2020-2021学年高中物理-第2章-原子结构-3-玻尔的原子模型课时练习鲁科版选修3-5.doc

2020-2021学年高中物理 第2章 原子结构 3 玻尔的原子模型课时练习鲁科版选修3-5

2020-2021学年高中物理 第2章 原子结构 3 玻尔的原子模型课时练习鲁科版选修3-5

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姓名：

- 7 -

玻尔的原子模型
(25分钟·60分)
一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)
1.(多选)关于玻尔的原子模型,下述说法中正确的有 (　　)
A.它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说
B.它发展了卢瑟福的核式结构学说
C.它完全抛弃了经典的电磁理论
D.它引入了普朗克的量子理论
【解析】选B、D。玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁,故A错误,B正确;它的成功就在于引入了量子化理论,缺点是被过多的引入经典力学所困,故C错误,D正确。
2.氢原子能级图的一部分如图所示,a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径,设在a、b、c三种跃迁过程中,放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc,则 (　　)

A.λb=λa+λc　　　　　　　　B.λb=λaλc
C.=+ D.Eb=Ea-Ec
【解析】选C。因为Em-En=hν,知Eb=Ea+Ec,所以:=+即:=+,故C正确;A、B、D错误。
3.(多选)如图所示为氢原子的能级图,A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子,其中 (　　)

A.频率最大的是B B.波长最长的是C
C.频率最大的是A D.波长最长的是B
【解析】选A、B。由ΔE=hν=h可知,B频率最大,C波长最长。
4.处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有 (　　)
A.1种　　　　　　　　　　 B.2种
C.3种 D.4种
【解析】选C。对于处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有3种,选项C正确。
5.(多选)有一群氢原子处于量子数n=4的激发态,当它们跃迁时 (　　)

A.有可能放出6种能量的光子
B.从n=4向n=1跃迁能级差最大,光子的波长最长
C.由n=4向n=3跃迁能级差最小,光子的波长最长
D.由n=4向n=3跃迁能级差为0.66 eV
【解析】选A、C、D。一群氢原子向低能级跃迁满足数学组合公式=6种,知这群氢原子最多能发出6种频率的光,故A正确。因为放出的光子能量满足hν= Em-En,知从n=4能级跃迁到n=1能级发出光的频率最大,由c=λν知其波长最短,故B错误。由ΔE43=E4-E3=0.66 eV,从n=4能级跃迁到n=3能级发出光的频率最小,由c=λν知其波长最长,故C、D均正确。故选A、C、D。
6.(2020·泉州高二检测)按照玻尔理论,氢原子从能级A跃迁到能级B时,释放频率为ν1的光子;氢原子从能级B跃迁到能级C时,吸收频率为ν2的光子,且ν1>ν2,则氢原子从能级C跃迁到能级A时,将 (　　)
A.吸收频率为ν2-ν1的光子
B.吸收频率为ν1-ν2的光子
C.吸收频率为ν2+ν1的光子
D.释放频率为ν1+ν2的光子
【解析】选B。从A跃迁到B时有EA-EB=hν1;从B跃迁到C时有EC-EB=hν2。两式相减得EC-EA=h(ν2-ν1)。由于ν1>ν2,所以从C跃迁到A将吸收频率为ν1-ν2的光子,故B正确。
二、非选择题(本题共2小题,共24分)
7.(12分)氢原子从能级A跃迁到能级B时,辐射出波长为λ1的光子,从能级A跃迁到能级C时,辐射出波长为λ2的光子。若λ1>λ2,则氢原子从能级B跃迁到能级C时,将吸收还是辐射光子?光子的波长为多少?
【解析】h=EA-EB,h=EA-EC,则原子从能级B跃迁到能级C时,EB-EC=h-h。因为λ1>λ2,故EB-EC>0,则辐射光子,由h=h-h,得λ=。
答案:辐射　
8.(12分)已知氢原子的基态能量为-13.6 eV,核外电子的第一轨道半径为0.53×10-10 m,电子质量me=9.1×10-31 kg,电荷量为1.6×10-19 C,则电子跃迁到第三轨道时,氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各为多大?
【解题指南】解答本题应把握以下三点:
(1)构建核外电子绕核做匀速圆周运动的模型。
(2)用力学的规律和方法求解。
(3)计算中取离核无限远处的电势能为零,原子的总能量为负值。
【解析】氢原子的能量
E3== eV≈-1.51 eV
电子在第三轨道运动时的半径为
r3=n2r1=32r1=9r1 ①
电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供,有
= ②
由①②,可得电子的动能为
Ek3=m=
= eV
≈1.51 eV
由于E3=Ek3+Ep3,故电子的电势能为
Ep3=E3-Ek3=-1.51 eV-1.51 eV=-3.02 eV。
答案:-1.51 eV　1.51 eV　-3.02 eV
(15分钟·40分)
9.(6分)如图所示为氢原子的能级图。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时,辐射光子a;当氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时,辐射光子b,则下列判断正确的是 (　　)

A.光子a的能量大于光子b的能量
B.光子a的波长小于光子b的波长
C.光子a的频率小于光子b的频率
D.b光比a光更容易发生衍射现象
【解析】选C。氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级发射的光子能量hνa=E4-E2 =(-0.85+3.4) eV=2.55 eV,从n=3的能级跃迁到n=1的能级发射的光子能量hνb=E3-E1=(-1.51+13.6) eV=12.09 eV,显然选项A错误,C正确;因λ=,故λa>λb,选项B、D均错误。
10.(6分)(多选)设氢原子由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出能量为E、频率为ν的光子。则氢原子 (　　)

A.跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子
B.由n=2的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量大于E
C.由n=2的状态向n=3的状态跃迁时吸收光子的能量等于E
D.由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的频率大于ν
【解题指南】解答此题需明确:
(1)能级间跃迁辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差,即hν=Em-En。
(2)能级差越大,吸收或辐射的光子能量越大。
【解析】选B、C。跃迁时辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差,A错误;因为n=2和n=1间的能级差大于n=3和n=2间的能级差,则由n=2的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量大于E,B正确;两能级间跃迁时吸收或辐射光子的能量相等,都等于能级差E,C正确;因为n=4和n=3间的能级差小于n=3和n=2间的能级差,所以由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的频率小于ν,D错误。故选B、C。
11.(6分)氢原子的能级图如图所示,不同色光的光子能量如表所示。

色光
红
橙
黄
绿
蓝—靛
紫
光子能量
范围(eV)
1.61～
2.00
2.00～
2.07
2.07～
2.14
2.14～
2.53
2.53～
2.76
2.76～
3.10
一群处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内只有1条,其颜色为 (　　)
A.红色　　B.黄色　　C.绿色　　D.蓝—靛
【解析】选A。如果激发态的氢原子处于第二能级,能够发出10.2 eV的光子,不属于可见光;如果激发态的氢原子处于第三能级,能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV 的三种光子,只有1.89 eV属于红色可见光;如果激发态的氢原子处于第四能级,能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子,1.89 eV和2.55 eV属于可见光,1.89 eV的光子为红光,2.55 eV的光子为蓝-靛。则由题意,由于一群处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内只有1条,则一定对应着从第三能级到低能级的跃迁,其可见光的颜色为红光,故选A。
12.(22分)氢原子基态能量E1=-13.6 eV,电子绕核做圆周运动的半径r1=0.53× 10-10 m。求氢原子处于n=4激发态时:
(1)原子系统具有的能量。
(2)电子在n=4轨道上运动的动能。(已知能量关系En=,半径关系rn=n2r1,k= 9.0×109 N·m2/C2,e=1.6×10-19 C)
(3)若要使处于n=2轨道上的氢原子电离,至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子?(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)
【解析】(1)根据能级关系En=
则有:E4== eV=-0.85 eV
(2)因为电子的轨道半径r4=42r1
根据库仑引力提供向心力,得:k=m
所以,Ek4=m== J≈0.85 eV
(3)要使n=2能级的氢原子电离,据玻尔理论得,发出的光子的能量为:hν=0-
解得:ν ≈8.21×1014 Hz
答案:(1)-0.85 eV　 (2)0.85 eV　 (3)8.21×1014 Hz