2020-2021学年新教材高中物理 第四章 原子结构和波粒二象性 4 氢原子光谱和玻尔的原子模型课后习题（含解析）新人教版选择性必修第三册.docx

1、氢原子光谱和玻尔的原子模型课后篇巩固提升基础巩固1.氢是自然界中最简单的元素,下列关于氢原子光谱的说法正确的是()A.氢原子光谱是连续谱B.氢原子光谱是氢原子的特性谱线C.经典物理学可以解释氢原子光谱D.不同化合物中的氢的光谱不同解析氢原子光谱是线状谱,不是连续谱,故A错误;不同原子的原子光谱是不同的,氢原子光谱是氢原子的特性谱线,故B正确;经典物理学不可以解释氢原子光谱的分立特征,故C错误;不同化合物中的氢的光谱相同,氢原子光谱是氢原子的特性谱线,故D错误。答案B2.(多选)由玻尔理论可知,下列说法中正确的是()A.电子绕核运动有加速度,就要向外辐射电磁波B.处于定态的原子,其电子做变速运动

2、,但它并不向外辐射能量C.原子内电子的轨道可能是连续的D.原子的轨道半径越大,原子的能量越大解析按照经典物理学的观点,电子绕核运动有加速度,一定会向外辐射电磁波,很短时间内电子的能量就会消失,与客观事实相矛盾,由玻尔假设可知选项A、C错误,B正确;原子轨道半径越大,原子能量越大,选项D正确。答案BD3.(多选)光子的发射和吸收过程是()A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子,放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B.原子不能从低能级向高能级跃迁C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级,放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D.原子无论是吸收光子还是放出光子,吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始

3、、末两个能级的能量差值解析由玻尔理论的跃迁假设知,原子处于激发态不稳定,可自发地向低能级跃迁,以光子的形式放出能量,光子的吸收是光子发射的逆过程,原子在吸收光子后,会从较低能级向较高能级跃迁,但不管是吸收光子还是发射光子,光子的能量总等于两能级之差,故选项C、D正确。答案CD4.一个氢原子中的电子从一半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道,已知rarb,则在此过程中()A.原子发出一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光子C.原子要吸收某一频率的光子D.原子要辐射某一频率的光子解析一个氢原子的核外只有一个电子,这个电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上,在某段时间,由某一轨道

4、跃迁到另一轨道时,可能的情况只有一种,因为rarb,所以电子是从高能级向低能级跃迁,跃迁过程中要辐射光子,故D正确。答案D5.(多选)关于太阳光谱,下列说法正确的是()A.太阳光谱是吸收光谱B.太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C.根据太阳光谱中的暗线,可以分析太阳的物质组成D.根据太阳光谱中的暗线,可以分析地球大气层中含有哪些元素解析太阳是一个高温物体,它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时,会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收,从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱,所以分析太阳光谱可知太阳大气层的物质组成。答案AB6.(多选)设氢原子由n=3的状态向

5、n=2的状态跃迁时放出能量为E、频率为的光子。则氢原子()A.跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B.由n=2的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC.由n=2的状态向n=3的状态跃迁时吸收光子的能量等于ED.由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的频率大于解析原子跃迁时可以放出或吸收能量为特定值的光子,A错;由n=2的状态向n=1的状态跃迁时,能量比由n=3的状态向n=2的状态跃迁时要大,所以放出光子的能量大于E,B项正确;由n=2的状态向n=3的状态跃迁时吸收光子的能量等于由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出的能量E,C项正确;由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的能

6、量较小,所以频率小于,D项错。答案BC能力提升1.甲、乙两幅图是氢原子的能级图,图中箭头表示出核外电子在两能级间跃迁的方向;在光电效应实验中,分别用蓝光和不同强度的黄光来研究光电流与电压的关系,得出的图像分别如丙、丁两幅图像所示。则甲、乙图中,电子在跃迁时吸收光子的是哪幅图?丙、丁图中,能正确表示光电流与电压关系的是哪幅图?()A.甲、丙B.乙、丙C.甲、丁D.乙、丁解析在跃迁中吸收光子,因此是从低能级向高能级跃迁,故乙图正确;丙、丁两图,频率相同的光照射金属发生光电效应,光电子的最大初动能相等,根据eUc=12mvm2,知遏止电压相等,蓝光的频率大于黄光的频率,则蓝光照射产生的光电子最大初动

7、能大,则遏止电压大。强光产生的饱和电流大,故丁图正确。故A、B、C错误,D正确。答案D2.(2020广东广州二模)一种利用红外线感应控制的紫外线灯,人在时自动切断紫外线灯电源,人离开时自动开启紫外线灯杀菌消毒。已知红外线的光子最高能量是1.61 eV,紫外线的光子最低能量是3.11 eV,如图是氢原子能级示意图,则大量氢原子()A.从n=2跃迁到低能级过程只可能辐射出红外线B.从n=3跃迁到低能级过程不可能辐射出红外线C.从n=4跃迁到低能级过程只可能辐射出紫外线D.从n=5跃迁到低能级过程不可能辐射出紫外线解析根据能级跃迁公式E=Em-En可知,由于E21=E2-E1=-3.4eV-(-13

8、.6eV)=10.2eV3.11eV,所以从n=2跃迁到低能级过程只可能辐射出紫外线,故A错误;从n=3能级跃迁到n=2能级过程中光子能量最小,由于E32=E3-E2=1.89eV1.61eV,所以从n=3跃迁到低能级过程不可能辐射出红外线,故B正确;由于E43=E4-E3=0.66eV3.11eV,所以从n=5跃迁到低能级过程中可能辐射出紫外线,故D错误。答案B3.已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线H的波长为656.47 nm(普朗克常量h=6.6310-34 Js,真空中的光速c=3108 ms-1)。(1)试推算里德伯常量的值;(2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量。解析(1)巴耳末系中第一条谱线对应n=311=R122-132R=3651=1.097107m-1。(2)巴耳末系中第四条谱线对应n=6,则14=R122-162解得4=3681.097107m=4.10210-7m=410.2nmE=h4=hc4=4.8510-19J。答案(1)1.097107 m-1(2)4.10210-7 m(或410.2 nm)4.8510-19 J