人教版（2019）选择性必修第三册《4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型》2022年同步练习卷（1）

人教版（2019）选择性必修第三册《4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型》2022年同步练习卷（1）
一 、单选题（本大题共8小题，共48分）
1.（6分）对公式，下列说法中正确的是
A. 能量可以转化为质量 B. 质量可以转化为能量
C. 能量的转化与质量的亏损是成比例的 D. 在核反应中，能量与质量都不守恒
2.（6分）利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法中正确的是
A. 利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分
B. 利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分
C. 高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D. 我们观察月亮射来的光谱，可以确定月亮的化学组成
3.（6分）仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条不连续的亮线，其原因是
A. 氢原子只有几个能级
B. 氢原子只能发出平行光
C. 氢原子有时发光，有时不发光
D. 氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的
4.（6分）利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，可以制成氢原子钟。 如图所示为氢原子的能级图，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，能辐射出 波长最短的电磁波的频率为已知普朗克常数为

A. B.
C. D.
5.（6分）[石家庄二中高二期末]如图所示为氢原子能级图，下列说法正确的是（ ）
A. 当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射光子的能量为
B. 处于能级的氢原子可以被能量为的电子碰撞而向高能级跃迁
C. 处于基态的氢原子，吸收的能量后不能发生电离
D. 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出种不同频率的光子
6.（6分）已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，，年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，，，，式中叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式．用表示普朗克常量，表示真空中的光速，则里德伯常量可以表示为
A. B. C. D.
7.（6分）下列说法中正确的是
A. 粒子散射实验揭示了原子不是组成物质的最小微粒
B. 玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，因此波尔的原子结构理论已完全揭示了微观粒子运动的规律
C. 阴极射线的实质是电子流
D. 玻尔原子理论中的轨道量子化和能量量子化的假说，启发了普朗克将量子化的理论用于黑体辐射的研究
8.（6分）氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为，下列说法错误的是
A. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B. 大量氢原子从高能级向能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C. 大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出种不同频率的光
D. 大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出种不同频率的可见光
二 、多选题（本大题共7小题，共42分）
9.（6分）对原子光谱，下列说法中正确的是
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. 分析物质的明线光谱和暗线谱，都可以鉴别物质中含哪些元素
10.（6分）下列说法正确的是
A. 有的原子发射光谱是连续谱，有的原子发射光谱是线状谱
B. 可以用原子的特征谱线确定物质的组成成分
C. 可以利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
D. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
11.（6分）多选下列说法中正确的是
A. 一群氢原子处于的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子
B. 由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质
C. 实际上，原子中的电子没有确定的轨道，但在空间各处出现的概率具有一定的规律
D. 粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的
12.（6分）如图为氢原子能级的示意图，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. 由能级跃到能级产生的光子能量最大
B. 由能级跃迁到能级产生的光子频率最小
C. 这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光
D. 用能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为的金属铂能发生光电效应
13.（6分）氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为，则下列说法正确的是
A. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B. 大量氢原子从高能级向能级跃迁时，发出的光具有杀菌消毒的作用
C. 大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出种不同频率的光
D. 大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出种不同频率的可见光
14.（6分）下列说法正确的是
A. 放射性元素的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变
B. 爱因斯坦为解释光的光电效应现象提出了光子说
C. 处于能级状态的一个氢原子自发跃迁时，最多能发出种频率的光子
D. 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
15.（6分）如图所示甲为演示光电效应的实验装置；乙图为、、三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。以下说法正确的是
A. 若乙光为绿光，甲光可能是紫光
B. 若甲光为绿光，丙光可能是紫光
C. 若乙光光子能量为，用它照射由金属构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于激发态的氢原子，可以产生种不同频率的光
D. 若乙光光子能量为，用它直接照射大量处于激发态的氢原子，可以产生种不同频率的光
三 、计算题（本大题共1小题，共12分）
16.（12分）如图所示，现有一群处于能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量，氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为，静电力常量为，普朗克常量，，为量子数，则：
电子在的轨道上运动的动能是多少？
电子实际运动中有题中所说的轨道吗？
四 、简答题（本大题共1小题，共6分）
17.（6分）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱．氢光谱线的波长 可以用下面的巴耳末里德伯公式来表示：

，分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数．，，，对于每一个，有，，，称为里德伯常量，是一个已知量．对于的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系．用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为 已知电子电量的大小为，真空中的光速为，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功．
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】解：、说明质量和能量在量值上的联系，但决不等同于这两个量可以相互转化。故AB错误。
C、表明物体具有的能量与其质量成正比。故C正确。
D、核反应中，质量亏损，但能量是守恒。故D错误。
故选：。
质能方程，知物体具有的能量与其质量成正比，根据可计算核反应中的能量，从而确定质量亏损，但能量守恒的。
解决本题的关键掌握爱因斯坦质能方程，知道释放核能与质量亏损的关系。
2.【答案】B;
【解析】
光谱是复色光经过色散系统如棱镜、光栅分光后，被色散开的单色光按波长或频率大小而依次排列的图案，发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱．发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱；连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱；观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱．光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线。
本题是考查光谱与光谱分析，注意区分连续谱和线状谱，知道光谱分析的原理，基础问题。

A.由于高温物体的连续谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故错误；
B.某种物质发光的线状谱中的明线是与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，正确；
C.高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关， 与高温物体无关，错误；
D.月亮是反射太阳光，月球没有大气层，故我们观察月亮射来的光谱，不可以确定月亮的化学组成，只能反映太阳的化学组成，故错误。
故选。
3.【答案】D;
【解析】
氢原子的光谱只有几条分离的不连续的亮线，是由于氢原子辐射的光子的能量是不连续的，对应的光的频率也是不连续的。
玻尔引入了量子理论，氢原子的能量是量子化，辐射时产生的光子频率是量子化，形成的明线谱。

根据玻尔理论得知，氢原子的能量不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，则辐射的光子频率满足，则辐射的光子频率不连续，故正确，错误。
故选。


4.【答案】B;
【解析】
根据能级间发生跃迁时吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差，再依据能量与频率关系，即可求解。
此题主要考查对玻尔理论的理解和应用能力，关键抓住辐射的光子能量与能级差之间的关系，难度一般。

根据题意可知波长最短，则频率最大，依据能级间发生跃迁时吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差，则有：，解得：，故正确，错误。
故选。
5.【答案】B;
【解析】氢原子从能级跃迁到能级，是从低能级向高能级跃迁，应吸收的能量，A错误。用能量为的电子碰撞处于能级的氢原子，氢原子吸收的能量从能级跃迁到能级，剩下的能量以动能的形式存在，B正确。处于基态的氢原子发生电离，入射光子的能量大于或等于，C错误。一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出种不同频率的光子，D错误。
6.【答案】A;
【解析】
解决本题的关键知道辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，知道光子频率与波长的关系，并能灵活运用，难度不大．

若，由跃迁，释放光子，则，
因为，则，
由，得，
解得里德伯常量，故A正确，BCD错误。
故选：。
7.【答案】C;
【解析】解：、粒子散射实验得出原子的核式结构模型，故A错误。
B、玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，不能解释其它原子的发光光谱，故B错误。
C、阴极射线实质是电子流，故C正确。
D、玻尔受到普朗克的能量子观点的启发，得出原子轨道的量子化和能量的量子化，故D错误。
故选：。
粒子散射实验得出原子的核式结构模型；玻尔把普朗克的量子理论运用于原子系统上，成功解释了氢原子光谱规律；阴极射线是电子流；波尔理论中的轨道量子化和能量量子化的提出在黑体辐射研究之后．
该题考查了粒子散射实验、波尔理论、阴极射线等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基本概念，对于物理学史，不能混淆．
8.【答案】D;
【解析】解：、紫外线的频率大于，能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量大于，所以氢原子发生电离。故A正确。
、氢原子从高能级向能级跃迁时发出的光子能量小于，小于可见光的频率，有可能是红外线，红外线有显著的热效应。故B正确。
、根据，知，可能放出种不同频率的光。故C正确，D错误。
本题选错误的故选D。
A、紫外线的频率大于，判断能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量是否大于，即可知是否电离．
B、红外线有显著的热效应，根据氢原子从高能级向能级跃迁时发出的光子能量是否小于．
C、根据计算出不同频率光的种数．
解决本题的关键知道什么是电离，以及能级的跃迁满足．
9.【答案】ACD;
【解析】解：、原子光谱是由不连续的亮线组成的，是线状谱，不是连续谱。故A正确。
B、原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，而各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，所以不同原子的原子光谱是不相同的。故B错误，C正确。
D、明线光谱和暗线谱特征谱线与原子的结构有关，可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质。故D正确。
故选：。
原子光谱是线状谱，是不连续的．原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的光谱都有各自的特征谱线，原子光谱是不相同的．鉴别物质可以利用明线光谱和暗线谱．
该题考查对原子光谱特征的掌握情况．可以结合钠、氢等原子光谱来记住原子光谱的特征．
10.【答案】BC;
【解析】解：、原子的发射光谱都是线状谱，线状谱是原子的特征谱线，故错误；
、每种原子都有自己的特征谱线，可以通过特征谱线的分析，鉴别物质和确定物质的组成成分，故正确；
、某些物质在紫外线照射下发出荧光，从而可以用来设计防伪措施，故正确；
、太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，而不是重核裂变，故错误；
故选：。
光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线；紫外线的荧光作用；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变；
本题是考查光谱与光谱分析、紫外线的荧光作用、轻核聚变，注意积累和基础知识的正确应用。
11.【答案】BC;
【解析】
根据数学组合公式求出氢原子可能辐射的光子频率种数。每个原子都有自己的特征谱线，根据原子的光谱鉴别物质；原子中的电子没有确定的轨道，在空间各处出现的概率具有一定的规律。 此题主要考查能级跃迁，光谱分析、粒子散射实验等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记这些知识点。A.一群氢原子处于的激发态向较低能级跃迁，根据种不同频率的光子，故错误。B.每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质，称为光谱分析，故正确。C.原子中的电子没有确定的轨道，在空间各处出现的概率具有一定的规律，故正确。D.粒子散射实验，揭示了原子的核式结构模型，认为电子绕核旋转，根据经典理论，可知向外辐射能量，轨道半径连续减小，辐射的能量连续，故错误。故选。
12.【答案】AD;
【解析】
此题主要考查了波尔原子理论：从高轨道向低轨道跃迁时减少的能量以光子的形式辐射出去；所有的激发态都是不稳定的，都会继续向基态跃迁，波长越大，频率越短。波长越大，越容易发生明显的衍射。只有入射光子的能量大于金属的逸出功才会发生光电效应。
解决本题的关键知道光子能量与能极差的关系，即，以及知道光电效应产生的条件。
A. 根据，由能级跃到能级产生的光子能量最大，故A正确；
B. 由能级跃迁到能级产生的光子频率最小，故B错误；
C. 大量的氢原子处于的激发态，可能发出光子频率的种数，故C错误；
D.能级跃迁到能级辐射出的光子能量，大于逸出功，能发生光电效应，故D正确；
故选AD。

13.【答案】AD;
【解析】解：处于能级的氢原子发生电离需要的能量为

由题意可知紫外线的光子能量大于，故处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，故正确；
B.氢原子从高能级向能级跃迁时发出的光子能量小于，小于可见光的频率，紫外线的能量大于，可知发出的光不具有杀菌消毒的作用，故错误；
C.根据可知大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可以发出种不同频率的光，故错误；
D.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，其中






可知大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的种不同频率的光中有种不同频率的可见光，故正确；
故选：。
可见光的光子能量范围约为，红外线的光子能量小于，紫外线的光子能量大于，根据能级差等于辐射的光子能量进行判断，根据组合的方式判断。
解决本题的关键知道辐射的光子能量与能级差的关系，以及知道频率越大，波长越小。
14.【答案】BD;
【解析】解：、半衰期是原子核的原因，不会随着周围环境的温度的变化而改变；故错误；
、爱因斯坦为解释光电效应现象提出了光子说，故正确；
、处于能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出种频率的光子，而一个氢原子自发跃迁时，最多能发出种频率的光子，即为第能级向第能级，与第能级向第能级；故错误；
、普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，建立了量子论；故正确；
故选：
自然界中有些原子核是不稳定的，可以自发地发生衰变，衰变的快慢用半衰期表示，与元素的物理、化学状态无关
由可判定处于能级状态的大量氢原子自发跃迁时产生的光子频率数；
普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，建立了量子论．
此题主要考查了衰变、光子说、能级、核裂变及核聚变反应，要注意正确掌握相应的物理规律，同时注意明确对应的物理学史的掌握．
15.【答案】BC;
【解析】解：甲、乙两个的遏止电压相等，且小于丙光的遏止电压，根据，知甲、乙两光照射产生光电子的最大初动能相等，小于丙光照射产生的光电子最大初动能；
根据光电效应方程，逸出功相等，知甲、乙两光的频率相等，小于丙光的频率，甲光频率小，则波长长，而丙光频率大，波长短，因此若甲光为绿光，丙光可能是紫光，故A错误，B正确；
C、若乙光光子能量为，用它照射由金属铷构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子的最大初动能为：；去撞击大量处于激发态的氢原子时，能量值最大可以达到：
由于该能量值介于氢原子的第能级与第能级之间，可知该光电子与氢原子碰撞，可以使氢原子吸收的能量跃迁到的能级；当大量的处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可以产生种不同频率的光，故C正确；
D、若乙光光子能量为，用它直接照射大量处于激发态的氢原子，能量值最大可以达到：，由于该能量值介于氢原子的第能级与第能级之间，可知该光电子与氢原子碰撞，氢原子不能吸收的能量发生跃迁；故D错误；
故选：。
根据，结合遏止电压的大小比较光电子的最大初动能，结合光电效应方程比较入射光的频率，结合玻尔理论，由能级之间的关系判断。
解决该题的关键是熟记爱因斯坦的光电效应方程，知道遏止电压与初动能的关系，会根据图象判断初动能和光的频率，并掌握能否跃迁的条件。
16.【答案】解：（1）电子绕核运动，由库仑引力提供向心力，则：
k=m
又 =42=16
解得电子绕核运动的动能为Ek=；
（2）根据测不准原理可知，电子在运动的过程中其位置与动量不可能同时准确测出，可知核外电子在运动的过程中不是在固定的轨道上运动的，实际的情况是，氢的核外电子也没有固定的轨道．
答：（1）电子在n=4的轨道上运动的动能是；
（2）电子实际运动中并没有有题中所说的轨道．;
【解析】
根据求出电子在的轨道上的轨道半径，再根据库仑引力提供向心力，求出电子的动能．
根据测不准原理说明．
此题主要考查对玻尔理论的理解和应用能力，关键抓住理解玻尔理论中，电子运动的“轨道”事实上是不存在的．
17.【答案】解：由光电效应方程
可知赖曼系波长最长的光是氢原子由n=2→k=1跃迁时发出的，其波长的倒数
…①
对应的光子能量为
E12=hc…②
式中h为普朗克常量．巴耳末系波长最短的光是氢原子由n=∞→k=2跃迁时发出的，其波长的倒数
…③
对应的光子能量
E2∞=…④
用A表示该金属的逸出功，则eU1和eU2分别为光电子的最大初动能．由爱因斯坦光电效应方程得
…⑤
…⑥
解得：…⑦
h=…⑧
答：普朗克常量h=；和该种金属的逸出功．;
【解析】
根据巴耳末里德伯公式，结合跃迁，得出波长，并确定对应的能量，同理可得出由跃迁时发出的能量，再根据光电效应方程，即可求解．
考查光电效应方程公式，与光电效应方程的应用，及掌握跃迁时释放的能量，注意理解金属的逸出功的含义．