高中物理高分突破考点专题4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型精讲精练新人教版选择性必修第三册

4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型一：学问精讲归纳考点一、光谱1．定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按波长(频率)绽开，获得波长(频率)和强度分布的记录．2．分类2．太阳光谱特点在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸取光谱产生缘由阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸取它自己特征谱线的光，然后再向四面八方放射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了光明背景下的暗线考点二、氢原子光谱的试验规律如图所示为氢原子的光谱．1．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．2．巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行探讨得到公式：eq\f(1,λ)＝R∞(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5，…)，该公式称为巴耳末公式．式中R叫作里德伯常量，试验值为R∞＝1.10×107m－1.(2)公式中只能取n≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值．3．其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满意与巴耳末公式类似的关系式．考点三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地说明白α粒子散射试验．2．经典理论的困难：经典物理学既无法说明原子的稳定性，又无法说明原子光谱的分立线状谱．考点四、玻尔原子理论的基本假设1．轨道量子化(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动．(2)电子运行轨道的半径不是随意的，也就是说电子的轨道是量子化的(填“连续变更”或“量子化”)．(3)电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射．2．定态(1)当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量．电子只能在特定轨道上运动，原子的能量只能取一系列特定的值．这些量子化的能量值叫作能级．(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态．能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态．3．频率条件当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m＜n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝En－Em，该式称为频率条件，又称辐射条件．2．能量量子化(1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的．(2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6eV.(3)激发态：除基态之外的其他能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动．氢原子各能级的关系为：En＝eq\f(1,n2)E1(E1＝－13.6eV，n＝1,2,3，…)3．跃迁原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸取确定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差确定，即高能级Emeq\o(,\s\up11(放射光子hν＝Em－En),\s\do4(吸取光子hν＝Em－En))低能级En.技巧归纳一、玻尔理论对氢光谱的说明1．氢原子能级图2．能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2).3．光子的放射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，放射光子的频率由下式确定．hν＝Em－En(Em、En是始末两个能级且m>n)，能级差越大，放射光子的频率就越高．4．光子的吸取：原子只能吸取一些特定频率的光子，原子吸取光子后会从较低能级向较高能级跃迁，吸取光子的能量仍满意hν＝Em－En(m>n)．技巧归纳二、能级跃迁的几种状况的对比1．自发跃迁与受激跃迁的比较(1)自发跃迁：①由高能级到低能级，由远轨道到近轨道．②释放能量，放出光子(发光)：hν＝E初－E末．③大量处于激发态为n能级的原子可能的光谱线条数：eq\f(nn－1,2).(2)受激跃迁：①由低能级到高能级，由近轨道到远轨道．②吸取能量eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.光照耀,b.实物粒子碰撞))2．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子(1)原子若是吸取光子的能量而被激发，则光子的能量必需等于两能级的能量差，否则不被吸取，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1能级时能量不足，则可激发到n能级的问题．(2)原子还可吸取外来实物粒子(例如，自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸取，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的差值，就可使原子发生能级跃迁．3．一个氢原子跃迁和一群氢原子跃迁的区分(1)一个氢原子跃迁的状况分析①确定氢原子所处的能级，画出能级图．②依据跃迁原理，画出氢原子向低能级跃迁的可能状况示意图．例如：一个氢原子最初处于n＝4激发态，它向低能级跃迁时，有4种可能状况，如图6，情形Ⅰ中只有一种频率的光子，其他情形为：情形Ⅱ中两种，情形Ⅲ中两种，情形Ⅳ中三种．留意：上述四种情形中只能出现一种，不行能两种或多种情形同时存在．(2)一群氢原子跃迁问题的计算①确定氢原子所处激发态的能级，画出跃迁示意图．②运用归纳法，依据数学公式N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)确定跃迁时辐射出几种不同频率的光子．③依据跃迁能量公式hν＝Em－En(m>n)分别计算出各种光子的频率．技巧归纳三：原子的能量及变更规律1．原子的能量：En＝Ekn＋Epn.2．电子绕氢原子核运动时：keq\f(e2,rn2)＝meq\f(vn2,rn)，故Ekn＝eq\f(1,2)mvn2＝eq\f(ke2,2rn)电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小．3．当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大，反之，电势能减小．4．电子的轨道半径增大时，说明原子吸取了能量，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道．即电子轨道半径越大，原子的能量En越大．二：考点题型归纳题型一：光谱分析1．（2024春·陕西榆林·高二绥德中学校考阶段练习）关于光谱和光谱分析，下列说法错误的是（）A．放射光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．线状谱和吸取光谱都可用作光谱分析D．光谱分析可以帮助人们发觉新元素2．（2024春·北京丰台·高二北京市第十二中学校考阶段练习）有关光谱的说法中正确的是（）A．太阳光谱是连续谱，氢原子光谱是线状谱B．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素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．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光3．（2024春·宁夏银川·高二阶段练习）依据光谱的特征谱线，可以确定物质的化学组成和鉴别物质，以下说法正确的是（）A．线状谱中的亮线是特征谱线，吸取光谱中的暗线不是特征谱线B．线状谱中的亮线不是特征谱线，吸取光谱中的暗线是特征谱线C．线状谱中的亮线与吸取光谱中的暗线都不是特征谱线D．同一元素的线状谱的亮线与吸取光谱中的暗线都是一一对应的题型二：．氢原子光谱的特点（巴耳末公式)4．（2024春·宁夏银川·高二校考期中）如图为氢原子光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是其中的四条光谱线，下列说法正确的是（）A．氢原子放射光谱属于连续光谱B．该光谱是由氢原子核的跃迁产生C．Hδ谱线对应光子的动量最大D．Hα谱线对应光子的能量最大5．（2024春·河南洛阳·高二统考期末）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x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，则下列推断不正确的是（）A．x=6B．释放的各种光子中有2种属于巴耳末系C．释放的各种光子中，频率最小的是从n=2激发态跃迁到基态时产生的D．从n=4能级跃迁到基态所释放的光子康普顿效应最明显6．（2024秋·江苏苏州·高二昆山震川高级中学期中）已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，3，4...巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，得到巴尔末公式，4，5，式中R叫做里德伯常量。则里德伯常量R可以表示为（）A． B． C． D．题型三：对玻尔理论的理解（基态、激发态、电离）7．（2024春·四川资阳·高二统考期末）如图所示为氢原子的能级示意图，关于氢原子跃迁，下列说法中正确的是（）A．无论有多少个处于激发态的氢原子，向低能级跃迁时，都能辐射出10种光子B．处于激发态的氢原子吸取具有能量的光子后被电离C．用的光子照耀处于基态的氢原子时，电子可以跃迁到能级D．电子从高能级向低能级跃迁时电势能的变更量与其动能的变更量是相同的8．（2024春·四川成都·高二树德中学校考阶段练习）我国“北斗三号”最终一颗全球组网卫星已于2024年6月23日胜利放射。“北斗三号”接受星载氢原子钟，该钟数百万年到一千万年才有1s误差。氢原子的部分能级结构如图所示，则下列说法正确的是（）A．用动能为14eV的电子轰击处于基态的氢原子，确定不能使其跃迁到激发态B．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大C．某个处于基态的氢原子可以吸取12.09eV的光子，发出3种不同频率的光D．处于基态的氢原子只能吸取13.6eV的能量实现电离9．（2024春·辽宁抚顺·高二校联考期中）氢原子部分能级示意图如图所示，大量的氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是（）A．氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级时，发出光子的频率最小B．氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时，发出的光的波长最短C．氢原子从高能级向低能级跃迁时，电子的动能增大，电势能减小D．这些氢原子向低能级跃迁时，能辐射3种不同频率的光子题型四：计算电子跃迁过程中频率的种数、波长10．（2024春·重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期中）依据玻尔的原子理论，氢原子具有能量量子化和轨道量子化。若氢原子的基态能量为，当量子数为n时，激发态能量为，光在真空中传播速度为c。下列描述正确的是（

）A．当氢原子的量子数减小时，其核外电子绕原子核做圆周运动的动能增大，原子能量也增大B．一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时最多能发出6条光线C．氢原子从跃迁到时，所辐射光子的能量是D．氢原子从跃迁到时，所辐射光波的波长是11．（2024春·重庆沙坪坝·高二重庆南开中学校考期中）如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是，则下列说法正确的是（）A．从能级跃迁到能级时，释放光子的波长为B．从能级跃迁到能级时，释放光子的波长为C．从能级跃迁到能级时，电子的动能削减D．用的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子确定不会发生跃迁12．（2024春·河南周口·高二阶段练习）如图为玻尔说明氢原子光谱画出的氢原子能级图，一群处于n=4激发态的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的是（）A．这群氢原子跃迁时最多可产生3种不同频率的光子B．核外电子的轨道半径减小、动能增大，电势能变小，总能量不变C．由n=4能级跃迁到n=1能级时发出光子的波长最短D．已知金属钾的逸出功为2.25eV，从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子可使金属钾发生光电效应题型五：玻尔的原子模型综合问题13．（2024春·辽宁沈阳·高二东北育才学校校联考期中）如图，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照耀到图乙电路中光电管极板K上时，电路中电流随电压变更的图像如图丙。下列说法正确的是（  ）A．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光B．光电管极板K的逸出功为C．若调整滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可推断图乙中电源左侧为负极D．氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使极板K发生光电效应现象14．（2024春·江苏南通·高二海安高级中学校考期中）图甲为探讨光电效应的电路，K极为金属钠（截止频率为Hz，逸出功为2.29eV）。图乙为氢原子能级图。氢原子光谱中有四种可见光，分别是从、5、4、3能级跃迁到能级产生的。下列说法正确的是（

）A．氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应B．大量处于能级的氢原子最多能辐射出8种不同频率的光C．仅将图甲中P向右滑动，电流计示数确定变大D．仅将图甲中电源的正负极颠倒，电流计示数确定为015．（2024春·河北沧州·高二任丘市第一中学校考期末）如图所示为氢原子的能级图，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，并辐射出光子。下列说法正确的是（  ）A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光B．这些氢原子中由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光的频率最高C．若由能级跃迁到能级、由能级跃迁到能级和由能级跃迁到能级辐射的光的波长分别为、、，则D．若由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光能使某种金属逸出光电子，则由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光也确定能使该种金属逸出光电子三：课堂过关精练一、单选题16．（2024春·江苏南通·高二统考阶段练习）氢原子的能级图如图所示，下列说法正确的是（）A．处于基态的氢原子是不稳定的B．一个氢原子处于第三激发态时，可能辐射出的光谱线条数为3条C．一群氢原子处于第三激发态时，可能辐射出的光谱线条数为3条D．用10eV的光子照耀基态的氢原子，能使氢原子向高能级跃迁17．（2024春·江苏南通·高二江苏省南通中学校考期中）如图所示是氢原子能级图，现用一束单色光照耀大量处于基态的氢原子，能辐射出3种不同频率的光。已知光速，普朗克常量，元电荷的电荷量，则下列说法正确的是（）A．不能计算出该单色光的光子能量B．能计算出辐射光中波长最长的光子动量C．基态氢原子吸取光子后，核外电子动能增加D．处于基态的氢原子数量越多，辐射的光会形成连续光谱18．（2024春·江苏泰州·高二泰州中学校考期中）子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的探讨中有重要作用。下图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照耀容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸取光子后，发出频率为和的光子，且频率依次增大，则E等于（）A． B． C． D．19．（2024春·江苏南京·高二江苏省溧水高级中学校考期中）如图所示为氢原子的能级图。一群处于基态的氢原子受到激发后，会辐射出种不同频率的光。已知可见光光子的能量范围为，下列说法正确的是（）A．6种不同频率的光中包含有射线B．基态的氢原子受激后跃迁到的能级C．从能级跃迁到发出的光是可见光D．从能级跃迁到发出的光波长最短20．（2024春·黑龙江佳木斯·高二佳木斯一中校考期中）如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是（）A．从能级跃迁到能级时，电子的动能会变大，电势能会减小B．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会吸取光子C．一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出5条光谱线D．用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，确定不能使氢原子发生能级跃迁21．（2024春·重庆荣昌·高二重庆市荣昌永荣中学校校考期末）氢原子能级图如图所示，下列说法中正确的有（）A．氢原子可能吸取能量为1.89eV的光子B．用光子能量为10.2eV的光照耀时，可能使处于基态的氢原子电离C．氢原子可能向外辐射出能量为11eV的光子D．用光子能量为13eV的光照耀时，可使稳定的氢原子电离22．（2024秋·新疆哈密·高二校考期末）如图所示为氦离子（He+）的能级图，依据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是（

）A．大量处于n=3能级的氦离子，最多可辐射2种不同频率的光子B．从n=4向n=3能级跃迁，要向外辐射2.64eV能量C．处于n=1能级的氦离子，可以吸取54.0eV的能量而发生电离D．从n=3跃迁到n=2能级比从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子波长短23．（2024春·新疆乌鲁木齐·高二校联考期末）图示为几种金属的逸出功和氢原子能级图。现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，结合图表信息可知（）金属钨钙钾铷W／eV4.543.202.252.13A．铷的极限频率大于钙的极限频率B．氢原子跃迁时对外辐射连续光谱C．能级跃迁到能级辐射出的光照耀钨发生光电效应的最大初动能为D．氢原子辐射的光有4种频率能使钨发生光电效应四：高分突破精练一、单选题24．（2024春·陕西渭南·高二统考期末）19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使光电效应现象得以完备说明，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的．如图所示是氢原子的能级图，现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁，所辐射的光子中，只有一种能使某金属产生光电效应，下列推断正确的是（

）A．该氢原子在跃迁过程中能向外辐射两种不同频率的光子B．该氢原子在跃迁过程中能向外辐射一种不同频率的光子C．能使某金属发生光电效应的光子确定是氢原子从激发态n=3跃迁到n=1时辐射的光子D．能使某金属发生光电效应的光子确定是氢原子从激发态n=3跃迁到n=2时辐射的光子25．（2024春·广东广州·高二广州六中校考期中）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照耀到图乙电路中光电管阴极上时，电路中电流随电压变更的图像如图丙所示。下列说法不正确的是（）A．光电管阴极金属材料的逸出功为B．这些氢原子跃迁时共发出6种频率的光C．若调整滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可推断图乙中电源右侧为正极D．氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加26．（2024·高二课时练习）光子的放射和吸取过程是（）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．原子吸取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．原子无论是吸取光子还是放出光子，吸取的光子或放出的光子的能量可大于始、末两个能级的能量差值27．（2024春·江西抚州·高二金溪一中校考阶段练习）在物理学的发展过程中，很多物理学家的科学发觉推动了人类历史的进步，下列表述符合物理学史实的是（）①普朗克为了说明黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论②依据玻尔理论氢原子辐射一个光子后，氢原子核外电子动能减小③卢瑟福通过对α粒子散射试验的探讨，提出了原子的核式结构模型④汤姆逊依据阴极射线在电场和在磁场中的偏转状况判定，阴极射线的本质是带负电的粒子流，并测出了这种粒子的比荷A．①②③ B．①③④C．①②④ D．②③④28．（2024春·河南郑州·高二期末）利用如图甲所示电路，测出光电流I随电压U的变更图像如图乙所示，已知，如图丙所示是氢原子能级图，大量处于能级的氢原子跃迁到基态时，放射出的光照耀光电管阴极K，下列推断正确的是（）A．氢原子跃迁放射出的光越强，照耀到光电管阴极K产生的光电子能量越高B．氢原子跃迁放射出的光照耀到光电管阴极K的时间越长，越大C．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为D．阴极K材料的逸出功为29．（2024春·广东江门·高二统考期末）氢原子能级示意图如图所示，已知大量处于基态的氢原子，当它们受到某种频率的光线照耀后，可辐射出6种频率的光、用这些光照耀逸出功为1.90eV的金属铯，下列说法正确的是（）A．氢原子也能自发地从低能级向高能级跃迁B．基态氢原子受到照耀后跃迁到能级C．氢原子由跃迁到能级发出的光子能使金属铯发生光电效应D．用氢原子由能级跃迁到能级发出的光子照耀金属铯表面，得到光电子的最大初动能为11.7eV二、多选题30．（2024春·辽宁·高二校联考期中）如图所示，图甲用于探讨光电效应的试验装置，图乙是氢原子的能级结构。试验发觉干脆跃迁到时发出的光照耀图试验装置的阴极时，发觉电流表示数不为零，渐渐移动滑动变阻器触点c，发觉电压表读数等于时，电流表读数恰好为零，电子的电荷量为e，下列说法正确的是（）A．该材料的逸出功为B．滑动变阻器触点c向b侧缓慢移动，电流表读数渐渐减小为零C．其他条件不变，一群氢原子处于能级跃迁发出的光，总共有5种光可以发生光电效应D．用不同频率的光子照耀该试验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读数，依据以上频率和电压可以精确测量普朗克常数31．（2024春·湖南衡阳·高二衡阳市八中校考阶段练习）氢原子能级如图甲所示，一群处于n＝5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种光，分别用这些光照耀图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变更的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间。则（）A．氢原子从n＝5能级向低能级跃迁时能辐射出10种频率的可见光B．图乙中当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I有可能先增大后不变C．若图丙中3条线均为可见光照耀阴极得到，一个处于第一激发态的氢原子被1.99eV的电子撞击后可以发出c光D．若图丙中3条线均为可见光照耀阴极得到，则a光是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的32．（2024春·陕西咸阳·高二咸阳市试验中学校考期中）如图所示为氢原子的放射光谱和氢原子能级图，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是其中的四条光谱线及其波长，分别对应能级图中从量子数为、4、5、6的能级向量子数为的能级跃迁时发出的光谱线。已知可见光波长在400nm~700nm之间，下列说法正确的是（）A．该谱线由氢原子的原子核能级跃迁产生B．Hδ谱线对应的光是可见光中的紫光C．四条光谱线中．Hδ谱线对应的光子能量最大D．Hγ谱线对应的光，照耀逸出功为2.25eV的金属，可使该金属发生光电效应33．（2024春·陕西榆林·高二绥德中学校考阶段练习）如图为氢原子的能级示意图，大量处于同一激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光，则下列说法正确的是（）A．这些氢原子处于能级的激发态B．这些氢原子辐射出的光子的最小能量为10.2eVC．这些氢原子辐射出的光照耀逸出功为4.52eV的金属钨能发生光电效应D．若使这些氢原子发生电离，则这些氢原子至少须要吸取的光子能量为0.85eV34．（2024春·陕西咸阳·高二统考期中）如图甲所示是用光照耀某种金属时逸出光电子的最大初动能随入射光频率的变更图像（直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5），如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是（

）A．该金属的极限频率为B．依据该图像可以求出普朗克常量C．该金属的逸出功为D．用能级的氢原子跃迁到能级时所辐射的光照耀该金属能使该金属发生光电效应35．（2024春·山东泰安·高二统考期中）图甲为氢原子的能级图，大量处于m激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，这些光子照耀到图乙电路中光电管阴极K上，调整滑动变阻器，发觉当电压表示数大于或等于时，电流表示数为零。已知阴极K的逸出功为，下列说法正确的是（）A．阴极K产生的光电子的最大初动能为B．阴极K产生的光电子的最大初动能为C．D．36．（2024春·河北邯郸·高二校考期中）将甲图的特别楼梯的台阶编号比作乙图原子能级的量子数n，用一系列水平线表示原子的能级，相邻水平线之间的距离与相应的能级差成正比。这样的一系列水平线便构成乙图氢原子的能级图，下列说法正确的是（）A．甲图台阶的间隔可以比作乙图的能级B．乙图中的水平线呈现“上密下疏”的分布特点，当量子数很大时，水平线将很密集地“挤”在一起C．当量子数很大时，氢原子接近电离状态，量子化能量也渐渐趋于连续且接近某个正值D．对乙图，能量最低的状态为基态，高于基态的状态为激发态37．（2024春·重庆沙坪坝·高二重庆南开中学校考期中）氢原子能级如图甲所示，一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照耀图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变更的图线，如图丙所示，已知a光与横轴的交点为，下列说法正确的是（）A．阴极K材料的逸出功为B．a光的波长大于b光的波长C．图中M点的数值为D．若用一束波长的光照耀阴极K，则M点右移三、填空题38．（2024春·陕西铜川·高二铜川市第一中学校考期中）如图氢原子中的电子从跃迁到产生a光，从跃迁到产生b光，波长为和，照耀到逸出功为的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压为和，则__________，__________，a光的光子能量__________，b光产生的光电子最大初动能为__________。39．（2024春·福建宁德·高二校联考期中）我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小、重量轻，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如下图所示，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射_________种不同频率的光子；跃迁到时产生的光子与跃迁到时产生的光子的频率之比为___________。40．（2024春·全国·高二期末）一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能放射____种频率的光子；氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是____eV；用n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光子照耀下表中几种金属，____金属能发生光电效应。几种金属的逸出功金属铯钙镁钛逸出功W/eV1.92.73.74.141．（2024春·陕西咸阳·高二阶段练习）依据玻尔原子结构理论，氦离子（He＋）的能级图如图所示。电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离____（选填“近”或“远”）。当He＋处在n＝4的激发态向基态跃迁时辐射光子的能量为______eV。四、解答题42．（2024春·江苏南通·高二统考阶段练习）铬原子能级上的电子跃迁到能级上时并不放射光子，而是将相应的能量转交给能级上的电子，使之能脱离原子，脱离原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化为，式中A是正的已知常数。求：（1）铬原子从能级跃迁到能级释放的能量；（2）上述俄歇电子的动能。43．（2024春·江苏南京·高二校联考期中）用图甲所示装置测定光电效应中某金属的截止电压UC与入射光频率的关系，测量结果如图乙所示，已知图中，元电荷为e，氢原子基态能量为，能级满意公式，求：（1）由乙图求逸出功W0；（2）用氢原子从n=2的能级干脆跃迁至基态时发出的光照耀此金属时，电子的最大初动能。44．（2024春·陕西咸阳·高二统考期中）氢原子能级示意图如图所示，氢原子处于基态时，原子的能级为（），普朗克常量，现有一群氢原子处于的激发态能级，在向低能级跃迁过程中，能放出若干种频率的光子，用它们照耀某金属表面，发觉从能级向能级跃迁时辐射出的光恰能使该金属发生光电效应，求：（1）该金属的极限频率；（2）能从该金属表面逸出的光电子的最大初动能；（3）若用光照的方法使处于能级的氢原子电离，则照耀光频率至少多大？45．（2024春·陕西榆林·高二校考期中）图甲是探讨光电效应的试验电路，图乙是氢原子的能级示意图。用一群大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照耀该金属K，并使a、b间的电压从零起先渐渐增大，发觉当电压表的示数增大到7.49V时，电流表的示数刚好减小到零。已知电子电荷量，普朗克常量。（1）照耀金属K的光中有几种不同频率的光？求其中光子的能量最小值；（2）求金属K的逸出功；（3）求金属K的截止频率。（结果保留两位小数）参考答案：1．B【详解】A．光谱分为放射光谱和吸取光谱，放射光谱分为连续谱和线状谱，故A正确，不符合题意；B．太阳光谱中有暗线，是吸取光谱，氢光谱是线状谱，故B错误，符合题意；C．线状谱和吸取光谱都可用作光谱分析，故C正确，不符合题意；D．光谱分析可以精确分析物质中所含元素，可以帮助人们发觉新元素，故D正确，不符合题意。故选B。2．D【详解】A．太阳光谱是吸取光谱，故A错误；B．月球是反射的太阳光，分析月光事实上就是在分析太阳光，月球又不像气体那样对光谱有吸取作用，因此无法通过分析月球的光谱来得到月球的化学成分，故B错误；C．高温物体发出的光通过物质吸取后，物质会吸取掉一部分，通过对光谱的分析，可以得知物质的组成，但是无法得到高温物体的组成，故C错误；D．氢原子由高能级向低能级跃迁时会发出某些特定频率的光，形成相应频率的线状谱，是非连续谱，故D正确。故选D。3．D【详解】依据光谱理论可知，明线光谱与吸取光谱都能表示元素的特点，都是元素的特征谱线，而同一元素的线状谱的亮线与吸取光谱中的暗线都是一一对应的，选项D正确，ABC错误；故选D。4．C【详解】A．氢原子放射光谱属于线状谱。A错误；B．该光谱由氢原子核外电子的跃迁产生，B错误；C．光子动量为Hδ谱线波长最短，所以Hδ谱线对应光子动量最大，C正确；D．光子的能量为Hα谱线波长最长，频率最小，所以光子能量最小，D错误。故选C。5．C【详解】ABC．大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出种不同频率的光子，其中频率最小的光子是n=4的激发态跃迁到n=3的激发态基态时产生的，属于巴耳末系的光子有n=4→n=2，n=3→n=2共2种，C错误AB正确；D．n=4激发态跃迁到基态时产生光子的能量最大，依据知，波长最短，频率较高，粒子性较显著，那么康普顿效应最明显，D正确。故选C。6．A【详解】若n大于m，由n向m跃迁，释放光子，有依据则有由解得解得里德伯常量故选A。7．B【详解】A．一群处于n=5激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可发出种不同频率的光，个别处于激发态的氢原子不愿定能辐射出10种光子，故A错误；B．处于n=3激发态的氢原子的能级为-1.51eV，它吸取具有1.87eV＞1.51eV能量的光子后被电离，故B正确；C．处于基态的氢原子若吸取一个12eV的光子后的能量为-13.6eV+13eV=-0.6eV由于不存在该能级，所以用13eV的光子照耀处于基态的氢原子时，氢原子仍处于基态，C错误；D．依据玻尔理论学问可知氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时动能增加，势能减小。原子总能量变小，故在数值上总是动能的变更量小于电势能的变更量，D错误。故选B。8．B【详解】A．用动能为14eV的电子轰击处于基态的氢原子，可以使其跃迁到激发态，选项A错误；B．氢原子由基态跃迁到激发态后，电场力做负功，核外电子动能减小，原子的电势能增大，选项B正确；C．某个处于基态的氢原子可以吸取12.09eV的光子，跃迁到3能级，最多能发动身出2种不同频率的光，选项C错误；D．处于基态的氢原子吸取大于或等于13.6eV的能量可以实现电离，选项D错误。故选B。9．C【详解】AB．氢原子从高能级跃到低能级，能级差越大，发出光子的频率越高，由题图知第4能级与第1能级能级差最大，故氢原子由能级跃迁到能级时，发出光子的频率最大，波长最短，故AB错误；C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放能量，总能量削减，轨道半径变小，原子核对电子做正功，电子的动能增加，电势能减小，故C正确；D．这些氢原子向低能级跃迁时，能辐射种不同频率的光子，故D错误。故选C。10．C【详解】A．依据玻尔理论，氢原子从量子数大的向量子数小的轨道跃迁，须要放出光子，原子的总能量减小；核外电子绕原子核做匀速圆周运动，有得由此可知，当氢原子的量子数减小时，其核外电子绕原子核做圆周运动的动能增大，选项A错误；B．一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时最多能发出3条光线，选项B错误；C．由玻尔理论可得辐射光子能量选项C正确；D．氢原子从n=3跃迁到n=4时，须要吸取光子，选项D错误。故选C。11．B【详解】AB．依据则有解得故A错误，B正确；C．由高能级向低能级跃迁，释放能量，电子的动能增大，势能减小，故C错误；D．电子为实际物质，用的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子会跃迁到其次能级，故D错误。故选B。12．C【详解】A．依据数字组合公式=6，可知，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，最多只能辐射出6种频率的光子，A错误；B．依据库仑力供应向心力核外电子的动能为解得据此可知，从高能级向低能级跃迁时，核外电子的轨道半径减小，动能增大，因库仑力做正功，则电势能减小，由于要释放能量，因此总能量会减小，B错误；C．依据辐射的能量等于两能级间的能级差，那么在辐射出的光子中，由n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量最大，频率最大，波长最短，C正确；D．由n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子能量为小于钾的逸出功2.25eV，不能让金属钾发生光电效应，D错误。故选C。13．B【详解】A．这些氢原子跃迁时共发出光的频率种数为故A错误；B．大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子能量为由图丙可知遏止电压为Uc=7V，设光电管阴极K金属材料的逸出功为W0，依据爱因斯坦光电效应方程以及动能定理综合可得解得故B正确；C．若调整滑动变阻器滑片能使光电流为零，说明光电管所加电压为反向电压，光电子受到电场力指向阴极K，即电源正极与阴极K相连，则电源左侧为正极，右侧为负极，故C错误；D．由能级图可知，从n=4到n=1跃迁、从n=3到n=1跃迁、从n=2到n=1跃迁时所放出光子的能量分别为12.75eV、12.09eV、10.2eV，都大于W0，而其余3种跃迁放出光子的能量都小于W0，所以共有3种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象，故D错误。故选B。14．A【详解】A．从、5、4、3能级跃迁到能级产生的光的能量分别为3.02eV、2.86eV、2.55eV，、1.89eV，大于2.29eV的跃迁有三种，即氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应，选项A正确；B．大量处于能级的氢原子最多能辐射出种不同频率的光，选项B错误；C．仅将图甲中P向右滑动，正向电压变大，则起先阶段电流计示数变大，当达到饱和光电流时，电流不再增加，选项C错误；D．仅将图甲中电源的正负极颠倒，光电管加反向电压，仍有光电子到达A极，即电流计示数不愿定为0，选项D错误。故选A。15．D【详解】A．处于能级的氢原子向低能级跃迁时，跃迁路径可能为因为是一个处于能级的氢原子向低能级跃迁，所以最多能辐射出3种不同频率的光，故A错误；B．依据这些氢原子中由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光的能量最小，则辐射的光的频率最低，故B错误；C．若由能级跃迁到能级、由能级跃迁到能级和由能级跃迁到能级辐射的光的波长分别为、、，则有，，联立可得可得故C错误；D．由于若由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光能使某种金属逸出光电子，则由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光也确定能使该种金属逸出光电子，故D正确。故选D。16．B【详解】A．原子能量越低越稳定，处于基态的氢原子是稳定的，故A错误；B．一个氢原子处于第三激发态时，最多可能辐射出4跃迁到3，3跃迁到2，2跃迁到1共3条光谱线，故B正确；C．一群氢原子处于第三激发态时，最多可能辐射出4跃迁到3，3跃迁到2，2跃迁到1，4跃迁到2，4跃迁到1，3跃迁到1共6条光谱线，故C错误；D．用10eV的光子照耀基态的氢原子，没有达到基态跃迁到第一激发态所需的能量，所以不能使原子向高能级跃迁，故D错误。故选B。17．B【详解】A．依据可知该单色光的光子能量为故A错误；B．从跃迁到辐射的光子能量最小，频率最小，波长最长，则有辐射光中波长最长的光子动量为联立可得能计算出辐射光中波长最长的光子动量，故B正确；C．基态氢原子吸取光子后，电子跃迁到更高的轨道，电子克服库仑引力做功，核外电子动能削减，故C错误。D．处于基态的氢原子数量越多，辐射的光也不会形成连续光谱，照旧是线状谱，故D错误。故选B。18．A【详解】由题中向低能级跃迁可产生6种光子可知，光子起先时是从其次能级跃迁到第四能级，因此对应4向3跃迁，对应3向2跃迁，对应4向2跃迁，则氢原子吸取光子的能量故选A。19．B【详解】A．射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，故6种光不包含γ射线，故A错误；B．一群处于基态的氢原子受到激发后，会辐射出6种不同频率的光，则有解得故B正确；C．从能级跃迁到发出的光的能量为则不是可见光，故C错误；D．由能量越大，波长越短，则从能级跃迁到发出的光波长最短，故D错误。故选B。20．A【详解】A．原子从能级跃迁到能级时，其电子轨道半径减小，有依据上述公式可知，电子的速度变大，动能有则电子动能变大，所以电势能减小，故A项正确；B．氢原子从高能级向低能级跃迁时会放出光子，故B项错误；C．一个处于能级的激发态原子向基态跃迁时，最多发出3条光谱线，分别是、、，故C项错误；D．用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，由于可知氢原子可以吸取电子的一部分能量发生能级跃迁，故D项错误。故选A。21．A【详解】A．由于氢原子可能吸取能量为1.89eV的光子，从n=2能级跃迁至n=3能级，故A正确；BD．稳定的氢原子（即处于基态的氢原子）的电离能是13.6eV，所以用光子能量为13eV或10.2eV的光照耀时，不能使稳定的氢原子（即处于基态的氢原子）电离，故BD错误；C．依据能级图可知，氢原子随意两能级的能量差都不等于11eV，所以氢原子不行能向外辐射出能量为11eV的光子，故C错误。故选A。22．B【详解】A．大量处于n=3能级的氦离子，最多可辐射3种不同频率的光子，对应的能级跃迁分别为从3能级到2能级、3能级到1能级、2能级到1能级。故A错误；B．从n=4向n=3能级跃迁，要向外辐射的能量为故B正确；C．由能级图得，处于n=1能级的氦离子，最少吸取54.4eV的能量才能发生电离。故C错误；D．从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子能量为从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为则为普朗克常量，依据得从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子的频率小。为光速固定不变，再依据得从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子的波长比从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子的波长大。故D错误。故选B。23．C【详解】A.依据极限频率与逸出功的关系铷的逸出功小于钙的逸出功，故铷的极限频率也要小于钙的极限频率，故A错误；B.氢原子跃迁时对外辐射的不是连续光谱，是线状谱，故B错误；C.能级跃迁到能级辐射出的光的能量为故C正确；D.要是钨发生光电效应，光子的能量要大于等于逸出功，由能级图可知，只有到、到、到这三种跃迁产生的光子能使钨发生光电效应，故D错误。故选C。24．C【详解】AB．该氢原子在跃迁过程中能向外辐射的光子频率的种类为种，故AB错误；CD．依据题干只有一种能使某金属产生光电效应，则确定是最大能量的那个粒子使金属发生了光电效应，即从激发态跃迁到时辐射的光子，故C正确，D错误。故选C。25．C【详解】A．由图甲可知光子的能量为由图丙可知遏止电压为7V，所以光电子的初动能为所以金属材料的逸出功为故A正确，不符合题意；B．这些氢原子跃迁时共发出种频率的光，故B正确，不符合题意；C．光电子由阴极K向对面的极板运动，形成的电流在图乙中从右向左流淌，要阻挡该电流，须要施加反向电压，即电源左侧应当为正极，故C错误，符合题意；D．氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，库仑力做正功，核外电子动能增加，故D正确，不符合题意。故选C。26．C【详解】AB．原子从低能级向高能级跃迁要吸取光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差。故AB错误；C．原子从低能级向高能级跃迁要吸取光子，从高能级自发地向低能级跃迁要放出光子。故C正确；D．不管是吸取光子还是辐射光子，光子的能量总等于两能级之差。故D错误。故选C。27．B【详解】①普朗克为了说明黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故①正确；②依据玻尔理论氢原子辐射一个光子后，核外电子的轨道半径变小，氢原子核外电子动能增大，故②错误；③卢瑟福通过对α粒子散射试验的探讨，提出了原子的核式结构模型，故③正确；④汤姆逊依据阴极射线在电场和在磁场中的偏转状况判定，阴极射线的本质是带负电的粒子流，并测出了这种粒子的比荷，故④正确。故选B。28．D【详解】A．依据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故A错误；B．依据可知，光电子的最大初动能越大，则遏止电压越大；结合光电效应方程可知，入射光的频率越大，则遏止电压越大，与照耀的时间无关，故B错误；C．依据题意可知，由公式可知，光电子的最大初动能为故C错误；D．依据光电效应方程，其中光子的能量为则材料的逸出功为故D正确，故选D。29．C【详解】A．氢原子从低能级向高能级跃迁须要吸取能量，故A错误；B．受到某种频率的光线照耀后，可辐射出6种频率的光，依据说明氢原子是从能级向低能级跃迁，所以基态氢原子受到照耀后跃迁到能级，故B错误；C．氢原子由跃迁到能级发出的光子的能量为大于金属铯的逸出功1.90eV，所以能使金属铯发生光电效应，故C正确；D．用氢原子由能级跃迁到能级发出的光子照耀金属铯表面，由光电效应方程，得出光电子的最大初动能为故D错误。故选C。30．CD【详解】A．跃迁到的光子能量为渐渐移动滑动变阻器触点c，发觉电压表读数等于时，电流表读数恰好为零，则有依据光电效应方程有联立解得该材料的逸出功为故A错误；B．滑动变阻器触点c向b侧缓慢移动，所加的反向电压渐渐减小，电流表读数渐渐增大，故B错误；C．其他条件不变，一群氢原子处于能级跃迁发出的光，则有总共有5种光可以发生光电效应，故C正确；D．依据用不同频率的光子照耀该试验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读数，则有联立可得故D正确。故选CD。31．BCD【详解】A.氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辐射出=10种频率的光，其中只有从n=5能级跃迁到n=2能级、n=4能级跃迁到n=2能级及n=3能级跃迁到n=2能级发出的光为可见光，故A错误；B.由图乙可知，当滑片P从a端移向b端过程中，从a到c电压负向减小，从c到b电压正向增大，所以光电流I增大，当全部的光电子都能到达A极板时，滑片移动光电流不再增大，故当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能先增大后不变，故B正确；C.由图丙可知c光的遏止电压最小，由可知c光的能量最小，一个处于第一激发态的氢原子被1.99eV的电子撞击后可以跃迁到n=3能级，向下跃迁时刻发出c光，故C正确；D.由图丙可知a光的遏止电压最大，由可知a光的能量最大，在一群处于n=5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的可见光中从n=5能级向n=2能级跃迁的辐射的光电子能量最大，故D正确。故选BCD。3