2019高中物理第十八章课时4玻尔的原子模型（对点练巩固练）（含解析）新人教版.docx

课时4玻尔的原子模型一、选择题1(多选)关于玻尔的原子模型，下面说法正确的是()A原子可以处于连续的能量状态中B原子的能量状态不可能是连续的C原子的核外电子在轨道上运动时，要向外辐射能量D原子的核外电子在轨道上运动时，不向外辐射能量答案BD解析原子的轨道是量子化的，其能量值也是量子化的；原子在某一状态时，电子的轨道是确定的。电子在定态轨道上运动，不会发生电磁辐射。故选B、D。2仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是()A氢原子只有几个能级B氢原子只能发出平行光C氢原子有时发光，有时不发光D氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的答案D解析光谱中的亮线对应不同频率的光，“分离的不连续的亮线”对应着不同频率的光，B、C错误。氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足h，能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，A错误，D正确。3氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大答案D解析根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错误；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：km，又Ekmv2，所以Ek。由此式可知：电子离核越远，即r越大时，电子的动能越小，故A、C错误；由r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D正确。4(多选)下列与玻尔理论有直接关系的叙述中，正确的是()A电子绕原子核运动，但并不向外辐射能量，这时原子的状态是稳定的B原子的一系列能量状态是不连续的C原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态时，吸收或放出某一频率的光子D氢原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核旋转答案ABC解析A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念，而D项为卢瑟福提出的核式结构模型。5根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A若氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hEnB电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为，则其发光的频率也是C一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道，已知rarb，则此过程原子要辐射某一频率的光子D氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁答案C解析原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，与En不同，故A错误；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错误；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错误。6如图所示，为氢原子的能级图，若用能量为10.5 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子()A能跃迁到n2的激发态上去B能跃迁到n3的激发态上去C能跃迁到n4的激发态上去D以上三种说法均不对答案D解析用能量为10.5 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，从能级差可知，若氢原子跃迁到某一能级上，则该能级的能量为10.5 eV13.6 eV3.1 eV，根据氢原子的能级图可知，不存在3.1 eV的能级，因此氢原子无法发生跃迁。7光子能量为E的一束光照射容器中的氢(设氢原子处于n3的能级)，氢原子吸收光子后，能发出频率为1，2，3，4，5，6的六种光谱线，且123456，则E等于()Ah1Bh6Ch(6h1)Dh(123456)答案A解析根据题意知，光子吸收的能量等于n3和n4之间的能级差，氢原子吸收光子后，能发出频率为1，2，3，4，5，6的六种光谱线，且12345b，在此过程中()A原子要发出一系列频率的光子B原子要吸收一系列频率的光子C原子要发出某一频率的光子D原子要吸收某一频率的光子答案C解析氢原子从高能级向低能级跃迁，而且直接跃迁，故原子要发出某一频率的光子，故仅C正确。12.如图所示为氢原子的能级示意图的一部分，一群氢原子处于n3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2.49 eV的某金属，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n3跃迁到n2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n3跃迁到n2所发出的光频率最高C该金属表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11 eVD该金属表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 eV答案D解析一群氢原子处于n3的激发态，可能发出3种不同频率的光，因为n3和n1间能级差最大，所以从n3跃迁到n1发出的光的频率最高，波长最短，故A、B错误；n3和n1间能级差最大，为1.51 eV(13.60 eV)12.09 eV，根据光电效应方程EkmhW0得最大动能为Ekm12.09 eV2.49 eV9.60 eV，故C错误，D正确。13(多选)欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是()A用10.2 eV的光子照射B用11 eV的光子照射C用14 eV的光子照射D用11 eV的电子碰撞答案ACD解析此题容易在使处于基态氢原子受激发的方式上认识不全面而导致错误。由氢原子能级图算出只有10.2 eV为第2能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收10.2 eV的光子后将跃迁到第一激发态，而大于13.6 eV的光子能使氢原子电离，原子还可吸收电子的能量而被激发或电离，由于电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于两能级的能量差值，即可使原子发生能级跃迁或电离。故选A、C、D。14如图为氢原子能级的示意图，现在大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是()A最容易表现出衍射现象的光是由n4能级跃迁到n1能级产生的B频率最小的光是由n2能级跃迁到n1能级产生的C这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应答案D解析波长越长，频率越低，能量越小的光子，越容易表现出衍射现象，应该是从n4跃迁到n3能级产生的，A、B错误。总共可辐射N6种不同频率的光，C错误。从n2能级跃迁到n1能级时，辐射的光子能量E3.4 eV(13.6 eV)10.2 eV，大于金属铂的逸出功，D正确。15用频率为0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为1、2、3的三条谱线，且321则()A023，则()A被氢原子吸收的光子的能量为h1B被氢原子吸收的光子的能量为h2C123Dh1h2h3答案ACD解析氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子，说明氢原子从基态跃迁到了第三能级，从第三能级跃迁到第一能级的光子能量最大，为h1，从第二能级跃迁到第一能级的光子能量比从第三能级跃迁到第二能级的光子能量大，其能级跃迁图如图所示。由能量守恒可知，氢原子吸收了能量为h1的光子，且关系式h1h2h3，123正确，故正确选项为A、C、D。22已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En，其中n2,3，且h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A B C D答案C解析由En知，第一激发态的能量为E2，又，得，故C正确，A、B、D错误。23(多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n2能级跃迁时产生的。四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是()A红色光谱是氢原子从n3能级向n2能级跃迁时产生的B蓝色光谱是氢原子从n6能级或n5能级直接向n2能级跃迁时产生的C若氢原子从n6能级直接向n1能级跃迁，则能够产生紫外线D若氢原子从n6能级直接向n1能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n6能级直接向n2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应答案AC解析一群氢原子从n为3、4、5、6的能级直接向n2能级跃迁时产生的四条谱线中，红光的频率最低，即是氢原子从n3能级向n2能级跃迁时产生的，A正确；蓝色光谱的频率是第二低的，是从n4能级直接向n2能级跃迁时产生的，B错误；若氢原子从n6能级直接向n1能级跃迁，产生光的能量比紫光能量大，所以能够产生紫外线，C正确；若氢原子从n6能级直接向n1能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n6能级直接向n2能级跃迁时所产生的辐射一定不能使该金属发生光电效应，D错误。二、非选择题24在氢原子模型中，若已知电子的质量为m，电荷量为e，氢原子在基态时轨道半径为r1，试问：(静电力常量为k)(1)电子在基态上运行时的动能Ek1_；(2)已知原子内电子与原子核间的电势能满足关系Epk，则氢原子在基态时的电势能Ep1_，其总能量E1_；(3)若氢原子激发态的轨道半径和基态的轨道半径满足关系rnn2r1，则氢原子在激发态时的总能量En_E1；(4)随着氢原子能级值n的增加，其动能Ek将_，势能Ep将_，总能量E将_。(均填“增大”或“减小”)答案(1)(2)(3)(4)减小增大增大解析(1)由经典电磁理论：电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢原子核对电子的库仑力：m，可得Ek1mv2。(2)氢原子在基态时的电势能Ep1k，总能量E1Ek1Ep1。(3)E2Ek2Ep2，同理可推出EnEknEpn，因rnn2r1可得En。(4)随着氢原子能级值增加，电子远离氢原子核，因此，库仑力做负功，势能增大，动能减小，总能量增大。25氢原子基态能量E113.6 eV，当氢原子处于n5激发态时，求：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它跃迁到该激发态？(2)一群该激发态的氢原子向低能级跃迁，辐射的光子频率最多有多少种？请画出所有可能的跃迁方式；其中最低频率为多少？最高频率为多少？(3)若已知某金属的极限频率为6.001014 Hz，今用一群处于n5的激发态的氢原子发射的光照射该金属，试通过计算说明有几条谱线可使该金属发生光电效应？(4)若要使该激发态的氢原子恰好发生电离，则应用多长波长的光照射？答案(1)13.06 eV(2)10种跃迁方式见解析图7.51013 Hz3.151015 Hz(3)6条(4)2.30106 m解析(1)氢原子由基态跃迁到n5的激发态时，由玻尔理论，氢原子吸收的能量EE5E10.54 eV(13.6) eV13.06 eV。(2)一群处于n5激发态的氢原子向低能级跃迁，辐射的光子频率最多为C10(种)，如图所示。最低能量为EE5E40.54 eV(0.85) eV0.31 eV4.961020 J由Ehmin所以min0.751014 Hz7.51013 Hz辐射的光子的最高频率为maxmax Hz3.151015 Hz。(3)该金属的极限频率为6.001014 Hz则该金属的逸出功W0 eV2.49 eV。由图可知，n5跃迁到n1，EE5E113.6 eV0.54 eV2.49 eV(能发生光电效应)由n5跃迁到n2，EE5E23.4 eV0.54 eV2.86 eV2.49 eV(能发生光电效应)由n5跃迁到n3，EE5E31.51 eV0.54 eV0.97 eV2.49 eV(不能发生光电效应)由n5跃迁到n4，EE5E40.54 eV0.85 eV2.49 eV(能发生光电效应)由n4跃迁到n2，E3.4 eV0.85 eV2.55 eV2.49 eV(能发生光电效应)由n4跃迁到n3，E1.51 eV0.85 eV2.49 eV(能发生光电效应)由n3跃迁到n2，E3.40 eV1.51 eV1.89 eV2.49 eV(能发生光电效应)综上所述，共有6条谱线可使该发生光电效应。(4)若要使该激发态的氢原子恰好发生电离，则应用的光的波长为maxEE5可得max m2.30106 m。26如图所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子，问要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。答案见解析解析氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射光子的频率应满足：hEnE22.55 eVEnhE20.85 eV计算得出：n4基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供的能量为：EE4E112.75 eV。可能的辐射跃迁如图所示27氢原子第n能级的能量为En，其中E1是基态能量，而n1,2，。若一氢原子发射能量为E1的光子后处于比基态能量高出E1的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？答案第4能级和第2能级解析设发射光子前氢原子处于量子数为n1的能级，发射光子后氢原子处于量子数为n2的能级，则根据玻尔第二条假设有E1，E1E1。由式得n22，代入式得n14。所以氢原子发射光子前后分别处于第4能级和第2能级。28原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一