高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第4章 原子结构第3节 光谱与氢原子光谱达标测试

4.3光谱与氢原子光谱同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共14题）

1．氢原子基态能级为-13.6eV，一群氢原子处于量子数n=3的激发态，它们向较低能级跃迁时，放出光子的能量不可能的是（     ）

A．1.51eV B．1.89eV C．10.2eV D．12.09eV

2．如图所示为氢原子能级图，一群氢原子处于基态，现用光子能量为E的一束单色光照射这群氢原子，氢原子吸收光子后能向外辐射六种不同频率的光，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，在这六种光中（　　）

A．照射同一金属表面最有可能发生光电效应是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光

B．频率最小的光是由n=5能级跃迁到n=4能级产生的

C．由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子能量等于E，而且

D．这些光在真空中的最大波长为

3．氢原子的部分能级如图所示，已知可见光子能量在1.62eV到3.leV之间由此可推知，氢原子（　　）

A．从高能级向n=1能级跃迁时发出的光都是可见光

B．从高能级向n=2能级跃迁时发出的光都是可见光

C．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光是可见光的

D．从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光

4．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，其能级示意图如图所示。已知基态的氦离子能量，现有一群处于激发态的氦离子（　　）

A．自发跃迁能释放3种频率的光子 B．能自发跃迁释放能量为的光子

C．自发跃迁释放光子的最大能量为 D．自发跃迁到基态释放光子的波长最长

5．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为νa、νb两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为νa、νb的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　）

A．a光的波长小于b光的波长

B．a、b两种光源相比，a光源照射光电管阴极K单位时间发出的光电子数较多

C．通过微安表的电流方向由上到下

D．滑片P在最左端时微安表的示数一定为零

6．北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（　　）

A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样

B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离

C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样

D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小

7．氢原子的能级如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．一个处于能级的氢原子，可以吸收一个能量为的光子

B．大量处于能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出12种不同频率的光子

C．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于

D．用能量为和的两种光子同时持续照射大量处于基态的氢原子，有可能使个别氢原子电离

8．如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光；从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光。a光和b光的波长分别为和，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和，则（　　）

A．

B．

C．b光产生的光电子最大初动能Ek=0.26eV

D．=2.86V，a光和b光都是可见光

9．已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，当大量氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是（        ）

A．电子的动能减少，氢原子系统的总能量减少

B．氢原子可能辐射4种频率的光子

C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应

D．从n=4到n=1发出的光的波长最长

10．氢原子钟是一种精密的计时器具，它是利用原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，这种钟的稳定程度相当高，每天误差只有十亿分之一秒。如图为氢原子的能级图，下列说法正确的是（　　）

A．几个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射6种不同频率的光子

B．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射12种不同频率的光子

C．欲使处于基态的氢原子能够跃迁，可以用12.09eV的光子照射

D．当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态。普朗克指出，原子在不同的状态中具有不同的能量，因此原子的能量是量子化的

11．科学家对氢光谱可见光区的四条谱线进行了分析，发现这些谱线的波长可以用公式来表示．关于此公式，下列说法正确的是

A．该公式是玻尔首先通过对光谱的分析得到的经验公式

B．公式中R为普朗克常量

C．公式中n的取值范围为自然数

D．公式中n越大，辐射出的光子能量越大

12．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

13．按照波尔理论，一个氢原子中的电子从半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到半径为rb的圆轨道上，则在此过程中（ ）

A．原子要发出某一频率的光子，原子的核外电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小

B．原子要吸收某一频率的光子，原子的核外电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小

C．原子要发出一系列频率的光子，原子的核外电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小

D．原子要发出一系列频率的光子，原子的核外电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大

14．氢原子的能级图如图所示，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

15．如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为_____eV，若用此光照射到逸出功为2.75 eV的光电管上，则加在该光电管上的反向遏止电压为____V。

16．氢原子从能量较高的能级（能量为）跃迁到能量较低的能级（ 能量为）时，会_____（填“释放”或“吸收”）光子，真空中这种光子的波长为_______.用这种光子照射逸出功为W0的锌板发生了光电效应，则光电子的初动能不大于 ______（普朗克常量为h，光速为c）

17．已知铬原子的能级公式可简化表示为 ，式中n=1，2，3…表示不同能级，A是正的已知常数，一般条件下，铬原子从n=2能级跃迁到n=1能级上时会发出光子，发出光子的能量为_______，在某种条件下，铬原子从n=2能级跃迁到n=1能级上时有可能不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，则n=4能级上的电子脱离原子后的动能_____．

18．在氢原子光谱中．电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出_____________条不同频率的谱线．

三、综合题（共3题）

20．已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30eV和10eV，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少?

21．如果大量氢原子处在的能级，会辐射出几种频率的光？其中波长最短的光是在哪两个能级之间跃迁时发出的？

22．根据玻尔的氢原子模型，氢原子的核外电子在第1、3轨道上运动时，求它们的轨道半径之比、速率之比、周期之比及能量之比。

参考答案：

1．A

2．C

3．D

4．C

5．B

6．D

7．C

8．C

9．C

10．C

11．D

12．B

13．A

14．C

15．     12.75     10

16．     释放         

17．         

18．6

19．4λ

20．（1）cd （2）（ⅰ）（ⅱ）

21．3，向跃迁

22．1:9；3:1；1:27；9:1