人教版高中物理精讲精练-选择性必修3专题强化二：核式结构与波尔的原子模型 原卷版

专题强化二：核式机构与波尔的原子模型

【知识归纳】

(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不

向外辐射能量.

(2)跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由

－34

前后两个能级的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10J·s)

(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的可能

轨道也是不连续的.

4.氢原子的能量和能级变迁

(1)能级和半径公式：

1

①能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6eV.

n2

2－10

②半径公式：rn＝nr1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10m.

(2)氢原子的能级图，如图2所示

技巧归纳：

1.定态间的跃迁——满足能级差

跃迁

(1)从低能级(n)――→高能级(m)→吸收能量.：hν＝Em－En

跃迁

(2)从高能级(m)――→低能级(n)→放出能量.：hν＝Em－En.

2.电离

电离态与电离能

电离态：n＝∞，E＝0

基态→电离态：E吸>0－(－13.6eV)＝13.6eV.

激发态→电离态：E吸>0－En＝|En|.

若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能.

【题型归纳】

题型一：散射实验

1．（22-23高二下·北京海淀·期末）如图所示为α粒子散射的实验装置图。对该实验的解释，下列说法合理的是（）

A．原子内部存在质子

B．原子核是由质子和中子组成的

C．原子的正电荷在原子内部是均匀分布的

D．原子的全部正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上

2．（22-23高二下·河南南阳·期末）如图所示的实验装置为用α粒子轰击金箔，研究α粒子散射情况的实验装置。关于

α粒子散射实验，下列说法正确的是（）

A．该实验最早是由玻尔所做

B．α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞

C．卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型

D．α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的

3．（22-23高二下·江苏徐州·期末）如图所示为α粒子散射的实验装置示意图。将显微镜先后置于图中的A点和B点，

在这两点观察的时间相同，则（）

A．在B点一定观察不到闪光

B．在A、B两点观察到的闪光次数接近

C．在B点能观察到闪光，主要因为α粒子通过金箔时与电子发生碰撞

D．在A点观察到的闪光次数远多于在B点观察的，说明金原子内部非常空旷

题型二：原子的核式结构

4．（22-23高二下·陕西西安·期末）关于原子结构及原子核的组成，下列说法正确的是（）

A．阴极射线是电子流，说明在原子核中存在电子

B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型

C．γ射线是原子内层电子由高能级向低能级跃迁时发出的高频光子流

D．从原子核中发出的β射线是电子流，说明原子核中存在电子

5．（22-23高二下·内蒙古呼和浩特·期末）1909年，物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，

关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（）

A．原子中除了质子外还存在中子

B．原子中的质量和正电荷是均匀分布的

C．原子的结构类似于太阳系的球形结构

D．原子中几乎全部的质量和全部正电荷都集中在很小的区域内

6．（2023·湖南·模拟预测）在19世纪，科学家就对原子的结构、组成及能量进行了实验和分析。请你根据所学习的

物理学史，判断下列说法中正确的是（）

A．汤姆孙在研究阴极射线时，认识到原子具有核式结构

B．在粒子散射实验中，有极少数粒子发生了大角度偏转，是它与原子中的电子发生了碰撞所导致的

C．玻尔原子模型否定了核式结构，完美地揭示了微观粒子的运动规律

D．玻尔原子理论告诉我们，原子发光时产生线状谱

题型三：光谱分析

7．（22-23高二下·江苏苏州·期末）图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的

四条谱线，其中Hβ谱线是氢原子从n4能级跃迁到n2能级辐射产生的，下列说法正确的是（）

A．这四条谱线中，Hα谱线光子频率最大

B．氢原子的发射光谱属于连续光谱

C．用能量为3.5eV的光子照射处于n2激发态的氢原子，氢原子不发生电离

D．氢原子从n4能级跃迁到n2能级，电子动能增大

8．（19-20高二下·黑龙江哈尔滨·期末）通过光栅分析太阳光谱，我们发现其中有很多暗线，对于这些暗线，我们可

以得到的结论是（）

A．太阳中与暗线相对应的元素少

B．太阳大气中含有暗线对应的元素

C．地球大气中的某些元素吸收了暗线中对应的光谱

D．观测仪器精度不足造成的

9．（18-19高二·全国·单元测试）太阳光谱是吸收光谱，这是因为太阳内部发出的白光()

A．经过太阳大气层时某些特定频率的光子被吸收后的结果

B．穿过宇宙空间时部分频率的光子被吸收的结果

C．进入地球的大气层后，部分频率的光子被吸收的结果

D．本身发出时就缺少某些频率的光子

题型四：氢原子光谱

10．（22-23高二下·云南玉溪·期末）下列说法正确的是（）

A．巴耳末公式所计算得出的波长与氢原子光谱中的波长是一一对应的关系

B．根据巴耳末公式不仅可以分析氢原子光谱，也可以分析其他原子的发光光谱

C．由巴耳末公式得到的波长都在可见光波段

D．氢原子光谱中有红外光区、可见光区和紫外光区

11．（22-23高三上·江苏南京·阶段练习）图示为氢原子能级图以及氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐

射的四条光谱线，已知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656nm，下列说法正确的是（）

A．四条谱线中波长最大的是Hδ

B．用633nm的光照射能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级

C．一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线

D．如果用能量为10.3eV的电子轰击，一定不能使基态的氢原子受激发

12．（19-20高二下·福建莆田·期末）有关氢原子光谱的说法中不．正．确．的是（）

A．氢原子的发射光谱是连续光谱

B．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关

C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的

D．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光

题型四：计算电子跃迁的频率种数

13．（22-23高二下·江西宜春·期末）如图为氢原子的能级示意图，现有一群氢原子处于n4的能级上，下列说法正

确的是（）

A．该氢原子向低能级跃迁最多可发出8种频率的光子

B．从n4能级跃迁到n3能级发出的光子波长最短

C．该氢原子可以吸收能量为0.32eV的光子跃迁到n5的能级

D．使该氢原子电离至少需要吸收0.85eV的能量

14．（22-23高二下·四川绵阳·期末）氢原子的能级图如图所示。现有一群处于n3能级的氢原子，则这群氢原子

（）

A．只可能辐射2种频率的光子

B．氢原子在n3轨道上的能量是指电子的动能

C．若被光照射后，发生了电离，则电离氢原子的光子能量可以少于1.51eV

D．辐射光子的最大能量为12.09eV

15．（22-23高二下·山东威海·期末）如图所示为氢原子的能级图，E1、E2、E3、E4分别为1、2、3、4能级上的能

量，一个氢原子处于n3的激发态。已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（）

A．氢原子向低能级跃迁可发出3种频率的光

hc

B．氢原子向低能级跃迁发出光的最大波长为

E3E1

C．氢原子吸收能量为E4E3的光子可跃迁到n4能级

1

D．氢原子被能量为E的电子碰撞可发生电离

23

题型六：计算电子跃迁的频率和波长

16．（22-23高二下·宁夏石嘴山·期末）氢原子的能级示意图如图所示，已知E1、E2、E3分别代表氢原子处于n=1、2、

3能级时的能量，h为普朗克常量，下列说法正确的是（）

EE

A．大量处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，产生的光子的最大频率为32

h

B．当氢原子从n4能级跃迁到n1能级时，对应的电子的轨道半径变小，电子的动能变小，原子能量变小

C．若氢原子从n2能级跃迁到n1能级时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从n3能级

跃迁到n1能级时放出的光子照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能为1.89eV

D．大量处于n4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出3种不同频率的光子

17．（22-23高二下·河北唐山·期末）氢原子的能级图如图所示。氢原子由高能级向低能级跃迁时会产生各种谱线系，

其中由高能级向n2能级跃迁时产生的光谱线属于巴尔末线系。如果大量氢原子处于n4能级的激发态，下列说

法正确的是（）

A．这群氢原子最多可能辐射6种处于巴耳末系的光子

B．从n4能级跃迁到n1能级的氢原子所辐射光子的波长最长

C．用能量为1.95eV的电子轰击处于n2能级的氢原子，可以跃迁到n3能级

D．n4能级的氢原子至少需吸收12.75eV能量的光子才能电离

18．（22-23高二下·山东潍坊·期末）我国自主研发的氢原子钟已运用于北斗导航系统中，它通过氢原子能级跃迁过

程中产生的电磁波校准时钟。如图所示为氢原子能级及核外电子在两能级间跃迁时辐射或吸收光子波长的示意图，

设原子处于n1、2、3、4的能级时，对应能量为E1、E2、E3、E4，则下列判断正确的是（）

EE1875

A．43

E3E2656

B．一个处在n4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可发射出6种不同波长的光

C．氢原子从n1跃迁到n3时，吸收光的波长约为103nm

D．用波长为656nm的光照射，氢原子能从n3跃迁到n4能级

【专题强化】

一、单选题

19．（22-23高二下·江西南昌·期末）下列四幅图涉及的物理知识，说法正确的是（）

A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一

B．图乙：康普顿效应说明光子具有波动性

C．图丙：汤姆生研究粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型

D．图丁：玻尔研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流

20．（20-21高二下·四川绵阳·期末）关于物理学的重要史实和结论，下列说法正确的是（）

A．通过分光镜观察到的氢原子光谱是连续谱

B．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内

C．卢瑟福依据a粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论

D．根据波尔原子结构理论，氢原子的电子绕氢原子核运动的半径可以取任意值

21．（22-23高二下·四川绵阳·期末）下列说法不正确的是（）

A．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子

B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的

C．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径不是任意的，有特定的轨道

D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征

22．（21-22高二下·河南南阳·期末）如图甲所示氢原子光谱中，给出了可见光区四条谱线对应的波长，波尔的氢原

子能级图如图乙所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，可见光光子的能量范围约为1.61eV~3.11eV，则下列说法不

正确的是（）

A．同一玻璃对Hα谱线所对应的光要比Hδ谱线所对应的光的折射率小

B．Hδ谱线对应的光子能量约为3.02eV

C．Hβ谱线对应的光子是氢原子从n=5跃迁到n=2能级时发出的

D．处在基态的氢原子至少要用光子能量为12.09eV的光照射才能使其发出可见光

23．（21-22高二下·天津南开·期末）如图为氢原子能级示意图，下列说法正确的是（）

A．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以发出6种频率的光

B．当处于基态的氢原子受到动能为13.6eV的粒子轰击时，氢原子一定会电离

C．处于基态的氢原子可以吸收能量为12.1eV的光子并发生跃迁

D．处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量减小

24．（22-23高二下·山东青岛·期末）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互对比的冷原子钟组发射升空，对提升我国

ν

导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为0的光子，从

基态I跃迁至激发态能级II，然后自发辐射出频率为1的光子，跃迁到原子钟的上能级2，并在一定条件下可跃迁

到原子钟的下能级1，实现受激辐射，发出频率为2的钟激光，最后辐射出频率为3的光子回到基态。以下关系式

正确的是（）

A．213B．0123

C．1203D．213

25．（22-23高二下·云南·期末）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出

光子，用这些光子照射逸出功为4.2eV的金属铝。下列说法正确的是（）

A．逸出光电子的最大初动能为8.89eV

B．n=3跃迁到n=1放出的光子动量最大

C．有3种频率的光子能使金属铝产生光电效应

D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n=4激发态

26．（22-23高二下·湖北十堰·期末）氢原子能级图如图所示，用某单色光照射大量处于基态的氢原子后，氢原子辐

射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系，则该单色光的光子能量为（）

A．14.14eVB．12.75eVC．12.09eVD．10.20eV

27．（22-23高二下·山东青岛·期末）氢原子的能级图如图所示，有一群处于n=3能级的激发态的氢原子，则下列说

法正确的是（）

A．能发出6种不同频率的光子

B．波长最长的光是氢原子从能级n=3跃迁到n=1产生的

C．发出的光子的最小能量为12.09eV

D．处于该能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能电离

28．（22-23高二下·陕西宝鸡·期末）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n4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射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像

如图丙所示。下列说法正确的是（）

A．光电子的最大初动能为12.75eV

B．光电管阴极K金属材料的逸出功为7eV

C．这些氢原子跃迁时共发出6种频率的光

D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极

二、多选题

29．（20-21高二下·四川绵阳·期末）氢原子的能级图如图所示，现有大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，下

列说法正确的是（）

A．这些氢原子可能发出6种不同频率的光

B．氢原子从n=4跃迁到n=1，发射的光子波长最长

C．氢原子从n=2跃迁到n=1，发射的光子能量最小

D．氢原子从n=4跃迁到n=3，氢原子能量减小。

30．（20-21高二下·内蒙古鄂尔多斯·期末）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，它通过氢

原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（）

A．10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使之发生跃迁

B．大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射6种不同频率的光子

C．用加速后的电子撞击处于基态的氢原子，氢原子可能发生电离

D．用氢原子从n3能级跃迁到n2能级辐射的光照射逸出功为1.85eV的金属，不能使金属发生光电效应

31．（22-23高二下·山东济南·期末）氢原子能级如图，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656nm，

该光恰能使金属A发生光电效应，以下判断正确的是（）

A．氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长小于656nm

B．用波长为856nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级

C．一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线

D．当氢原子从n2跃迁到n1后，辐射光照射金属A能产生最大初动能为8.31eV的光电子

32．（22-23高二下·广东东莞·期末）氢原子的能级图如图所示，大量氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时，则（）

A．核外电子绕核运动的轨道半径减小

B．最多能够辐射3种频率的光子

C．氢原子辐射出0.66eV的光子后，能够稳定在n=3的能级，不再往低能级跃迁

D．氢原子从n=4直接跃迁到n=1的能级，发出的光子频率最大

33．（22-23高二下·天津和平·期末）图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区

的四条谱线，其中Hβ谱线是氢原子从n4能级跃迁到n2能级辐射产生的，下列说法正确的是（）

A．这四条谱线中，Hα谱线光子频率最小

B．氢原子从n4能级跃迁到n2能级要吸收能量

C．若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是Hδ

D．用能量为10.6eV的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以发生跃迁

34．（22-23高二下·青海西宁·期末）现已知金属铯的逸出功为1.88eV，氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是

（）

A．大量处于n4能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出6种频率的光子

B．一个处于n3能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出3种频率的光子

C．氢原子从n3能级跃迁到n2能级过程中辐射出的光子能使金属铯发生光电效应

D．大量处于n2能级的氢原子跃迁到基态过程中发出的光照射金属铯，产生的光电子最大初动能为8.32eV

E．用光子能量为11eV的紫外线照射大量处于基态的氢原子，会有氢原子跃迁到n2能级

35．（22-23高二下·浙江·期末）氢原子能级如图甲所示。一群处于n=4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射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列

说法正确的是（）

A．a光与b光能发生干涉

B．a光最容易发生衍射现象

C．丙图中M点的数值为-6.34

D．若丙图中c光的饱和光电流为I=3.2μA，则1s内最少有2×1013个氢原子发生跃迁

36．（22-23高二下·宁夏石嘴山·期末）据国家科技部报道，迄今为止，科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中

的氢原子。如图为氢原子能级的示意图，已知可见光光子的能量在1.61eV~3.10eV范围内，则（）

A．处于n1能级的基态氢原子可吸收一个可见光光子，发生电离

B．处于n2能级的氢原子可