高中物理 第十八章 原子结构 4 玻尔的原子模型自主训练 新人教版选修3-5.doc

4 玻尔的原子模型自主广场我夯基 我达标1.氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，以下说法正确的是（ ）a.电子的动能减少，电势能增大 b.电子的动能增大，电势能减小c.电子绕核旋转的半径减小，周期变小 d.电子绕核旋转的半径增大，周期变大思路解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子绕核做圆周运动，静电力提供向心力，即，电子运动的动能ek=，由此可知，离核越远，动能越小.氢原子辐射光子后，总能量减少.由于其动能ek=，跃迁到低能级时，r变小，动能变大，因总能量e等于其动能和电势能之和，故知电子的电势能减小.氢原子的核外电子跃迁到低能级时在离核较近的轨道上运动，半径变小，速度变大，由周期公式t=知，电子绕核运动的周期变小.答案：bc2.氢原子的基态能量为e，如图18-4-3所示，四个能级图正确代表氢原子能级的是（ ）图18-4-3思路解析：根据氢原子能级图的特点：上密下疏，再联系各激发态与基态能级间关系en=，可判断c对.答案：c3.氢原子辐射出一个光子后，则（ ）a.电子绕核旋转半径增大 b.电子的动能增加c.氢原子电势能增加 d.原子的能级值增大思路解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射出光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减少，另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核子对电子的库仑力：，所以ek=.可见电子运动半径减小，动能增大，再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出能量，所以原子的总能量减少，综上所述只有b选项正确.答案：b4.试计算处于基态的氢原子吸收波长为多少的光子时，电子可以跃迁到n=2的轨道上.思路解析：氢原子基态对应的能量e1=-13.6 ev，电子在n=2的轨道上时，氢原子的能量为e2=-3.4 ev，氢原子核外电子从第一轨道跃迁到第二轨道需要的能量：e=e2-e1=10.2 ev=1.63210-18 j由玻尔理论有：h=e,又=，所以=m=1.2210-7 m.答案：1.2210-7 m5.原子的能量量子化现象是指（ ）a.原子的能量是不可改变的 b.原子的能量与电子的轨道无关c.原子的能量状态是不连续的 d.原子具有分立的能级思路解析：正确理解玻尔理论中量子化概念是解题关键.根据玻尔理论，原子处于一系列不连续的能量状态中，这些能量值称为能级，原子不同的能量状态对应于不同的圆形轨道，故c、d选项正确.答案：cd6.根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指（ ）a.电子的动能 b.电子的电势能c.电子的动能与电势能之和 d.电子的动能、电势能和原子核能量之和思路解析：根据玻尔理论，电子绕核在不同轨道上做圆周运动，库仑引力为向心力，故电子的能量指电子的总能量，包括动能与电势能，所以c选项正确.答案：c7.氢原子的量子数越小，则（ ）a.电子轨道半径越小 b.原子的能量越小c.原子的能量越大 d.原子的电势能越小思路解析：该题的物理图景是库仑引力提供电子绕核运动的向心力，可类比地球和人造卫星的运动来理解学习.根据玻尔理论，不同的轨道对应不同的能级，对应不同的量子数，量子数越小，则氢原子核外电子轨道半径减小，对应能量减小.由于静电引力做正功，电子动能越大，由e=ek+ep知，电子的电势能减小.答案：abd8.光子的发射和吸收过程是（ ）a.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差b.原子不能从低能级向高能级跃迁c.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级d.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值思路解析：解决此题要注意以下两个问题：一、原子的跃迁条件；二、关系式h=em-en（mn）.由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态,不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形式放出能量.光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即h=em-en（mn），故c、d选项正确.答案：cd9.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.辐射光子的波长为思路解析：由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低能级跃迁时辐射光子，由关系式h=e1-e2得，=.又=，故辐射光子波长为=，d选项正确.答案：d我综合 我发展10.氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时，辐射的光照射在某金属上时能产生光电效应.那么，处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各种频率的光可能使此金属板发生光电效应的至少有（ ）a.1种 b.2种 c.3种 d.4种思路解析：解答此题的条件是知道发生光电效应的条件，并清楚原子在跃迁时发出的光子频率由始、末能级之差决定，即h=em-en，且能级越高，相邻能级的差值越小（在氢原子能级图上表现为上密下疏的特点）.发生光电效应的条件是照射光的频率要大于该金属的极限频率.本题未知该金属的极限频率，但可以用比较的办法来确定肯定能发生光电效应的频率.氢原子由高能级e3向低能级跃迁的可能情形为31，32，21三种.其中31发出的光子频率大于21发出光子的频率，32发出的光子频率小于21发出的光子频率，已知21发出的光子能发生光电效应，则31发出的光子频率一定能使该金属发生光电效应，而32发出的光子频率无法判定是否能发生光电效应.因此辐射出的三种频率的光能使此金属板发生光电效应的至少有2种.答案：b11.已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.52810-10 m，量子数为n的能级值为en=.（1）求电子在基态轨道上运动的动能.（2）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线.（3）计算这几种光谱线中波长最短的波长.（静电力常量k=9109 nm2/c2，电子电荷量e=1.610-19 c，普朗克常量h=6.6310-34 js，真空中光速c=3.00108 m/s）思路解析：由，可计算出电子在任意轨道上运动的动能en=，并由此计算出相应的电势能epn，且ekn=|en|，epn=2en.（1）核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，则，又知ek=，故电子在基态轨道的动能为：ek=j=2.181018 j=13.6 ev.（2）当n=1时，能级值为e1= ev=-13.6 ev;当n=2时，能级值为e2=ev=-3.4 ev;当n=3时，能级值为e3= ev=-1.51 ev.能发出的光谱线分别为32，21，31共3种，能级图见下图.（3）由e3向e1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短.h=e3-e1，又知=则有=m=1.0310-7 m.答案：（1）13.6 ev （2）略 （3）1.0310-7 m12.某金属的极限波长恰等于氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级所发出的光的波长.现在用氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏？思路解析：先应用h=em-en求解题中能级跃迁问题，再应用ek=h-w求解题中光电子初动能问题，最后联立求解，得出正确结果.设氢原子由n=4能级跃迁到n