沪科版 (2019)选择性必修 第三册5.3 量子论视野下的原子模型课时训练

5.3量子论视野下的原子模型同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次重大突破，爱因斯坦因此也将能量子假设进行了推广．到了20世纪，量子力学发挥了重大作用，引领我们进入了丰富多彩的现代生活．以下表述正确的是（　　）

A．生活中并不是所有物体都在热辐射

B．普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的

C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量可以是连续的

D．原子的能量是量子化的，当原子处于能量最高状态时是最稳定的

2．如图所示，图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E，下列说法正确的是（　　）

A．电子在基态的速度最小 B．电子在基态的势能最小

C．基态时电子离原子核最远 D．电子从激发态跃迁到基态，吸收光子

3．如图所示为氢原子的能级图，基态能级，其他能级的能量满足：（，3，4，……），下列说法正确的是（　　）

A．氢原子的发射光谱是连续光谱

B．大量处于不同能级的氢原子向基态跃迁时辐射的光子能量可能为3.10eV

C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁的过程中可能辐射出能量为1.89eV的光子

D．只有能量值为13.6eV的光子才可以使处于基态的氢原子发生电离

4． 氢原子能级如图所示，一群原处于4能级的氢原子回到1的状态过程中（ ）

A．放出三种频率不同的光子

B．放出五种频率不同的光子

C．放出的光子的最大能量为12.75eV，最小能量是0.66eV

D．放出的光能够使逸出功为13.0eV的金属发生光电效应

5．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠．下列说法正确的是（       ）

A．这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短

B．这群氢原子能发出6种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小

C．这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应

D．金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60eV

6．如图为氢原子能级的示意图，现有大量处于n = 3激发态的氢原子，则下列说法正确的是（　　）

A．当这些氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出2种不同频率 的光子

B．用能量为0.76 eV的电子轰击，不能使这些氢原子向更高能级跃迁

C．这些氢原子能吸收能量为1.52 eV的光子后发生电离

D．用 n = 2能级跃迁到 n = 1 能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属不能发生光电效应

7．下列说法不正确的有（　　）

A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子

B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一

C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大

D．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小

8．以下说法中，不属于玻尔所提出的原子模型理论的是（ ）

A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做圆周运动，但不向外辐射能量

B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道分布是不连续的

C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子

D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率

9．金属钾的逸出功为2.21 eV，如图所示是氢原子的能级图，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是

A．2条 B．4条 C．5条 D．6条

10．下列说法中错误的是（　　）

A．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

B．给铁块加热，随着温度升高，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色

C．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色

D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，因此原子的光谱只有一些分立的亮线

11．下列说法正确的是（　　）

A．法拉第系统地总结了电磁规律的研究成果，建立经典电磁场理论

B．原子从高能级向低能级跃迁时要放出光子

C．爱因斯坦为了对黑体辐射进行理论解释，首先提出了量子观点

D．普朗克为了对黑体辐射进行理论解释，首先提出了量子观点，并提出光也是由一个个不可分割的能量子组成的

12．如图所示是氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向能级跃迁时释放的光子，则（　　）

A．6种光子中激发态跃迁到基态时释放的光子康普顿效应最明显

B．6种光子中有3种属于巴耳末系

C．若从能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从能级跃迁到能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应

D．使能级的氢原子电离至少要的能量

13．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征，下列认识不正确的是（　　）

A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象

B．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光

C．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为

D．用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子电离

14．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）

A．图（甲）：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，温度升高，物体辐射的紫光增强、辐射的红光减弱

B．图（乙）：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以氢原子发射光子的频率也是不连续的

C．图（丙）：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果发现了质子和中子

D．图（丁）：根据电子束通过铝箔的衍射图样，可以说明电子具有粒子性

15．如图所示为氢原子能级图，已知可见光的光子能量范围为：1.61eV~3.10eV。则下列关于氢原子能级跃迁的说法正确的是（　　）

A．大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出6种频率的可见光

B．大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光

C．从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线

D．处于能级的氢原子可以吸收红光发生电离

二、填空题（共4题）

16．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En=E1/n2，其中n=2，3，…，若要使氢原子从基态跃迁到激发态，则需吸收的光子能量至少为______；设某个氢原子的核外电子绕原子核做圆周运动，其轨迹半径为r，己知电子电量为-e，静电力常量为K，则该电子的动能为______。

17．经典理论的困难

（1）核式结构模型的成就：正确地指出了_____的存在，很好地解释了_____。

（2）经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的____，又无法解释原子光谱的____线状谱。

18．判断下列说法的正误。

（1）处于基态的氢原子可以吸收11eV的光子而跃迁到能量较高的激发态；______

（2）处于n=2激发态的氢原子可以吸收11eV的光子而发生电离；______

（3）处于低能级的原子只有吸收光子才能跃迁到激发态；______

（4）玻尔的原子模型成功地引入了量子化观念，是一种完美的原子结构模型；______

（5）玻尔的原子模型也具有局限性，因为它保留了过多的经典粒子的观念。______

19．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4题）

20．如图所示为氢原子的光谱。

（1）仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？

（2）阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？

21．如图所示为氢原子能级示意图，现有动能是E(eV)的某个粒子与处在基态的一个氢原子在同一直线上相向运动，并发生碰撞．已知碰撞前粒子的动量和氢原子的动量大小相等．碰撞后氢原子受激发跃迁到n＝5的能级．(粒子的质量m与氢原子的质量mH之比为k)求：

（1）碰前氢原子的动能；

（2）若有一群氢原子处在n＝5的能级，会辐射出几种频率的光？

（3）其中频率最高的光子能量多大？

22．一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，则：

(1)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多少电子伏？

(2)用(1)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多大？

23．紫光在真空中的波长为4.49×10－7 m，用它照射极限频率νc=4.62×1014 Hz的金属钾产生光电效应，发出的光电子照射处于激发态的氢原子，氢原子的能级如图所示，(h=6.63×10－34 J·s)求：

（1）紫光的频率是多少？光子的能量是多少？

（2）光电子的最大初动能为多少？

（3）经过光电子照射后，能否使处于某一激发态的氢原子电离，若能则n最小是多少？若不能请说明理由．

参考答案：

1．B

2．B

3．C

4．C

5．D

6．C

7．C

8．D

9．B

10．C

11．B

12．A

13．A

14．B

15．B

16．         

17．     原子核     α粒子散射实验     稳定性     分立

18．     ×     √     ×     ×     √

19．6

20．（1）从右至左，相邻谱线间的距离越来越小；（2）可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：，n=3，4，5，…

21．(1)kE(2)13.06 eV

22．(1)2.55eV　(2)铯；0.65eV

23．（1）6.68×1014 Hz；4.42×10－19J（2）1.37×10－19 J（3）n最小值为4