高中物理 第二章 第三节 玻尔的原子模型同步练测 鲁科版选修35.doc

第三节 玻尔的原子模型建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分8一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.根据玻尔理论，某原子从能量为e的轨道跃迁到能量为e的轨道，辐射出波长为的光.以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，e等于（ ）a.e-hc b.e+hcc.e-hc d.e+hc2.有关氢原子光谱的说法正确的是（ ）a.氢原子的发射光谱是连续谱b.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光c.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的d.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关3.氢原子辐射出一个光子之后，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4.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5.（江苏高考）氢原子的能级如图1所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 ev3.11 ev.下列说法错误的是（ ）图1a.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离b.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应c.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光d.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光6.氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为e1-54.4 ev，氦离子能级的示意图如图2所示.在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）图2a.40.8 ev b.43.2evc.51.0ev d.54.4ev7.用能量为12.30 ev的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁的说法正确的是（ ）a.电子能跃迁到n2能级上去b.电子能跃迁到n3能级上去c.电子能跃迁到n4能级上去d.电子不能跃迁到其他能级上去8.氢原子核外电子由一个轨道向另一个轨道跃迁时，可能发生的情况是（ ）a.原子吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大b.原子放出光子，电子的动能减少，原子的电势能减小，原子的能量减小c.原子吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大d.原子放出光子，电子的动能增加，原子的电势能减小，原子的能量减小9.如图3中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量en.用下列几种能量的光子照射处于基态的原子，能使氢原子发生跃迁或电离的是（ ）图3a.9 ev的光子 b.12 ev的光子c.10.2 ev的光子 d.15 ev的光子10.图4所示为氢原子的四个能级，其中e1为基态.若氢原子a处于激发态e2，氢原子b处于激发态e3，下列说法正确的是（ ） 图4a.原子a可能辐射出3种频率的光子b.原子b可能辐射出3种频率的光子c.原子a能够吸收原子b发出的光子并跃迁到能级e4d.原子b能够吸收原子a发出的光子并跃迁到能级e4二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系，若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出 条不同频率的谱线.12.氢原子从能级a跃迁到能级b时，辐射出波长1的光子，从能级a跃迁到能级c时，辐射出波长为2的光子.若12，则氢原子从能级b跃迁到能级c时，将 光子，光子的波长为 .三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（11分）如图5所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55 ev的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少ev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. 图514.（11分）有一群氢原子处于n=4能级上，已知氢原子的基态能量e1=-13.6 ev,普朗克常量h=6.6310-34 js.求：（1）这群氢原子的光谱共有几条谱线？（2）这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？15.（12分）氢原子处于基态时，原子的能量为e1=-13.6 ev，问：（1）氢原子在n4定态时，可放出几种光子？（2）若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射此原子？16.（14分）氢原子在基态时轨道半径为r1=0.5310-10 m.能量e1=-13.6 ev，求氢原子处于基态时：（1）电子的动能；（2）原子的电势能；（3）用波长多长的光照射可使其电离；（4）电子在核外旋转的等效电流.第三节 玻尔的原子模型 答题纸 得分： 一、选择题题号12345678910答案二、填空题11 12. 三、计算题1314.1516.第三节 玻尔的原子模型 参考答案一、选择题1. c 解析：释放的光子能量为：h=hc，所以:e=e-h=e-hc.2. bc 解析：氢原子的发射光谱是线状谱，故选项a错误；氢原子光谱说明：氢原子只能发出特定频率的光，氢原子能级是分立的，故选项b、c正确；由玻尔理论知氢原子发射出的光子能量由前、后两个能级的能量差决定，即h=em-en，故选项d错误.3. bc 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ke2r2=mv2r，电子运动的动能ek=12mv2=ke22r，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=ke22r，跃迁到低能级时，r变小，动能变大.因此总能量e等于其动能和电势能之和，故知电子的电势能减少，故选项b正确.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=2rv知，电子绕核运动的周期变小，故选项c正确.4. b 解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射出光子后，就有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，因而电势能就有减少，另由经典电磁理论知，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：ke2r2=mv2r，所以ek=12mv2=ke22r.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.5. d 解析：a选项，处于n=3能级的氢原子吸收光子能量，电离的最小能量e0=1.51 ev，又因紫外线的频率大于可见光的频率，所以紫外线光子的能量e3.11 v，故a正确.b选项，由能级跃迁理论知，氢原子由高能级向n=3能级跃迁时，发出光子的能量e1.51 ev，所以发出光子的能量小于可见光光子能量，由e=h知，发出光子频率小于可见光光子频率，所以发出的光子为红外线，具有较强的热作用，故b正确. c选项，由能级跃迁理论知，由n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可发出6种频率的光子，故c正确. d选项，由能级跃迁理论知，大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子能分别为： 0.66 ev(43)， 2.55 ev(42)，12.75 ev(41)，1.89 ev(32)，12.09 ev(31)，10.2 ev(21)，所以，只有32和42跃迁发出的2种频率的光子属于可见光，故d错误.6.b 解析：根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁时光子的能量需等于能级差或大于基态能级的绝对值,氦离子的跃迁也是同样的.因为e2-e1=-13.6 ev-(-54.4) ev=40.8 ev，选项a是可能的.e3-e1-6.0 ev-（-54.4）ev=48.4 eve4-e1=-3.4 ev-(-54.4) ev=51.0 ev，选项c是可能的.e-e1=0-(-54.4) ev=54.4 ev,选项d是可能的.所以应选b.7.d 解析：根据玻尔理论，原子的能量是不连续的，即能量是量子化的.因此只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子吸收，使氢原子发生跃迁.当氢原子由基态向n=2,3,4轨道跃迁时吸收的光子能量分别为：e21e122-e112-3.4 ev-（-13.6）ev10.20 ev.e31e132-e112-1.51 ev-（-13.6）ev12.09 ev.e41e142-e112-0.85 ev-（-13.6）ev12.75 ev.而外来光子的能量为12.30 ev，不等于某两能级间的能量差，故不能被氢原子吸收而发生能级跃迁，所以选d. 8.cd 解析：氢原子核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道，可能有两种情况：一是由较高能级向较低能级跃迁，即原子的电子由距核远处跃迁到较近处，要放出光子，原子的能量（电子和原子核共有的电势能与动能之和，即能级）要减少，原子的电势能要减小（电场力做正功），电子的动能增加；二是由较低能级向较高能级跃迁，情况与上述相反.根据玻尔理论，在氢原子中，电子绕核做圆周运动的向心力由原子核对电子的吸引力（库仑力）提供，根据ke2r2=mv2r得v=ke2rm,可见，原子由高能级跃迁到低能级时，电子轨道半径减小，动能增加.由以上分析可知c、d选项正确.9.cd 解析：能使氢原子发生基态电离的最小能量为13.6 ev，能使电子发生跃迁的最小能量为10.2 ev，故选项c、d正确.由跃迁条件可知，氢原子在各能级间跃迁时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子，即h=e末-e初；当光子的能量大于氢原子的基态电离能时，电子将脱离原子核的束缚而成为自由电子，不受氢原子能级间跃迁条件的限制.10.b 解析：氢原子从激发态n跃迁到基态过程中可发出的光子种数为nn-12，则原子a只能发出一种光子，原子b能发出3种光子.又由玻尔理论知，光子照射氢原子使其跃迁到高能级时，只能吸收特定频率的光子，则c、d错，答案为b.二、填空题11. 6 解析：（1）由于这群氢原子自发跃迁发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，故可判断这群氢原子的最高能级为n=4，画出氢原子谱线示意图（如图6所示）可知，这群氢原子自发跃迁时最多可发出6条不同频率的谱线.图612.辐射 121-2解析：氢原子从能级a跃迁到能级b时，放出的能量为eab=hc1，从能级a跃迁到能级c时，放出的能量为eac=hc2，从能级b跃迁到能级c时，需要的能量为ebc=eac-eab=hc2-hc1=hc3,因为12，所以ebc0，即氢原子从能级b跃迁到能级c时，将辐射光子，由hc2-hc1=hc3得，3=121-2，所以光子的波长为121-2.三、计算题13. 12.75 ev 跃迁图见图7.图7解析：氢原子从n2的某一能级跃迁到n=2的能级，满足h=en-e2=2.55 ev， en=h+e2=-0.85 ev，所以n=4.基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供：e=e4-e1=12.75 ev跃迁图见图7.14.(1)6条 （2）3.11015 hz解析：（1）这群氢原子的能级图如图8所示，由图可以判断出，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的光谱线共有6条.（2）频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能级差也最大，即从n=4跃迁到n=1发出的光子能量最大，根据玻尔第二假设，发出光子的能量h=-e1142-112,代入数据解得:=3.11015 hz.图815.（1）6种 （2）3.281015 hz解析：（1）原子处于n1定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态，原子处于激发态时，不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式又多种多样.要使处于基态的氢原子电离，就是要使氢原子第一条可能轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚.原子在n=4的定态向基态跃迁时，可放出光子数为nn-12=6(种)（2）he-e1=13.6 ev=2.17610-18 j得e-e1h=2.17610-186.6310-34 hz=3.281015 hz.16.（1）13.6 ev (2)-27.2 ev (3)0.91410-7 m (4)1.0510-3 a解析：（1）设处于基态的氢原