江门市艺华高中2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：3.3氢原子光谱 质量检测（含解析）

3.3氢原子光谱
1．如图画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属铂的逸出功为6.34eV.在这些光波中，能够从金属铂的表面打出光电子的总共有( )

A．五种 B．四种 C．三种 D．二种
2．用光子能量为E的光束照射容器中的氢气,氢原子吸收光子后，能发射频率为、、的三种光子，且，入射光束中光子的能量应是(　　)
A． B．
C． D．
3．己知金属锌的逸出功为3.34eV，普朗克常量为6.63×10-34J·s，真空中的光速为3.0×108m/s。图为氢原子最低的四个能级，则氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长及其照射锌扳逸出电子的最大初动能分别为
A．1.0×10-7m，9.4leV
B．1.2×10-7m，9.4leV
C．1.2×10-7m，6.86cV
D．1.0×10-7m，6.86eV
4．氢原子的能级如图，当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子a，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出光子b，则下列判断正确的是（ ）
A．光子a的能量大于光子b的能量
B．光子a的波长小于光子b的波长
C．b光比a光更容易发生衍射现象
D．若a为可见光，则b有可能为紫外线
5．如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4能级，向低能级跃迁时要辐射光，用这些光照射钠。已知钠的逸出功为2.29eV，电子的电荷量为1.60×10﹣19C，普朗克常量为6.63×10﹣34J?S．则下列说法正确的是（　　）
A．产生的光电子的最大初动能为12.75eV
B．有4种辐射光能使钠发生光电效应
C．从能级n＝4跃迁到n＝1的辐射光波长最长
D．从能级n＝4跃迁到n＝1的辐射光照射钠，产生的光电流最强
6．氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光子，下列说法中正确的是（　　）
A．从n＝2跃迁到n＝1时，辐射出的光的波长最大
B．从n＝2跃迁到n＝1时，辐射出的光子能量最大
C．氢原子的核外电子的电势能减小量等于动能的增加量
D．会辐射出6种不同频率的光子
7．如图所示为氢原子能级图，已知可见光的能量范围为1. 62eV～3. 11eV，下列说法正确的是
A．氢原子从高能级跃迁到第二能级，辐射的光子均为可见光
B．处于基态的氢原子可吸收能量较强的可见光跃迁到高能级
C．处于第四能级的大量氢原子，向基态跃迁时只能释放出3种不同频率的光子
D．处于第三能级的氢原子可以吸收可见光的能量被电离
8．我国利用“墨子号”量子通信卫星在国际上率先实现了高速星地量子通信，初步构成量子通信网格。关于量子理论，下列说法正确的是（ ）
A．量子论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的
B．光的强度越大，则光子的能量也就越大
C．三种放射线，基本质上都是高能光子
D．大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，只能发射某些特定频率的光子
9．图示为氢原子的能级图，氢原子从n=4能级直接跃迁到n=2能级，辐射出的是可见光光子(能量在1.63eV～3.10eV)，则下列说法正确的是
A．玻尔认为，电子在定态轨道上运动，不会发生电磁辐射
B．氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级辐射的光子是可见光光子
C．能量为10.2eV的光子能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级
D．使n=2能级的氢原子电离，需要放出的光子的能量至少为3.4eV
10．如图所示，能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系，比如：巴耳末系就是氢原子从n＝3，4，5…能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱，其波长λ遵循以下规律：，下列说法正确的是（　　）
A．公式中n只能取整数值，故氢光谐是线状谱
B．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的动能增大
C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中波长最短
D．用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，氢原子能跃迁到n＝4的能级
11．巴耳末系谱线波长满足巴耳末公式＝R，式中n＝3，4，5…在氢原子光谱可见光区，最长波长与最短波长之比为________。
12．各种原子的光谱都是________，说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是________的。因此这些亮线称为原子的________。
13．用波长为λ=50nm的紫外线能否使处于基态的氢原子电离？电离后的电子速率将是多大？（氢原子的基态能量为-13.6eV，电子质量为0.91×10-30kg）
14．物质的光谱按其产生方式不同可分为发射光谱和吸收光谱两大类，发射光谱又包含有两种光谱连续光谱和明线光谱．炽热的钢水发光产生的属于什么光谱？霓虹灯发光光谱属于什么光谱？太阳光形成的光谱属于光谱？
参考答案
1．C
【解析】
处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为，n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于3.2eV，不能使金属钾发生光电效应，其它三种光子能量都大于3.2eV．故C正确，A、B、D错误。故选C。
【点睛】解决本题的关键知道能极差与光子能量的关系，以及掌握发生光电效应的条件．
2．B
【解析】
处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发向低能级跃迁并发射光子，其发射光子的种类有种；故
解得；
显然从直接跃迁到能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射光子的能量
；
而先从跃迁到，再从跃迁到辐射的能量与从直接跃迁到能级时辐射光子的能量相同，故
。
A.，与结论不相符，选项A错误；
B. 与结论相符，选项B正确；
C. 与结论不相符，选项C错误；
D. 与结论不相符，选项D错误。
3．A
【解析】
氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长，对应着从n=4到n=1的跃迁，则，解得；照射锌板逸出电子的最大初动能分别为 ，故选A.
4．D
【解析】
【详解】
ABC.氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能级差小于从n=3的能级跃迁到n=1的能级时的能级差，根据Em-En=hγ，知，光子a的能量小于光子b的能量。所以a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，a光比b光更容易发生衍射现象，故ABC不符合题意；
D. 因为a光的频率小于b光的频率，所以若a为可见光，则b有可能为紫外线，故D符合题意。
5．B
【解析】
【详解】
A.从n＝4能级向基态跃迁时发出的光子的能量值最大，为：
E41＝E4﹣E1＝﹣0.85﹣（﹣13.6）eV=12.75eV
发生光电效应时，产生的光电子的最大初动能：
Ekm＝E41﹣W0＝12.75﹣2.29＝10.46ev
故A不符合题意；
B.n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量为0.66eV；n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量为1.89eV，均小于逸出功，不能发生光电效应；n＝4跃迁到n＝2辐射的光子能量为2.55eV，大于逸出功，能发生光电效应，同理其余3种（n＝4跃迁到n＝1；n＝3跃迁到n＝2；n＝2跃迁到n＝1）光子能量均大于2.29eV，所以这群氢原子辐射的光中有4种频率的光子能使钠发生光电效应。故B符合题意；
C.从n＝4能级向基态跃迁时发出的光子的能量值最大，频率最大，波长最短。故C不符合题意；
D.光电流的大小与入射光的频率无关，与入射光的强度有关。故D不符合题意；
6．D
【解析】
【详解】
n＝4和n＝3间的能级差最小，辐射的光子频率最小，波长最大，故A错误。n＝4和n＝1间的能级差最大，辐射的光子频率最大，能量最大，故B错误。氢原子向外辐射光子的过程中氢原子的能量减少，所以氢原子的核外电子的电势能减小量大于动能的增加量，故C错误。根据6知，这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子，故D正确。
7．D
【解析】
【详解】
A.氢原子从无穷远处向n=2能级跃迁时发出的光子能量为3.4 eV，则从高能级跃迁到第二能级时，辐射的光子的能量的大于3.11 eV，不是均为可见光，选项A错误；
B. 处于基态的氢原子至少要吸收10.2 eV的光子才能跃迁到高能级，则处于基态的氢原子不能吸收能量较强的3. 11eV的可见光跃迁到高能级，选项B错误；
C. 处于第四能级的大量氢原子，向基态跃迁时只能释放出种不同频率的光子，选项C错误；
D. 处于第三能级的氢原子的只要至少吸收1.51eV的光子就能电离，则处于第三能级的氢原子可以吸收可见光的能量被电离，选项D正确.
8．AD
【解析】A、量子论是普朗克首先提出的，光量子理论则是爱因斯坦首先提出的，故A正确；
B、光的强度越大，并不是光的频率越大，所以光子能量不一定越大，故B错误；
C、三种放射线中， 射线是氦核流， 射线是电子流，只有射线才是光子流，故C错误；
D、大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，只能发射某些特定频率的光子，故D正确；
故选AD。
9．AC
【解析】
【详解】
A.玻尔认为，电子在一系列定态轨道上运动，不会发生电磁辐射，选项A正确；
B.氢原子从n= 4能级跃迁到n=3能级辐射的光子的能量
能量不在可见光能量范围内，不是可见光子，选项B错误；
C.使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，入射光子的能量
选项C正确；
D.使n=2能级的氢原子电离，需要吸收的光子的能量至少为
选项D错误。
10．AB
【解析】
【详解】
A.根据玻尔理论可知，公式中n只能取整数值，故氢光谐是线状谱，故A项与题意相符；
B.氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的轨道半径静止，由：
可知，电子动能增大，故B项与题意相符；
C.根据玻尔理论可知氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中光子中能量值最小，则波长最长，故C项与题意不相符；
D.用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，若氢原子能吸收该光子，则新的能级为：
E＝﹣13.6eV+13.0eV=0.6eV
氢原子没有该能级，所以氢原子不能吸收该光子，故D项与题意不符。
11．
【解析】巴耳末系的前四条谱线在可见光区，n的取值分别为3、4、5、6。n越小，λ越大，故n＝3时波长最大，λmax＝；n＝6时波长最小，λmin＝，故＝。
12．线状谱；不一样；特征谱线
【解析】原子的光谱都是线状谱，不同原子的发光频率是不一样，亮线称为特征谱线。
13．能， 2.0×106m/s
【解析】
要使处于基态的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从基态跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：．
【详解】
氢原子在基态时所具有的能量为-13.6eV，将其电离变是使电子跃迁到无穷远，
根据玻尔理论所需的能量为13.6eV的能量．，所以，
波长为λ=50nm的紫外线频率，所以能使处于基态的氢原子电离；
波长为λ=50nm的紫外线能量，电离后的电子动能，解得．
14．连续，明线，吸收
【解析】
物质吸收电磁辐射后，以吸收波长或波长的其他函数所描绘出来的曲线即吸收光谱．是物质分子对不同波长的光选择吸收的结果，是对物质进行分光光度研究的主要依据．光谱分为连续谱与线状谱（发射），线状谱由稀薄的单质气体产生，是相同种类的少量原子的某些核外电子在其各能级上跃迁时产生的．因此仅有有限的几条谱线．
【详解】
炽热的钢水发光产生的属于连续光谱；霓虹灯发光光谱属于明线光谱，也叫线状谱；太阳光形成的光谱属于吸收光谱；
【点睛】
考查连续光谱与明线光谱、吸收光谱与发射光谱的区别与联系，掌握光谱的特征，学会运用光谱分析．