人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第4節氫原子光譜和玻爾的原子模型(限時35分鐘)1.利用光譜分析的方法能夠鑒別物質和確定物質的組成成分，關于光譜分析，下列說法正確的是()A.利用高溫物體的連續譜就可鑒別其組成成分B.利用物質的線狀譜就可鑒別其組成成分C.高溫物體發出的光通過物質后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D.同一種物質的線狀譜與吸收光譜上的暗線，由于光譜的不同，它們沒有關系〖答案〗B〖解析〗高溫物體的光譜包括了各種頻率的光，與其組成成分無關，故選項A錯誤；某種物質發光的線狀譜中的明線是與某種原子發出的某頻率的光有關，通過這些亮線與原子的特征譜線對照，即可確定物質的組成成分，選項B正確；高溫物體發出的光通過物質后某些頻率的光被吸收而形成暗線，這些暗線與所經物質有關，選項C錯誤；某種物質發出某種頻率的光，當光通過這種物質時它也會吸收這種頻率的光，因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對應，選項D錯誤。2.(多選)由玻爾理論可知，下列說法中正確的是()A.電子繞核運動有加速度，就要向外輻射電磁波B.處于定態的原子，其電子做變速運動，但它并不向外輻射能量C.原子內電子的可能軌道是連續的D.原子的軌道半徑越大，原子的能量越大〖答案〗BD〖解析〗按照經典物理學的觀點，電子繞核運動有加速度，一定會向外輻射電磁波，能量不斷減小，其軌道半徑連續變化，而這與客觀事實相矛盾，由玻爾假設可知選項A、C錯誤，B正確；原子軌道半徑越大，原子能量越大，選項D正確。3.(多選)玻爾在他提出的原子模型中所做的假設有()A.原子處于稱為定態的能量狀態時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量B.原子的不同能量狀態與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續的C.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射或吸收一定頻率的光子D.電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率〖答案〗ABC〖解析〗選項A、B、C三項都是玻爾提出來的假設，其核心是原子定態概念的引入與能級躍遷學說的提出，也就是“量子化”的概念。原子的不同能量狀態與電子繞核運動時不同的圓軌道相對應，電子躍遷時輻射光子的頻率由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝Em－En，故選項D錯誤，A、B、C正確。4.(多選)按照玻爾原子理論，下列表述正確的是()A.核外電子運動軌道半徑可取任意值B.氫原子中的電子離原子核越遠，氫原子的能量越大C.電子躍遷時，輻射或吸收光子的能量由能級的能量差決定，即hν＝En－Em(m＜n)D.氫原子從激發態向基態躍遷的過程，可能輻射能量，也可能吸收能量〖答案〗BC〖解析〗根據玻爾理論，核外電子運動的軌道半徑是確定的值，而不是任意值，選項A錯誤；氫原子中的電子離原子核越遠，能級越高，能量越大，選項B正確；由躍遷規律可知選項C正確；氫原子從激發態向基態躍遷的過程中，應輻射能量，選項D錯誤。5.對于巴耳末公式，下列說法正確的是()A.所有氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應B.巴耳末公式只確定了氫原子發光的可見光部分的光的波長C.巴耳末公式確定了氫原子發光的一個線系的波長，其中既有可見光，又有紫外光D.巴耳末公式確定了各種原子發光中的光的波長〖答案〗C〖解析〗巴耳末公式只確定了氫原子發光中一個線系的波長，不能描述氫原子發出的各種波長，也不能描述其他原子的發光，選項A、D錯誤；巴耳末公式是由當時已知的可見光中的部分譜線，總結出來的，但它適用于整個巴耳末線系，該線系包括可見光和紫外光，故B錯誤，C正確。6.(多選)關于光譜和光譜分析，下列說法正確的是()A.太陽光譜和白熾燈光譜都是線狀譜B.煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產生的光譜是線狀譜C.進行光譜分析時，可以利用線狀譜，不能用連續譜D.觀察月亮光譜，可以確定月亮的化學組成〖答案〗BC〖解析〗太陽光譜是吸收光譜，白熾燈光譜是連續譜，A錯誤；煤氣燈火焰中鈉蒸氣產生的光譜是線狀譜，B正確；進行光譜分析時，要利用原子的特征譜線即線狀譜，不能用連續譜，C正確；由于月亮自身不會發光，只是反射了太陽光，因此無法用光譜分析確定月亮的化學組成，D錯誤。7.(多選)下列有關氫原子光譜的說法正確的是()A.氫原子的吸收光譜是連續譜B.氫原子光譜說明氫原子只發出特定頻率的光C.氫原子光譜說明氫原子能級是分立的D.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關〖答案〗BC〖解析〗由于氫原子的軌道是不連續的，而氫原子在不同的軌道上的能級符合公式En＝eq\f(1,n2)E1，故氫原子的能級是不連續的，即是分立的，故C正確；當氫原子從較高軌道第n能級躍遷到較低軌道第m能級時，發射的光子的能量為E＝En－Em＝eq\f(1,n2)E1－eq\f(1,m2)E1＝eq\f(m2－n2,n2m2)E1＝hν，顯然n、m的取值不同，發射光子的頻率就不同，故氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差有關，故D錯誤；由于氫原子發射(或吸收)的光子的能量E＝En－Em＝eq\f(1,n2)E1－eq\f(1,m2)E1＝eq\f(m2－n2,n2m2)E1，所以發射(或吸收)的光子的能量值E是不連續的，只能是一些特殊頻率的譜線，故A錯誤，B正確。8.(多選)用光子能量為E的光束照射容器中的氫氣，氫原子吸收光子后，能發射頻率為ν1、ν2、ν3的三種光子，且ν1＜ν2＜ν3。入射光束中光子的能量應是()A.hν3 B.h(ν1＋ν2)C.h(ν2＋ν3) D.h(ν1＋ν2＋ν3)〖答案〗AB〖解析〗氫原子吸收光子后發射三種頻率的光，可知氫原子由基態躍遷到了第三能級，能級躍遷如圖所示，由圖可知該氫原子吸收的能量為hν3或h(ν1＋ν2)。故A、B正確。9.(2021·山東昌樂一中期末)可見光的光子能量如下表所示，玻爾的氫原子能級圖如圖所示，則關于氫原子能級躍遷的說法正確的是()色光紅橙黃綠藍—靛紫光子能量范圍(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10A.氫原子從高能級向低能級躍遷時放出光子的能量是連續的B.處于n＝2能級的氫原子可以吸收紅光發生電離C.從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時會輻射出紅外線D.大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時可輻射出兩種頻率的可見光〖答案〗D〖解析〗氫原子從高能級向低能級躍遷時放出的光子的能量等于前后兩個能級之差，是分立的，A錯誤；處于n＝2能級的氫原子至少吸收3.4eV的能量才能電離，而紅光的能量較小，不符合要求，B錯誤；從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時，釋放的能量為1.89eV，該能量在紅光能量范圍內，所以輻射的是紅光，C錯誤；大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時，從4到2躍遷和從3到2躍遷釋放的能量都在可見光范圍，其他的不在可見光范圍，D正確。10.(2021·山西臨汾市月考)氫原子的能級示意圖如圖所示，用光子能量為12.75eV的一束光照射一群處于基態的氫原子，下列說法正確的是()A.這些處于基態的氫原子會被電離B.這些處于基態的氫原子會躍遷到n＝3能級C.照射后可能觀測到氫原子發射有3種不同波長的光D.照射后可能觀測到氫原子發射有6種不同波長的光〖答案〗D〖解析〗能量12.75eV等于n＝1和n＝4間的能級差，故處于基態的氫原子吸收能量為12.75eV的光子后，會躍遷到n＝4能級，不會被電離，A、B錯誤；照射后可能觀測到氫原子發射Ceq\o\al(2,4)＝6種波長的光波，C錯誤，D正確。11.(多選)(2021·內蒙古包頭市高二期末)已知氫原子的能級圖如圖所示，部分金屬的逸出功如下表所示，現用光子能量介于8～12.7eV范圍內的光去照射大量處于基態的氫原子，則下列說法中正確的是()金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.4A.在照射光中可能被吸收的光子能量有3種B.照射后可能觀測到氫原子發射不同波長的光有3種C.照射后氫原子發射的各種波長的光照射金屬銫，都可以使金屬銫發生光電效應D.照射后氫原子發射的各種波長的光照射金屬鈦，有2種光可以使金屬鈦發生光電效應〖答案〗BD〖解析〗根據玻爾理論E2－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－3.4))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝10.2eVE3－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－1.51))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝12.09eVE4－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－0.85))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝12.75eVE5－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－0.54))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝13.06eV能被吸收的光子能量有2種，A錯誤；照射后躍遷最高能級為3級，可能觀測到氫原子發射不同波長的光有Ceq\o\al(2,3)＝3，照射后可能觀測到氫原子發射不同波長的光有3種，B正確；根據玻爾理論E3－E2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－1.51))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－3.4))eV＝1.89eV不能使金屬銫發生光電效應，C錯誤；根據玻爾理論E2－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－3.4))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝10.2eVE3－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－1.51))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝12.09eV這2種光的能量均大于金屬鈦的逸出功，均能使金屬鈦發生光電效應，D正確。12.(2021·河北張家口市一模)氫原子能級如圖所示，用光子能量為2.55eV的光照射大量處于n＝2能級的氫原子，氫原子向低能級躍遷時輻射出的光照射到逸出功為9eV的金屬板時，射出光電子最大初動能為()A.4.6eV B.3.75eVC.3.09eV D.1.2eV〖答案〗B〖解析〗用光子能量為2.55eV的光照射大量處于n＝2能級的氫原子，2.55eV－3.40eV＝－0.85eV，躍遷到n＝4的能級，氫原子向低能級躍遷時輻射出的光子的最大能量Em＝－0.85eV－(－13.6)eV＝12.75eV，照射到逸出功為9eV的金屬板時，射出光電子最大初動能為Ek＝12.75eV－9eV＝3.75eV，故選項B正確。13.(2021·福建漳州市一模)如圖是某原子的部分能級示意圖，a、b、c為原子發生的三種躍遷，發出三種不同波長的光λa、λb、λc，E1、E2、E3分別表示三個對應能級，且En＝eq\f(E1,n2)，E1＜0，則()A.λa＞λb＞λcB.λa＝λb＋λcC.E1＜E2＜E3 D.E1＋E2＝E3〖答案〗C〖解析〗電子躍遷時發出的光子的能量為E＝En－Em能量差(E3－E2)等于光子b的能量，能量差(E2－E1)等于光子c的能量，能量差(E3－E1)等于光子a的能量，由玻爾理論可知E3－E2＜E2－E1，結合題圖可知光子的能量關系為Ea＝Ec＋Eb，同時Ea＞Ec＞Eb，又E＝eq\f(hc,λ)，聯立可得eq\f(1,λa)＝eq\f(1,λb)＋eq\f(1,λc)，λa＜λc＜λb，A、B錯誤；由玻爾理論知氫原子的各能級都是負值，則E3＞E2＞E1，且E1＋E2≠E3，D錯誤，C正確。14.(2021·江蘇連云港市開學考)如圖為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發態的氫原子躍遷時，能發出多個能量不同的光子。(1)求其中頻率最大光子的能量；(2)若用此光照射到逸出功為2.75eV的光電管上，求加在該光電管上的反向遏止電壓。〖答案〗(1)12.75eV(2)10V〖解析〗(1)4到1能級躍遷釋放光子的能量最大Em＝hν＝E4－E1＝12.75eV。(2)根據Ek＝hν－W0,0－Ek＝－eUc得Uc＝10V。第4節氫原子光譜和玻爾的原子模型(限時35分鐘)1.利用光譜分析的方法能夠鑒別物質和確定物質的組成成分，關于光譜分析，下列說法正確的是()A.利用高溫物體的連續譜就可鑒別其組成成分B.利用物質的線狀譜就可鑒別其組成成分C.高溫物體發出的光通過物質后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D.同一種物質的線狀譜與吸收光譜上的暗線，由于光譜的不同，它們沒有關系〖答案〗B〖解析〗高溫物體的光譜包括了各種頻率的光，與其組成成分無關，故選項A錯誤；某種物質發光的線狀譜中的明線是與某種原子發出的某頻率的光有關，通過這些亮線與原子的特征譜線對照，即可確定物質的組成成分，選項B正確；高溫物體發出的光通過物質后某些頻率的光被吸收而形成暗線，這些暗線與所經物質有關，選項C錯誤；某種物質發出某種頻率的光，當光通過這種物質時它也會吸收這種頻率的光，因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對應，選項D錯誤。2.(多選)由玻爾理論可知，下列說法中正確的是()A.電子繞核運動有加速度，就要向外輻射電磁波B.處于定態的原子，其電子做變速運動，但它并不向外輻射能量C.原子內電子的可能軌道是連續的D.原子的軌道半徑越大，原子的能量越大〖答案〗BD〖解析〗按照經典物理學的觀點，電子繞核運動有加速度，一定會向外輻射電磁波，能量不斷減小，其軌道半徑連續變化，而這與客觀事實相矛盾，由玻爾假設可知選項A、C錯誤，B正確；原子軌道半徑越大，原子能量越大，選項D正確。3.(多選)玻爾在他提出的原子模型中所做的假設有()A.原子處于稱為定態的能量狀態時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量B.原子的不同能量狀態與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續的C.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射或吸收一定頻率的光子D.電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率〖答案〗ABC〖解析〗選項A、B、C三項都是玻爾提出來的假設，其核心是原子定態概念的引入與能級躍遷學說的提出，也就是“量子化”的概念。原子的不同能量狀態與電子繞核運動時不同的圓軌道相對應，電子躍遷時輻射光子的頻率由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝Em－En，故選項D錯誤，A、B、C正確。4.(多選)按照玻爾原子理論，下列表述正確的是()A.核外電子運動軌道半徑可取任意值B.氫原子中的電子離原子核越遠，氫原子的能量越大C.電子躍遷時，輻射或吸收光子的能量由能級的能量差決定，即hν＝En－Em(m＜n)D.氫原子從激發態向基態躍遷的過程，可能輻射能量，也可能吸收能量〖答案〗BC〖解析〗根據玻爾理論，核外電子運動的軌道半徑是確定的值，而不是任意值，選項A錯誤；氫原子中的電子離原子核越遠，能級越高，能量越大，選項B正確；由躍遷規律可知選項C正確；氫原子從激發態向基態躍遷的過程中，應輻射能量，選項D錯誤。5.對于巴耳末公式，下列說法正確的是()A.所有氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應B.巴耳末公式只確定了氫原子發光的可見光部分的光的波長C.巴耳末公式確定了氫原子發光的一個線系的波長，其中既有可見光，又有紫外光D.巴耳末公式確定了各種原子發光中的光的波長〖答案〗C〖解析〗巴耳末公式只確定了氫原子發光中一個線系的波長，不能描述氫原子發出的各種波長，也不能描述其他原子的發光，選項A、D錯誤；巴耳末公式是由當時已知的可見光中的部分譜線，總結出來的，但它適用于整個巴耳末線系，該線系包括可見光和紫外光，故B錯誤，C正確。6.(多選)關于光譜和光譜分析，下列說法正確的是()A.太陽光譜和白熾燈光譜都是線狀譜B.煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產生的光譜是線狀譜C.進行光譜分析時，可以利用線狀譜，不能用連續譜D.觀察月亮光譜，可以確定月亮的化學組成〖答案〗BC〖解析〗太陽光譜是吸收光譜，白熾燈光譜是連續譜，A錯誤；煤氣燈火焰中鈉蒸氣產生的光譜是線狀譜，B正確；進行光譜分析時，要利用原子的特征譜線即線狀譜，不能用連續譜，C正確；由于月亮自身不會發光，只是反射了太陽光，因此無法用光譜分析確定月亮的化學組成，D錯誤。7.(多選)下列有關氫原子光譜的說法正確的是()A.氫原子的吸收光譜是連續譜B.氫原子光譜說明氫原子只發出特定頻率的光C.氫原子光譜說明氫原子能級是分立的D.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關〖答案〗BC〖解析〗由于氫原子的軌道是不連續的，而氫原子在不同的軌道上的能級符合公式En＝eq\f(1,n2)E1，故氫原子的能級是不連續的，即是分立的，故C正確；當氫原子從較高軌道第n能級躍遷到較低軌道第m能級時，發射的光子的能量為E＝En－Em＝eq\f(1,n2)E1－eq\f(1,m2)E1＝eq\f(m2－n2,n2m2)E1＝hν，顯然n、m的取值不同，發射光子的頻率就不同，故氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差有關，故D錯誤；由于氫原子發射(或吸收)的光子的能量E＝En－Em＝eq\f(1,n2)E1－eq\f(1,m2)E1＝eq\f(m2－n2,n2m2)E1，所以發射(或吸收)的光子的能量值E是不連續的，只能是一些特殊頻率的譜線，故A錯誤，B正確。8.(多選)用光子能量為E的光束照射容器中的氫氣，氫原子吸收光子后，能發射頻率為ν1、ν2、ν3的三種光子，且ν1＜ν2＜ν3。入射光束中光子的能量應是()A.hν3 B.h(ν1＋ν2)C.h(ν2＋ν3) D.h(ν1＋ν2＋ν3)〖答案〗AB〖解析〗氫原子吸收光子后發射三種頻率的光，可知氫原子由基態躍遷到了第三能級，能級躍遷如圖所示，由圖可知該氫原子吸收的能量為hν3或h(ν1＋ν2)。故A、B正確。9.(2021·山東昌樂一中期末)可見光的光子能量如下表所示，玻爾的氫原子能級圖如圖所示，則關于氫原子能級躍遷的說法正確的是()色光紅橙黃綠藍—靛紫光子能量范圍(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10A.氫原子從高能級向低能級躍遷時放出光子的能量是連續的B.處于n＝2能級的氫原子可以吸收紅光發生電離C.從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時會輻射出紅外線D.大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時可輻射出兩種頻率的可見光〖答案〗D〖解析〗氫原子從高能級向低能級躍遷時放出的光子的能量等于前后兩個能級之差，是分立的，A錯誤；處于n＝2能級的氫原子至少吸收3.4eV的能量才能電離，而紅光的能量較小，不符合要求，B錯誤；從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時，釋放的能量為1.89eV，該能量在紅光能量范圍內，所以輻射的是紅光，C錯誤；大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時，從4到2躍遷和從3到2躍遷釋放的能量都在可見光范圍，其他的不在可見光范圍，D正確。10.(2021·山西臨汾市月考)氫原子的能級示意圖如圖所示，用光子能量為12.75eV的一束光照射一群處于基態的氫原子，下列說法正確的是()A.這些處于基態的氫原子會被電離B.這些處于基態的氫原子會躍遷到n＝3能級C.照射后可能觀測到氫原子發射有3種不同波長的光D.照射后可能觀測到氫原子發射有6種不同波長的光〖答案〗D〖解析〗能量12.75eV等于n＝1和n＝4間的能級差，故處于基態的氫原子吸收能量為12.75eV的光子后，會躍遷到n＝4能級，不會被電離，A、B錯誤；照射后可能觀測到氫原子發射Ceq\o\al(2,4)＝6種波長的光波，C錯誤，D正確。11.(多選)(2021·內蒙古包頭市高二期末)已知氫原子的能級圖如圖所示，部分金屬的逸出功如下表所示，現用光子能量介于8～12.7eV范圍內的光去照射大量處于基態的氫原子，則下列說法中正確的是()金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.4A.在照射光中可能被吸收的光子能量有3種B.照射后可能觀測到氫原子發射不同波長的光有3種C.照射后氫原子發射的各種波長的光照射金屬銫，都可以使金屬銫發生光電效應D.照射后氫原子發射的各種波長的光照射金屬鈦，有2種光可以使金屬鈦發生光電效應〖答案〗BD〖解析〗根據玻爾理論E2－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－3.4))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝10.2eVE3－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－1.51))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝12.09eVE4－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－0.85))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝12.75eVE5－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－0.54))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝13.06eV能被吸收的光子能量有2種，A錯誤；照射后躍遷最高能級為3級，可能觀測到氫原子發射不同波長的光有Ceq\o\al(2,3)＝3，照射后可能觀測到氫原子發射不同波長的光有3種，B正確；根據玻爾理論E3－E2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－1.51))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－3.4))eV＝1.89eV不能使金屬銫發生光電效應，C錯誤；根據玻爾理論E2－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－3.4))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－13.6))eV＝10.2eVE3－E1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－1.51))eV－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\a