态跃迁到第一激发态所需的能量时，电子与汞原子发生非弹性碰撞，汞原子吸收电子的一部分动能，使自己从基态跃迁到第一激发态。已知电子质量为m，电荷量为e，汞原子质量远大于电子质量。
(1)求容器中未充入汞蒸汽时电子被加速到栅极G的速度大小；
(2)证明一个运动的电子与一个静止的汞原子发生弹性正碰时，电子几乎不会因碰撞损失能量；（证明过程中需要用到的物理量请自行设定）
(3)实验得到如图乙所示的I－U图像，从图中看出，每当KG间电压增加4.9V时，电流就会大幅下降，请解释这一实验结果。
23．氢原子处于基态时，原子能量E1=-13.6 eV，氢原子各能级的关系为En=（n=1，2，3…）。今有一群处于n=4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同的光子？其中光子最小的能量是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．C
3．C
4．D
5．C
6．A
7．B
8．A
9．A
10．C
11．D
12．B
13．C
14．B
15．C
16．
17． 吸收
18． 量子观念 定态和跃迁 氢原子
19．6
20．6， ，n=4能级跃迁到n=3
21．（1），；（2）
22．(1)；
(2)设汞原子的质量为M，碰撞前电子的速度为v，碰后瞬间电子和汞原子速度分别为v1、v2，电子与汞原子发生弹性正碰时，由动量守恒定律得
mv=mv1+Mv2
由机械能守恒定律得
联立解得
当m<因此发生弹性正碰时电子几乎没有能量损失；
(3)当K-G间电压达到4.9 V时，电子在到达G极附近时获得的能量是4.9 eV，与汞原子发生非弹性碰撞时，有可能把全部能量传递给汞原子，使汞原子从基态跃迁到最近的一个能量较高（4.9 eV）的激发态，碰后的电子无法克服G-A间的反向电压到达A极，因此A极电流大幅度下降；
等到K-G间的电压超过4.9 V较多时，电子在K-G空间与汞原子碰撞而转移掉4.9 eV的能量后，还留有足够的能量，又能克服反向电压从G极到达A极，电流又上升了；
当K-G间的电压是4.9 V的2倍或3倍时，电子在K-G空间有可能经过两次或三次碰撞而耗尽能量，从而使电流再次下降。
23．6种；0.66 eV
答案第1页，共2页