高中物理 第18章 4 玻尔的原子模型课后巩固练习 新人教版选修35.doc

4玻尔的原子模型一、单项选择题1对于基态氢原子，下列说法正确的是( a )a它能吸收10.2 ev的光子 b它能吸收11 ev的光子c它能吸收动能为10 ev的电子的能量d它能吸收具有11 ev动能的电子的全部动能解析：注意到光子能量只能全部被吸收，而电子能量则可以部分被吸收.10.2 ev刚好是n1、n2的能级差，而11 ev不是，由玻尔理论知a正确基态氢原子只可吸收动能为11 ev的电子的部分能量(10.2 ev)，剩余0.8 ev仍为原来电子所有2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过程中( d ) a原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大 b原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小 c原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大 d原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式en(e113.6 ev)可知，电子从低轨道(量子数n值较小)向高轨道(n值较大)跃迁时，要吸收一定的能量的光子故选项b可排除氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即，电子运动的动能ekmv2.由此可知：电子离核越远，即r越大时，电子的动能就越小，故选项a、c均可排除3(2011年台山模拟)如图1843所示为氢原子的能级示意图，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，用这些光子照射逸出功为2.49 ev的金属钠，下列说法中正确的是( d )图1843a这群氢原子能辐射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氢原子向低能级跃迁后，电势能增大c金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 evd金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 ev解析：从n3跃迁到n2所发出的光频率最小，波长最大，a错；氢原子在辐射光子后，电子轨道半径减小，动能增大，电势能减小，总能量减小，b错；辐射光子的最大能量为12.09 ev，所以金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为(12.092.49)ev9.60 ev，c错，d对4(2011年广州二模)氢原子的部分能级如图1844所示氢原子吸收以下能量可以从基态跃迁到n2能级的是( a )图1844a10.2 ev b3.4 evc1.89 ev d1.51 ev二、双项选择题5如图1845所示为氢原子的部分能级图关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( ac )图1845a用能量为10.2 ev的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态b用能量为11.0 ev的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态c用能量为14.0 ev的光子照射，可使处于基态的氢原子电离d大量处于基态的氢原子吸收了能量为12.09 ev的光子后，能辐射2种不同频率的光解析：10.2 ev等于1、2两能级之差，所以该光子可以被基态的氢原子吸收，并跃迁到第2能级.11.0 ev不大于基态的电离能，也不恰好等于基态与任一能级之间的能级之差，所以该光子不能被原子吸收；14.0 ev大于基态的电离能，吸收后可使原子电离；12.09 ev等于1、3两能级之差，吸收使电子跃迁到第3能级，再发生自发跃迁，可能发出3种光子6下列说法中正确的是( bc )a一群氢原子处于n3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子b由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质c实际上，原子中的电子没有确定的轨道，但在空间各处出现的概率具有一定的规律d粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的解析：n3的激发态向较低能级跃迁，可能发出3种光子粒子散射实验揭示原子的核式结构7如图1846所示，图甲为弗兰克(franck)赫兹(hertz) 实验装置示意图，其中弗兰克赫兹管内含有水银蒸气. 1914年，弗兰克与赫兹用实验观察热电子被加速穿透汞蒸气时，到达回路阳极的热电子流大小的起伏变化，以验证汞原子内的电子能态是量子化的图乙为实验结果电流与电压的关系下列有关此实验的叙述正确的是( ad ) 图1846a图乙中ab之间为原子吸收电子能量，使得电流降低b弗兰克赫兹管中汞原子的电离能为4.9 evc弗兰克赫兹管中电子由右向左运动d可验证原子具有不连续能量稳定态解析：a、b之间的电流急剧减小，说明电子与原子碰撞时，一部分能量被原子吸收，所以电子不能达到阳极，电流减小，由此可见原子具有不连续的能量稳定态电子在加速电场中向右运动某两个能级间的能级差为4.9 ev.8按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能当一个氢原子从n4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是( ad )a氢原子系统的电势能减小，电子的动能增加b氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小c氢原子可能辐射6种不同波长的光d氢原子可能辐射3种不同波长的光解析：从高到低，库仑力做正功，电势能减小，速度增大，动能增大只有一个氢原子，最多辐射三种光子，最少辐射一种光子9氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可能发出三种不同波长的辐射光已知其中的两个波长分别为1和2，且12，则另一个波长可能是( cd )a12 b12 c. d.解析：由题设条件可知，h3h1h2或h3h2h1，即或，由此可知c、d选项正确三、非选择题10如图1847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1847解：氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，满足：hene22.55 evenhe20.85 ev，所以n4基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供：ee4e112.75 ev跃迁图如图3所示图311设氢原子的基态能量为e1.某激发态的能量为e，则当氢原子从这一激发态跃迁到基态时，所辐射的光子在真空中的波长为多少？解： 根据玻尔原子理论知：氢原子核外电子从高能态跃迁到低能态时，应辐射出光子，光子能量为e0ee1另外，光子能量e0与光波长间的关系为e0其中h为普朗克常量，c为真空中光速，由此可解得.12氢原子处于基态时，原子的能级为e113.6 ev，普朗克常量h6.631034 js，氢原子在n4的激发态时，问：(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？(2)能放出的光子的最大能量是多少？解：(1)设e4为氢原子此时的能级e4 ev0.85 ev使氢原子电离需要的最小能量e0.85 ev.(2)从n4能级跃迁到n1能级时，辐射的光子能量最大，为ee4e112.75 ev.13如图1848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，则下列说法正确的是( b )图1848a原子a可能辐射出3种频率的光子b原子b可能辐射出2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解析：原子a辐射只有一种可能，只能辐射一种光子原子b有辐射3种可能性但只有一个原子，所以概率辐射只有一种，能辐射两种光子或一种光子原子b发出的光子的能量都不等于2、4能级之差，同样，a发出的也不是3、4能级之差，不能被吸收14氢原子的能级如图1849所示，已知可见光的光子能量范围约为1.623.11 ev，下列说法错误的是( d )图1849a处于n3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n3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应 c大量处于n4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n4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解析：紫外线光子的能量都大于处于能级3氢原子的电离能，能使它电离高能级向n3的能级跃迁时，发出的光子能量均小于1.51 ev，这些光在红外区，具有显著的热效应从n4能级向低能级跃迁时能放出6种光子，但在可见光范围内的只有2种1519世纪50年代人们发现氢原子光谱中r(r为一常量，n3、4、5)，物理学家玻尔在他28岁时连续发表三篇论文，成功地解释了氢原子光谱的规律，揭示了光谱线与原子结构的内在联系，玻尔理论是从经典理论向量子理论的一个重要过渡，为量子力学的诞生提供了条件玻尔既引入量子化的概念，同时又运用了“轨道”等经典物理理论和牛顿力学的规律推导出上述公式请同学们试用课本知识和以下假设定量做玻尔的推导(1)绕氢原子核旋转的电子质量为m，电量为e；(2)取