一、选择题
1. （ 09 · 全国卷Ⅰ · 16 ）
氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为1 =0.6328µm，2 =3.39µm，已知波长为1 的激光是氖原子在能级间隔为1E =1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用2E 表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则2E 的近似值为
（
）
A．10.50eV
B．0.98eV
C．0.53eV
D．0.36eV 解 析 ：
本 题 考 查 波 尔 的 原 子 跃 迁 理 论 . 根 据 ch E , , 可 知 当 , 6328 . 0 , 196 m ev E 当m 39 . 3 时,连立可知 ev E 36 . 02 。
2. （ 09 · 全国卷 Ⅱ · 18 ）氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在 1.62eV 到 3.11eV 之间。由此可推知, 氢原子
（
）
A. 从高能级向 n=1 能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短
B. 从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光均为可见光 C. 从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D. 从 n=3 能级向 n=2 能级跃迁时发出的光为可见光 解析：本题考查玻尔的原理理论. 从高能级向 n=1 的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为 9.20ev,不在 1.62eV 到 3.11eV 之间,A 正确.已知可见光子能量在 1.62eV到 3.11eV 之间从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光的能量 3.40ev，B 错. 从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于 3.11ev 的光的频率才比可见光高,C 错.从 n=3 到 n=2 的过程中释放的光的能量等于 1.89ev 介于 1.62 到 3.11 之间,所以是可见光 D 对。
3 3. . （ 09 · 四川 · 18 ）氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从 n＝4 的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光 a，从 n＝3 的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光 b，则
（
）
A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 射线 B.氢原子从 n＝4 的能级向 n＝3 的能级跃迁时会辐射出紫外线 C.在水中传播时，a 光较 b 光的速度小 D.氢原子在 n＝2 的能级时可吸收任意频率的光而发生电离
4 4. . （ 2008 · 广东物理 ·6 6) )有关氢原子光谱的说法正确的是
（
）
A．氢原子的发射光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特点频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
5 5. . （ 2008 · 山东理综 ·1 1) )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。若一群氢原于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。
6 6. . （ 07 · 广东 A A 卷 ·2 2 ）如图所示为氢原子的四个能级，其中 E 1 为基态，若氢原子 A 处于激发态 E 2 ，氢原子 B处于激发态 E 3 ，则下列说法正确的是
(
) A．原子 A 可能辐射出 3 种频率的光子 B．原子 B 可能辐射出 3 种频率的光子 C．原子 A 能够吸收原子 B 发出的光子并跃迁道能级 E 4 D．原子 B 能够吸收原子 A 发出的光子并跃迁道能级 E 4
7 7. .( (7 07 江苏· ·4 4) )
μ 子与氢原子核（质子）构成的原子称为 μ 氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用。图为 μ 氢原子的能级示意图。假定光子能量为 E 的一束光照射容器中大量处于 n＝2 能级的 μ 氢原子，μ 氢原子吸收光子后，发出频率为 γ 1 、γ 2 、γ 3 、γ 4 、γ 5 、和 γ 6 的光，且频率依次增大，则 E 等于
（
）
A．h（γ 3 －γ 1 ）
B．h（γ 5 ＋γ 6 ）
C．hγ 3
D．hγ 4
8 8. . （ 07 · 全国理综 Ⅰ · 19 ）用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观
测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原
来增加了 5 条。用△n 表示两次观测中最高激发态的量子数 n 之差，E 表示调高后电
子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n 和 E 的可能值为
（
）
A．△n＝1，13.22 eV＜E＜13.32 eV B．△n＝2，13.22 eV＜E＜13.32 eV C．△n＝1，12.75 eV＜E＜13.06 eV D．△n＝2，12.72 eV＜E＜13.06 eV 9 9. . （ 07 · 全国理综 Ⅱ · 18 ）氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发生三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为 λ 1 和 λ 2 ，且 λ 1 ＞λ 2 ，则另一个波长可能是
（
）
A．λ 1 ＋λ 2
B．λ 1 －λ 2
C．1 21 2
D．1 21 2 1 10 0. . （ 07 · 重庆理综 · 13 ）可见光光子的能量在 1.61 eV~3.10 eV 范围内.若氢原
子从高能级跃迁到量子数为 n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级
图可判断 n 为
（
）
A．1
B．2
C．3
D．4 1 11 1. . （ 06 · 江苏 ·4 4 ）氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为－2529.6 －632.4 －281.1 －158.1 －101.2 0 1 2 3 4 5 ∞ n E/eV －13.60
－1.51 －0.85 －0 1 2 3 4 ∞ n E/eV －0.54 －3.40 －1.50 －0.85 －0.38 －0.28 1 2 3 4 5 6 7 n E/e－13.6
1.62eV～3.11eV.下列说法错误的是
（
）
A．处于 n = 3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发
生电离 B．大量氢原子从高能级向 n = 3 能级跃迁时，发出的光具有显
著的热效应
C．大量处于 n = 4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 6
种不同频率的光
D．大量处于 n = 4 是能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 3 种不同频率的可见光 12. . （ 05 ·全国Ⅱ· 17 ）图中画出了氢原子的 4 个能级，并注明了相应的能量 E。
处在 n=4 的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光
波。已知金属钾的逸出功为 2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出 光电子的总共有
（
）
A．二种
B．三种
C．四种
D．五种 13. . （ 07 · 海南 · 19 ）模块 3－5 试题
⑴氢原子第 n 能级的能量为1n2EEn ，其中 E 1 是基态能量。而 n＝1，2，…。若一氢原子发射能量为1316E
的光子后处于比基态能量高出134E 的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？
⑵一速度为 v 的高速 α 粒子（42 He ）与同方向运动的氖核（2010 Ne ）发生弹性正碰，碰后 α 粒子恰好静止。
求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）
答案
⑴设氢原子发射光子前后分别位于第 l 与第 m 能级，依题意有：
1 112 2316E EEl m
11 1234EE Em
解得：m＝2
l＝4 ⑵设碰撞前后氖核速度分别为 v 0 、v Ne ，由动量守恒与机械能守恒定律得：
α Ne 0 Ne Nem v m v m v
2 2 2α Ne 0 Ne Ne1 1 12 2 2m v m v m v
且：
αNe15mm
解得：
Ne α0Ne22 5m mv v vm
n E n /eV 0 -0.85 -1.51 -3.4 -13.6 ∞ 4 3 2 1
Ne αNeNe35m mv v vm
14. . （ 07 · 山东理综 · 38）
）（物理 3－5）人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程。请按要求回答下列问题。
⑴卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。
①__________________________________________________________ ②__________________________________________________________ 在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，右图
为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名
称和一种用途。________________________________________。
⑵在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与21 H 核碰撞减速，在石墨中与126 C 核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？ 答案：⑴卢瑟福提出了原子的核式结构模型（或其他成就）
玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱（或其他成就）
查德威克发现了中子（或其他成就）。
⑵设中子质量为 m n ，靶核质量为 m 由动量守恒定律：m n v 0 ＝m n v 1 +mv 2 由能量守恒定律：22212121mv v m n
解得：
0 1vm mm mvnn
在重水中靶核质量：
m H ＝2 m n 0 0 131v vm mm mvH nH nH
在石墨中靶核质量：
m c ＝12 m n
0 0 1311 vvm mm mvc nc nC
与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好。
15. . （ 05 ·广东· 13）
）（1）如图所示，氢原子从 n>2 的某一能通级跃迁到 n=2 的能级，
n=4
n=3
n=2
n=1
-1.51eV
-0.85eV
-13.60eV
-3.40eV
1 2 3 4 ∞
n
- 13.6 - 3.4 - 1.51 - 0.85 0 E/eV 辐射出能量为 2.55eV 的光子，问最少要给基态的氢原子最少提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后氢原子可能的辐射跃迁图
16. . （江苏省九名校 7 2007 年第二次联考）光子能量为 E 的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于 n=3 的能级）， 氢原子吸收光子后，能发出频率为 v 1 、v 2 、v 3 、v 4 、v 5 、v 6 的六种光谱线，且 v 1 ＜v 2 ＜v 3 ＜v 4 ＜v 5 ＜v 6 ，则 E 等于（
）
A．h v 1
B．h v 6
C．h（v 6 -v 1 ）
D．h（v 1 +v 2 +v 3 +v 4 +v 5 +v 6 ）
1 17 7. . （ 2008 年镇江市2 2 月调研）氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，一条红色、一条蓝色、两条紫色，它们分别是从 n = 3、4、5、6 能级向 n = 2 能级跃迁时产生的，则
（
C
）
A.红色光谱是氢原子从 n = 6 能级向 n = 2 能级跃迁时产生的 B.蓝色光谱是氢原子从n = 6能级或 n = 5能级向 n = 2能级跃迁时产生的 C.若从 n = 6 能级向 n = 1 能级跃迁时，则能够产生紫外线 D.若原子从 n = 6 能级向 n = 1 能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则原子从 n = 6 能级 向 n = 2 能级跃迁时将可能使该金属发生光电效应
1 18 8. . （北京朝阳区 8 2008 年二模）如图所示，1、2、3、4 为玻尔理论中氢原子最低的四个能级。处在 n=4 能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能发出若干种频率不同的光子，在这些光中，波长最长的是
（
）
A．n=4 跃迁到 n=1 时辐射的光子 B．n=4 跃迁到 n=3 时辐射的光子 C．n=2 跃迁到 n=1 时辐射的光子 D．n=3 跃迁到 n=2 时辐射的光子
1 19 9. . （北京东城区 8 2008 年一模）右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. 这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从 n=3 跃迁到 n=2 所发出的光波长
最短 B. 这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从 n=3 跃迁到 n=1 所发出的光频率最高
C. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为 11.11eV D. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为 9.60eV 20. . （南通市 8 2008 届第三次调研）下列说法正确的是
A．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性 B．α 粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径 C．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小 D．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定
玻璃砖 b 光束 a 2 21 1 、（北京朝阳区 8 2008 届期末考）如图所示，1、2、3、4 为波尔理论中氢原子最低的四个能级，当处于 n=4 能量状态的氢原子向较低能级跃迁时，发出的光子的能量有：
（
）
① 13.6eV
②12.09 eV
③10.2 eV
④3.4 eV A．①②
B。②③
C。③④
D。
①④ 2 22 2. . （北京石景山区 8 2008 年一模）氢原子发出 a、b 两种频率的光，经平行玻璃砖折射后的光路如图所示。若 a 光是由能级 n=4 向 n=1 跃迁时发出的，则 b 光可能是
（
）
A．从能级 n=5 向 n=1 跃迁时发出的 B．从能级 n=3 向 n=1 跃迁时发出的 C．从能级 n=5 向 n=2 跃迁时发出的 D．从能级 n=3 向 n=2 跃迁时发出的
1 2 3 4 ∞
n
－－3.4 －－0 E/eV