上海市龙柏高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：原子世界探秘 章末综合复习题（含解析）

原子世界探秘
1．如图所示是氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是（ ）
A．Hα B．Hβ C．Hγ D．Hδ
2．如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是（?? ）

A．用氢原子从高能级向基态跃迁时辐射的光子照射锌板一定不能产生光电效应
B．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出无数种不同频率的光子
C．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV
D．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
3．原子的质量主要集中在（）
A．质子上??????????????????????????????? B．中子上???????????????????????????????
C．电子上??????????????????????????????? D．原子核上
4．用光子能量为13.07eV的光子照射一群处在基态的氢原子，则氢原子发射多少种不同波长的光（?? ）
A．15?????????????????????????????????????????? B．10??????????????????????????????????????????
C．4?????????????????????????????????????????? D．1
5．卢瑟福核式结构理论的主要内容有（?? ）
A．原子的中心有个核叫原子核???????????????????????????????????????
B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C．原子的全部质量和几乎全部电荷都集中在原子核里?????
D．电子在原子核内旋转
6．有关对原子的说法正确的是（ ）
A．汤姆孙通过研究阴极射线得出电子是构成原子的微粒，且测出了电子的电量
B．密立根是通过对电子在电场中做匀速直线运动的研究，测出了电子的电量
C．汤姆孙提出的原子模型不能解释原子呈电中性
D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
7．如图为氢原子能级图．下列说法正确的是（?? ）
A．一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为0.7eV的光子
B．一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为2eV的光子
C．大量处于n=3能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的光子
D．用能量为10eV和3.6eV的两种光子同时照射大量氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离
8．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是（?? ）
A．从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态时所发出的光的波长最短
B．这群氢原子能发出3种频率不同的光，且均能使金属钠发生光电效应
C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV
D．从n=3的激发态跃迁到基态时所发出的光能使金属钠发生光电效应，且使光电子获得最大初动能
9．下列说法正确的是
A．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
B．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
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．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
10．如图所示是氢原子的能级图，现有一群处于n＝4能级上的氢原子，它们在跃迁回到n=1能级的过程中，可能辐射出N种不同频率的光子．辐射出的光子照射某种金属，能产生的光电子最大初动能是Ek，已知该金属的逸出功是4.20 eV，则( )
A．N＝3
B．N＝6
C．Ek＝8.55 eV
D．Ek＝9.40 eV
11．下列说法正确的是( )
A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．强黄光能使某金属发生光电效应，那么同频率弱黄光也能
12．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中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，则
A．6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的
B．6种光子中有2种属于巴耳末系
C．使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量
D．若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应
E.在6种光子中，n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最明显
13．在波尔原子理论中，原子从高能级向低能级跃迁，__________，从低能级向高能级跃迁，__________________．跃迁公式：___________ ．
14．如图所示为氢原子的能级图.用光子能量为的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射的不同波长的光有______种;其中最长波长为______m(已知普朗克常量)
15．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为 (为量子数，为基态能级且大小已知)，一个氢原子从的激发态直接跃迁到基态，发射一个光子的频率是________．(已知普朗克常量为)
16．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？
17．如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，（已知1eV=1.6×10﹣19J，h=6.63×10﹣24J?s）．求：
（1）能放出几种能量的光子？
（2）在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多少？（结果保留2位有效数字）
参考答案
1．D
【解析】
四种跃迁中，由n=6到n=2两能级间能级差最大，辐射的光子能量最大，辐射光子频率最大．所以其中频率最大的是Hδ，故D正确，ABC错误．故选D．
【点睛】
要知道能级间跃迁辐射光子的能量等于两能级间的能级差，能级差最大的，辐射光子频率最大．
2．C
【解析】
A．氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为10.2eV，大于锌板的电子逸出功为3.34eV，因此可能产生光电效应现象，故A错误.
B．根据数学组合，当n=3能级的一群氢原子向基态跃迁，可以发出3种不同频率的光子，故B错误.
C．处于n=3能级向基态跃迁时发射出光的能量为△E=-1.51-（-13.6）=12.09eV，大于锌板的电子逸出功3.34eV，因此一定能产生光电效应；根据光电效应方程：
Ekm=hγ-W=△E-W=12.09-3.34=8.75eV
故C正确.
D．从基态跃迁到n=2需要的能量为10.2eV，从基态跃迁到n=3需要的能量为12.09eV，所10.3eV的能量不能等于两个能级的能级差，以基态的氢原子不能吸收能量为10.3?eV的光子．故D错误．
故选C．
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应的条件，以及能级的跃迁满足，注意吸收光子是向高能级跃迁，释放光子是向低能级跃迁，同时掌握吸收或释放能量要正好等于能级之差．
3．D
【解析】
【详解】
原子中电子的质量很小，可以忽略不计，原子的质量主要集中在原子核上，故D正确，ABC错误；
故选D；
4．B
【解析】
【详解】
根据-13.6+13.07eV=0.53eV知，可知氢原子跃迁到第5能级，根据＝10知，氢原子能发射10种不同波长的光，如图所示；故B正确，ACD错误．
故选B．
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核；原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外空间里绕核旋转；故BCD错误，A正确；
故选A．
6．D
【解析】
汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，但没有测出电子的电量，是密立根测出了电子的电量,故A错误；密立根通过著名的油滴实验测出了电子的电量；并没有研究电子在电场中的匀速直线运动的研究，故B错误；汤姆孙提出的原子模型中提出核外电子等于核内的正电荷；对外呈现电中性，故C错误；卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型；故D正确．所以D正确，ABC错误．
7．BC
【解析】
根据△E=Em-En，可知，0.7eV不在△E范围内．故A错误；n=3能级的氢原子，E3=-1.51eV，当吸收能量为2eV的光子，出现电离现象．故B正确；根据 知，这些n=3能级的氢原子可以辐射出三种不同频率的光子．故C正确；由于氢原子基态的能级为-13.6eV，要出现电离，则光子的能量至少为13.6eV，因此10eV和3.6eV的两种光子同时照射时，氢原子只能吸收其中的一个光子，不可能出现电离现象．故D错误．故选BC．
点睛：解决本题的关键知道光电效应的条件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，注意电离时，吸引能量可以大于能级之差．
8．CD
【解析】
【分析】
根据玻尔理论分析氢原子发出的三种频率不同的光的波长、频率关系．从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，产生金属钠表面所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程求出初动能的最大值．
【详解】
这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论△E=Em-En（m＞n）得知，从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，由E=hγ=h得知，频率最高，波长最短．故A错误；金属钠的逸出功为2.49eV，n=3跃迁到n=2时所发出光能量为：E=-1.51-（-3.40）=1.89ev＜2.49eV，不能发生光电效应，故B错误；从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，光照射逸出功为2.49eV的金属钠，所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程得，EK=hγ-W=（E3-E1）-W=[-1.51-（-13.6）]-2.49=9.60eV．故C D正确．故选CD．
【点睛】
本题是玻尔理论、光子的能量、爱因斯坦光电效应方程的综合．关键是知道原子跃迁时能量满足的关系，知道发生光电效应的条件和规律．
9．BD
【解析】
A、康普顿效应表明光子既具有能量，也具有动量，故A错误；
B、爱因斯坦在普朗克量子理论的基础上提出了光子假说，建立了光电效应方程，故B正确；
C、依据德布罗意波长公式λ=h/p分析知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故C错误；
D、卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故D正确．
故选BD．
【名师点睛】
康普顿效应表明光子有能量，也有动量；爱因斯坦建立了光电效应方程；依据德布罗意波长公式λ=h/p分析波长与动量的关系；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型．
10．BC
【解析】
从n=4跃迁到n=1能级，可能从n=4跃迁到n=3、从n=3跃迁到n=2，从n=2跃迁到n=1，从n=4跃迁到n=2、从n=3跃迁到n=1，从n=4跃迁到n=1，即可能辐射6种不同频率的光子；从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，即
hv=-0.85+13.6eV=12.75eV，根据光电效应方程得，光电子的最大初动能
Ekm=hv-W0=12.75-4.20eV=8.55eV．故选项BC正确，AD错误；故选BC.
点睛：解决本题的关键知道能级跃迁辐射的光子能量与能级差之间的关系，掌握光电效应方程，并能灵活运用，基础题．
11．BD
【解析】
卢瑟福在用粒子轰击金箔的实验中，提出原子核式结构学说，A错误；某些物质在紫外线照射下，能发出荧光，从而来设计防伪措施，B正确；天然放射现象中产生的射线中，射线都能在电场或磁场中发生偏转，而射线不带电，因此在任何场都不偏转，C错误；强黄光和弱黄光的频率相同，所以同频率弱黄光也能使某种金属发生光电效应，D正确．
12．BCE
【解析】
根据跃迁假说在跃迁的过程中释放处光子的能量等于两能级之差，故从n=4跃迁到n=3时释放处光子的能量最小，频率最小，波长最长，所以A错误；由题意知6种光子中有2种属于巴耳末系，他们分别是从n=4跃迁到n=2，从n=3跃迁到n=2时释放处的光子，故B正确；E4=-0.85ev，故n=4能级的电离能等于0.85eV，所以C正确；由图知，从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子的能量小于n=2能级跃迁到基态释放的光子的能量，所以D错误；在6种光子中，n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子的能量最大，频率最高，故其康普顿效应最明显，所以E正确；故选BCE．
13．辐射光子； 吸收光子； ；
【解析】
【分析】
【详解】
在波尔原子理论中，原子从高能级向低能级跃迁，以辐射光子的形式放出能量，反之，从低能级向高能级跃迁，要吸收光子的能量，辐射或放出光子的能量满足：．
14．10 4.144×10-6m
【解析】
【详解】
[1][2]．设氢原子吸收该光子后能跃迁到第n能级，根据能级之间能量差可有：13.06eV=En-E1
其中E1=-13.61eV，所以En=-0.54eV，故基态的氢原子跃迁到n=5的激发态．所以放出不同频率光子种数为：=10种．波长最长的光子，频率最小，光子能量最小，根据Em-En=hv得：从n=5跃迁到n=4辐射的光子能量最小，波长最长．所以
△E=E5-E4=0.30eV=0.30×1.6×10-19J=4.8×10-20J；
即
4.8×10-20J=hc/λ
解得：
λ=4.144×10-6m．
点睛：原子的能级跃迁是原子物理中的基础知识，要熟练掌握，同时明确能级和产生光子种类之间关系．知道能级间跃迁所满足的规律，即Em-En=hv．
15．
【解析】
基态的能量为E1，n=3激发态对应的能量为：E3=E1/9，
氢原子发射的光子能量为：△E=E3?E1==hν，所以ν=．
16．连续，明线，吸收
【解析】
【分析】
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．
17．（1）6种 （2）λ=1.9×10﹣6m
【解析】
【详解】
（1）根据N=＝6知，能放出6种能量的光子．
（2）氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，波长最长，即h=E4-E3=-0.85-（-1.51）eV=0.66eV，
代入数据解得λ=1.9×10-6m．
【点睛】解决本题的关键知道能级跃迁时，辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越小，光子频率越小，波长越长．