2024-2025學(xué)年高中物理第十八章4玻爾的原子模型練習(xí)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE64玻爾的原子模型基礎(chǔ)鞏固1.(多選)由玻爾理論可知,下列說法正確的是()A.電子繞核運(yùn)動有加速度,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,但它并不向外輻射能量C.原子內(nèi)電子的可能軌道是不連續(xù)的D.原子發(fā)生躍遷時,輻射或汲取光子的能量等于兩個軌道的能量差答案:BCD2.(多選)原子的能量量子化現(xiàn)象是指()A.原子的能量是不行以變更的B.原子的能量與電子的軌道無關(guān)C.原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的D.原子具有分立的能級解析:正確理解玻爾理論中的量子化概念是解題的關(guān)鍵。依據(jù)玻爾理論,原子處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,這些能量值稱為能級,原子不同的能量狀態(tài)對應(yīng)不同的軌道,故選項(xiàng)C、D正確。答案:CD3.處于n=3能級的大量氫原子,向低能級躍遷時,輻射光的頻率有()A.1種 B.2種 C.3種 D.4種解析:氫原子能級躍遷如圖所示:氫原子可從第3能級躍遷至第2能級,從第2能級躍遷至第1能級,或從第3能級干脆躍遷至第1能級,共輻射3種不同頻率的光子。答案:C4.(多選)對于基態(tài)氫原子,下列說法正確的是()A.它能汲取10.2eV的光子B.它能汲取11eV的光子C.它能汲取14eV的光子D.它能汲取具有11eV動能的電子的部分動能解析:10.2eV剛好是氫原子n=1和n=2兩能級能量之差,而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)間的能量之差,因而選項(xiàng)A正確,B錯誤;基態(tài)氫原子能汲取14eV的光子而被電離,且電離后的自由電子獲得0.4eV的動能,故選項(xiàng)C正確;基態(tài)氫原子也能汲取具有11eV動能的電子一部分動能(10.2eV)而躍遷到n=2的定態(tài),使與之作用的電子剩余0.8eV的動能,可見選項(xiàng)A、C、D正確。答案:ACD5.依據(jù)玻爾理論,某原子從能量為E的軌道躍遷到能量為E'的軌道,輻射出波長為λ的光。以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,E'等于()A.E-hBC.E-hD解析:釋放的光子能量為hν=hcλ,所以E'=E-h答案:C6.處于基態(tài)的氫原子在某單色光束照耀下,只能發(fā)出頻率分別為ν1、ν2、ν3的三種光,且ν1<ν2<ν3,則該照耀光的光子能量為()A.hν1 B.hν2C.hν3 D.h(ν1+ν2+ν3)解析:處于基態(tài)的氫原子汲取光子的能量躍遷到激發(fā)態(tài)后,能且只能向外輻射三種頻率的光,由此可推出該激發(fā)態(tài)為第3軌道,因ν1<ν2<ν3,則可斷定hν1為第3軌道向第2軌道躍遷時釋放出的能量,hν2為第2軌道向第1軌道躍遷時釋放的能量,hν3為第3軌道向第1軌道躍遷時釋放的能量。那么從第1軌道向第3軌道躍遷須要汲取hν3的能量,故選項(xiàng)C正確。答案:C7.氫原子的能級示意圖如圖所示,不同色光的光子能量如下表所示。色光紅橙黃綠藍(lán)—靛紫光子能量范圍/eV1.61~2.002.00~2.072.07~2.142.14~2.532.53~2.762.76~3.10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子,放射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條,其顏色分別為()A.紅、藍(lán)—靛 B.黃、綠C.紅、紫 D.藍(lán)—靛、紫解析:依據(jù)玻爾理論,假如激發(fā)態(tài)的氫原子處于其次能級,只能夠發(fā)出10.2eV的光子,不屬于可見光范圍,假如激發(fā)態(tài)的氫原子處于第三能級,能夠發(fā)出12.09eV、10.2eV、1.89eV的三種光子,只有1.89eV的光子屬于可見光;假如激發(fā)態(tài)的氫原子處于第四能級,能夠發(fā)出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的六種光子,1.89eV和2.55eV的光子屬于可見光,1.89eV的光子為紅光,2.55eV的光子為藍(lán)—靛,所以選項(xiàng)A正確。答案:A8.(多選)圖中畫出了氫原子的4個能級,并注明白相應(yīng)的能量En。用下列幾種能量的光子照耀處于基態(tài)的氫原子,能使氫原子發(fā)生躍遷或電離的是()A.9eV的光子 B.12eV的光子C.10.2eV的光子 D.15eV的光子答案:CD9.氫原子處于基態(tài)時,原子的能量為E1=-13.6eV,問:(1)氫原子在n=4的定態(tài)時,可放出幾種不同頻率的光子?(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照耀此原子?解析:(1)如圖所示,可放出6種不同頻率的光子。(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離,就是要使氫原子的電子獲得能量脫離原子核的引力束縛,則hν≥E∞-E1=13.6eV=2.176×10-18J得ν≥E∞-E1h=2.176×答案:(1)6種(2)3.28×1015Hz實(shí)力提升1.依據(jù)玻爾的氫原子理論,電子在各條可能軌道上運(yùn)動的能量是指()A.電子的動能B.電子的電勢能C.電子的電勢能與動能之和D.電子的動能、電勢能和原子核能之和解析:依據(jù)玻爾理論,電子繞核在不同軌道上做圓周運(yùn)動,庫侖引力供應(yīng)向心力,故電子的能量指電子的總能量,包括動能和電勢能,所以選項(xiàng)C是正確的。答案:C2.(多選)氫原子能級圖如圖所示,a、b、c分別表示原子在不同能級之間躍遷時發(fā)出的三種光子,設(shè)在躍遷過程中,放出a、b、c光子的能量和波長分別是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc,若a光恰能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則()A.λa=λb+λcB.C.Eb=Ea+EcD.c光也能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)解析:Ea=E2-E1,Eb=E3-E1,Ec=E3-E2,故Eb=Ea+Ec,C項(xiàng)正確;又因?yàn)镋=hν=hcλ,故1λb=1λa+1λc,A答案:BC3.(多選)已知金屬鈣的逸出功為2.7eV,氫原子的能級圖如圖所示,一群氫原子處于量子數(shù)n=4能級狀態(tài),則()A.氫原子可能輻射6種頻率的光子B.氫原子可能輻射5種頻率的光子C.有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)D.有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)解析:從n=4能級躍遷可能產(chǎn)生的光子為6種,選項(xiàng)A正確。若產(chǎn)生光電效應(yīng),則光子的能量須要大于2.7eV,此時只有第4能級躍遷到第1能級、第3能級躍遷到第1能級、第2能級躍遷到第1能級3種頻率的光子,選項(xiàng)C正確。答案:AC4.(多選)氫原子能級如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時,輻射光的波長為656nm。以下推斷正確的是()A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時,輻射光的波長大于656nmB.用波長為325nm的光照耀,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級C.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長為633nm的光照耀,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級解析:由hcλ=E2-E1及氫原子能級關(guān)系可知,從波長325nm光子能量小于波長122nm光子能量,不能使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級,選項(xiàng)B錯誤。一群處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時最多有3種可能,因此最多產(chǎn)生3種譜線。選項(xiàng)C正確。從n=3躍遷到n=2時輻射光的波長λ=656nm,所以,只有當(dāng)入射光波長為656nm時,才能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級。選項(xiàng)D正確。答案:CD5.★(多選)依據(jù)玻爾理論,氫原子核外電子在n=1和n=2的軌道上運(yùn)動時,其運(yùn)動的()A.軌道半徑之比為1∶4 B.動能之比為4∶1C.速度大小之比為4∶1 D.周期之比為1∶8解析:玻爾的原子理論表明:氫原子核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動,其向心力由原子核對它的庫侖引力供應(yīng)。因?yàn)閞n=n2r1,所以r1∶r2=1∶4。由mvn2rn由電子運(yùn)動的速度vn=ekmrn,得v1∶v2=2∶1;由電子繞核做圓周運(yùn)動的周期Tn=2πrn答案:ABD6.氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道的過程中()A.原子要汲取光子,電子的動能增大,原子的電勢能增大B.原子要放出光子,電子的動能減小,原子的電勢能減小C.原子要汲取光子,電子的動能增大,原子的電勢能減小D.原子要汲取光子,電子的動能減小,原子的電勢能增大解析:依據(jù)玻爾理論,氫原子核外電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上能量較大,必需汲取肯定能量的光子后,電子才能從離核較近的軌道躍遷到離核較遠(yuǎn)的軌道,故B錯誤。氫原子核外電子繞核做圓周運(yùn)動,由原子核對電子的庫侖力供應(yīng)向心力,得ke2r2=mv2r,又Ek=12mv2,所以Ek=ke答案:D7.氫原子的能級如圖所示。原子從能級n=3向n=1躍遷所放出的光子,正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)。有一群處于n=4能級的氫原子向較低能級躍遷時所發(fā)出的光照耀該金屬。求該金屬的截止頻率和產(chǎn)生光電子最大初動能的最大值(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。解析:E3-E1=hνc,解得νc=2.9×1015Hz,n=4向n=1躍遷所放出的光子照耀金屬產(chǎn)生光電子的最大初動能最大,依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=(E4-E1)-(E3-E1),得Ek=0.66eV。答案:2.9×1015Hz0.66eV8.★氫原子能級示意圖如圖所示,現(xiàn)有每個電子的動能都是Eke=12.89eV的電子束與處在基態(tài)的氫原子束射入同一區(qū)域,使電子與氫原子發(fā)生迎頭正碰。已知碰撞前一個電子與一個原子的總動量為零。碰撞后氫原子受激發(fā),躍遷到n=4的能級。求碰撞后一個電子和一個受激氫原子的總動能。已知電子的質(zhì)量me與氫原子