2014-2015学年高中物理 3.3 4 氢原子光谱 原子的能级结构知能演练 粤教版选修.doc

第三节氢原子光谱第四节原子的能级结构1(双选)关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是()A原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力B电子绕核运动的轨道半径只能取某些特定的值，而不是任意的C原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值D电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率解析：由玻尔理论知，A、B正确；因电子轨道是量子化的，所以原子的能量也是量子化的，C错误；电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关，D错误答案：AB2大量原子从n4的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线数是()A2条 B4条C6条 D8条解析：从n4向低能级跃迁有3条，从n3向低能级跃迁有2条，从n2向低能级跃迁有1条，总共6条，即N.答案：C3氢原子核外的电子从基态跃迁到n2的能级时，吸收的能量为E，则电子从n2能级跃迁到n3能级时需要吸收的能量是()A.E B.EC.E D.E解析：由氢原子的能级公式可知从基态跃迁到n2的能级时有：答案：A4氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态，设真空中的光速为c，则()A吸收光子的波长为B辐射光子的波长为C吸收光子的波长为D辐射光子的波长为解析：由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，故A、C错；由关系式和，得辐射光子的波长，故B错，D对答案：D5氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率的光子，若1则当它从能级C跃迁到能级B将()A放出频率为的光子B放出频率为的光子C吸收频率为的光子D吸收频率为的光子解析：从能级A跃迁到能级B，吸收能量，说明B能级高于A能级从能级A跃迁到能级C释放能量说明A能级高于C能级因此可推断从能级C跃迁到能级B将吸收和的能量之和答案：D6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n4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2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有()A2种 B3种C4种 D5种解析：由爱因斯坦的光电效应方程hW0Ekm，能够从金属钾的表面打出光电子，则光子的能量hW0，E4E22.55 eV，E4E112.75 eV，E3E112.09 eV，E2E110.2 eV，都能满足条件，选项C正确答案：C7(双选)氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况是()A放出光子，电子动能减少，原子的能量增加B放出光子，电子动能增加，原子的能量减少C吸收光子，电子动能减少，原子的能量增加D吸收光子，电子动能增加，原子的能量减少解析：氢原子的核外电子由低轨道跃迁到高轨道时，吸收光子，电子动能减少，原子的能量增加；氢原子的核外电子由高轨道跃迁到低轨道时，放出光子，电子动能增加，原子的能量减少，B、C正确答案：BC8.如图所示为氢原子的能级图用大量能量为12.75 eV的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同波长的光波，其中最多包含有几种不同波长的光波() A3种 B4种C5种 D6种解析：光子的能量12.75 eV恰好等于第4能级与基态的能量差，故处于基态的氢原子吸收12.75 eV的光子后跃迁到第4能级，原子由第4能级向较低能级跃迁时发出不同波长的光子数目n6.选项D对答案：D9欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施不可行的是()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的电子碰撞解析：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，均可认为原子发生能级跃迁或电离，故A、C、D可行答案：B10氢原子在基态时轨道半径r10.531010 m，能量E113.6 eV.当氢原子处于基态时，求：(1)电子的动能；(2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？(已知电子质量m9.11031 kg)解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，则k，所以电子动能Ek1mv1213.6 (eV)(2)因为E1Ek1Ep1，所以Ep1E1Ek113.613.627.2 (eV)(3)设用波长的光照射可使氢原子电离：0E1.所以9.14108 (m)答案：(1)13.6 eV(2)27.2 eV(3)9.14108 m玻尔玻尔(Niels Hendrik David Bohr，18851962)，丹麦物理学家他从研究不同的铝片对射线的吸收问题开始，思考原子结构问题当时人们对原子内部结构知之极少，只停留在光谱学和化学元素周期表的经验水平上同时，按照 卢瑟福的有核模型，明显地出现了正常状态下原子和分子的稳定性问题不突破经典理论的框架，这一矛盾是难以解决的.1912年7月，他尝试着把量子概念和有核模型结合起来，写了一份论文提纲给卢瑟福这一提纲后来被史学界称为卢瑟福备忘录在玻尔的原子理论中，最重要的是引入了“定态”和“跃迁”这两个全新的概念“定态”概念把经典物理学在一定边界条件和初始条件下所允许的各种连续状态进行筛选，只允许某些分立状态存在，从而排除了定态之间的其他状态，形成若干鸿沟“跃迁”(最初叫“过渡”)则把一个定态到另一定态的变化看作是一种突然的、整体的、不需时间的行为，不像经典物理那种逐渐的、连续的、分阶段的动作两个状态之间的能量差形成了原子发射和吸收光的机制这两个新概念解释了原子世界中原来互不关联的许多实验事实，如粒子大角度散射、氢原子线光谱的各种公式、不同元素的X射线谱等玻尔理论促进了新线系(如赖曼系)的寻求和概括，核算了里德伯常量天文学上发现的星体上的某些谱线(皮克林系)，原来人们认为是属于氢原子，玻尔理论指出应属于氦原子并得到了实验验证J.夫兰克和G.赫兹通过碰撞测出原子的“电离能”，玻尔指出这是原子的“激发能”，由此可以肯定地证明原子定态的存在为了克服说明其他元素光谱时遇到的困难，并且进一步解释光谱线的强度、偏振以及原子其他诸多性质说明元素周期表的构成等，玻尔于1918年提出了对应原理，它的大意是说：在同一问题的经典理论与量子理论之间，总可以从形式上找到相对应的类比关系他认为：对一个周期性体系来说，用经典理论(如用经典广义坐标中的傅立叶系数)来描述周期性体系的运动，和用量子理论(如体系的跃迁概率)来描述时，两者存在着简单的对应关系这一理论后来导致了海森伯矩阵力学的发展玻尔利用这一原理，合理地解释了众多的现象，如各元素的光谱与X射线谱、原子中电子的组态和元素周期表等.1922年12月，玻尔由于上述这些成就荣获诺贝尔物理学奖