2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性4氫原子光譜和玻爾的原子模型課后習(xí)題含解析新人教版選擇性必修第三冊(cè)

PAGE4-氫原子光譜和玻爾的原子模型課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.氫是自然界中最簡(jiǎn)潔的元素,下列關(guān)于氫原子光譜的說法正確的是()A.氫原子光譜是連續(xù)譜B.氫原子光譜是氫原子的特性譜線C.經(jīng)典物理學(xué)可以說明氫原子光譜D.不同化合物中的氫的光譜不同解析氫原子光譜是線狀譜,不是連續(xù)譜,故A錯(cuò)誤;不同原子的原子光譜是不同的,氫原子光譜是氫原子的特性譜線,故B正確;經(jīng)典物理學(xué)不行以說明氫原子光譜的分立特征,故C錯(cuò)誤;不同化合物中的氫的光譜相同,氫原子光譜是氫原子的特性譜線,故D錯(cuò)誤。答案B2.(多選)由玻爾理論可知,下列說法中正確的是()A.電子繞核運(yùn)動(dòng)有加速度,就要向外輻射電磁波B.處于定態(tài)的原子,其電子做變速運(yùn)動(dòng),但它并不向外輻射能量C.原子內(nèi)電子的軌道可能是連續(xù)的D.原子的軌道半徑越大,原子的能量越大解析依據(jù)經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn),電子繞核運(yùn)動(dòng)有加速度,肯定會(huì)向外輻射電磁波,很短時(shí)間內(nèi)電子的能量就會(huì)消逝,與客觀事實(shí)相沖突,由玻爾假設(shè)可知選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確;原子軌道半徑越大,原子能量越大,選項(xiàng)D正確。答案BD3.(多選)光子的放射和汲取過程是()A.原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)要放出光子,放出光子的能量等于原子在始、末兩個(gè)能級(jí)的能量差B.原子不能從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷C.原子汲取光子后從低能級(jí)躍遷到高能級(jí),放出光子后從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)D.原子無論是汲取光子還是放出光子,汲取的光子或放出的光子的能量恒等于始、末兩個(gè)能級(jí)的能量差值解析由玻爾理論的躍遷假設(shè)知,原子處于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定,可自發(fā)地向低能級(jí)躍遷,以光子的形式放出能量,光子的汲取是光子放射的逆過程,原子在汲取光子后,會(huì)從較低能級(jí)向較高能級(jí)躍遷,但不管是汲取光子還是放射光子,光子的能量總等于兩能級(jí)之差,故選項(xiàng)C、D正確。答案CD4.一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的軌道自發(fā)地干脆躍遷到另一半徑為rb的軌道,已知ra>rb,則在此過程中()A.原子發(fā)出一系列頻率的光子B.原子要汲取一系列頻率的光子C.原子要汲取某一頻率的光子D.原子要輻射某一頻率的光子解析一個(gè)氫原子的核外只有一個(gè)電子,這個(gè)電子在某時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的軌道上,在某段時(shí)間,由某一軌道躍遷到另一軌道時(shí),可能的狀況只有一種,因?yàn)閞a>rb,所以電子是從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷,躍遷過程中要輻射光子,故D正確。答案D5.(多選)關(guān)于太陽(yáng)光譜,下列說法正確的是()A.太陽(yáng)光譜是汲取光譜B.太陽(yáng)光譜中的暗線,是太陽(yáng)光經(jīng)過太陽(yáng)大氣層時(shí)某些特定頻率的光被汲取后而產(chǎn)生的C.依據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線,可以分析太陽(yáng)的物質(zhì)組成D.依據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線,可以分析地球大氣層中含有哪些元素解析太陽(yáng)是一個(gè)高溫物體,它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽(yáng)大氣層時(shí),會(huì)被太陽(yáng)大氣層中的某些元素的原子汲取,從而使我們視察到的太陽(yáng)光譜是汲取光譜,所以分析太陽(yáng)光譜可知太陽(yáng)大氣層的物質(zhì)組成。答案AB6.(多選)設(shè)氫原子由n=3的狀態(tài)向n=2的狀態(tài)躍遷時(shí)放出能量為E、頻率為ν的光子。則氫原子()A.躍遷時(shí)可以放出或汲取能量為隨意值的光子B.由n=2的狀態(tài)向n=1的狀態(tài)躍遷時(shí)放出光子的能量大于EC.由n=2的狀態(tài)向n=3的狀態(tài)躍遷時(shí)汲取光子的能量等于ED.由n=4的狀態(tài)向n=3的狀態(tài)躍遷時(shí)放出光子的頻率大于ν解析原子躍遷時(shí)可以放出或汲取能量為特定值的光子,A錯(cuò);由n=2的狀態(tài)向n=1的狀態(tài)躍遷時(shí),能量比由n=3的狀態(tài)向n=2的狀態(tài)躍遷時(shí)要大,所以放出光子的能量大于E,B項(xiàng)正確;由n=2的狀態(tài)向n=3的狀態(tài)躍遷時(shí)汲取光子的能量等于由n=3的狀態(tài)向n=2的狀態(tài)躍遷時(shí)放出的能量E,C項(xiàng)正確;由n=4的狀態(tài)向n=3的狀態(tài)躍遷時(shí)放出光子的能量較小,所以頻率小于ν,D項(xiàng)錯(cuò)。答案BC實(shí)力提升1.甲、乙兩幅圖是氫原子的能級(jí)圖,圖中箭頭表示出核外電子在兩能級(jí)間躍遷的方向;在光電效應(yīng)試驗(yàn)中,分別用藍(lán)光和不同強(qiáng)度的黃光來探討光電流與電壓的關(guān)系,得出的圖像分別如丙、丁兩幅圖像所示。則甲、乙圖中,電子在躍遷時(shí)汲取光子的是哪幅圖?丙、丁圖中,能正確表示光電流與電壓關(guān)系的是哪幅圖?()A.甲、丙 B.乙、丙 C.甲、丁 D.乙、丁解析在躍遷中汲取光子,因此是從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷,故乙圖正確;丙、丁兩圖,頻率相同的光照耀金屬發(fā)生光電效應(yīng),光電子的最大初動(dòng)能相等,依據(jù)eUc=12mv答案D2.(2024廣東廣州二模)一種利用紅外線感應(yīng)限制的紫外線燈,人在時(shí)自動(dòng)切斷紫外線燈電源,人離開時(shí)自動(dòng)開啟紫外線燈殺菌消毒。已知紅外線的光子最高能量是1.61eV,紫外線的光子最低能量是3.11eV,如圖是氫原子能級(jí)示意圖,則大量氫原子()A.從n=2躍遷到低能級(jí)過程只可能輻射出紅外線B.從n=3躍遷到低能級(jí)過程不行能輻射出紅外線C.從n=4躍遷到低能級(jí)過程只可能輻射出紫外線D.從n=5躍遷到低能級(jí)過程不行能輻射出紫外線解析依據(jù)能級(jí)躍遷公式ΔE=Em-En可知,由于E21=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV>3.11eV,所以從n=2躍遷到低能級(jí)過程只可能輻射出紫外線,故A錯(cuò)誤;從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)過程中光子能量最小,由于E32=E3-E2=1.89eV>1.61eV,所以從n=3躍遷到低能級(jí)過程不行能輻射出紅外線,故B正確;由于E43=E4-E3=0.66eV<1.61eV,所以從n=4躍遷到低能級(jí)過程中可能輻射紅外線,故C錯(cuò)誤;由于E51=E5-E1=13.06eV>3.11eV,所以從n=5躍遷到低能級(jí)過程中可能輻射出紫外線,故D錯(cuò)誤。答案B3.已知?dú)湓庸庾V中巴耳末系第一條譜線Hα的波長(zhǎng)為656.47nm(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3×108m·s-1)。(1)試推算里德伯常量的值;(2)利用巴耳末公式求其中第四條譜線的波長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)光子的能量。解析(1)巴耳末系中第一條譜線對(duì)應(yīng)n=31λ1=R∞1R∞=365λ1=1.097×107m(2)