高中物理 18.4玻尔的原子模型课时训练（含解析）新人教版选修35.doc

18.4玻尔的原子模型【小题达标练】一、选择题1.(多选)(2015邯郸高二检测)关于玻尔的原子模型,下列说法中正确的有()a.它彻底地否定了卢瑟福的核式结构学说b.它发展了卢瑟福的核式结构学说c.它完全抛弃了经典的电磁理论d.它引入了普朗克的量子理论【解析】选b、d。玻尔的原子模型在核式结构的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁,故选项a错误,b正确;它的成功在于引入了量子化理论,缺点是过多地引入经典力学,故选项c错,d正确。2.一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级。该氢原子()a.放出光子,能量增加b.放出光子,能量减少c.吸收光子,能量增加 d.吸收光子,能量减少【解析】选b。根据玻尔理论,氢原子能级越高对应的能量越大,当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子,能量减少,b对,a、c、d错。【互动探究】如果这个氢原子是由n=2能级跃迁到n=3能级,上面四个选项选哪一个?【解析】选c。根据玻尔理论,氢原子能级越高对应的能量越大,当氢原子从较低能级向较高能级跃迁时吸收光子,能量增加,c对,a、b、d错。3.(2015无锡高二检测)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出10种不同频率的光,下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()【解析】选a。根据玻尔理论,波长最长的跃迁对应着频率最小的跃迁,根据氢原子能级图,频率最小的跃迁对应的是从5到4的跃迁,选项a正确。4.(2015湖北名校联考)如图所示为氢原子的能级图。用光子能量为13.06ev的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射不同波长的光有()a.15种 b.10种c.4种 d.1种【解析】选b。吸收13.06ev能量后氢原子处于量子数n=5的激发态,故可产生10种不同波长的光,故b正确。【补偿训练】汞原子的能级图如图所示,现让一束光子能量为8.8ev的单色光照射到大量处于基态(能级数n=1)的汞原子上,能发出6种不同频率的色光。下列说法中正确的是()a.最长波长光子的能量为1.1evb.最长波长光子的能量为2.8evc.最大频率光子的能量为2.8evd.最大频率光子的能量为4.9ev【解析】选a。由题意知,吸收光子后汞原子处于n=4的能级,向低能级跃迁时,最大频率的光子能量为(-1.6+10.4)ev=8.8ev,最大波长(即最小频率)的光子能量为(-1.6+2.7)ev=1.1ev,故a正确。5.(多选)已知氢原子的能级图如图所示,现用光子能量介于1012.9 ev范围内的光去照射一群处于基态的氢原子,则下列说法中正确的是()a.在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种b.在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种c.照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种d.照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种【解析】选b、c。根据跃迁规律h=em-en和能级图,可知a错,b对;氢原子吸收光子后能跃迁到最高为n=4的能级,能发射的光子的波长有c42=6种,故c对,d错。【总结提升】氢原子跃迁的两个关键点(1)氢原子只能吸收和能级差相同的能量的光子而发生跃迁,即光子的能量大于能级差和小于能级差都不能被氢原子吸收而跃迁。(2)氢原子从较高能级向低能级跃迁时有多种可能,故可以发出多种不同波长的光,发光的种数可以用cn2计算。6.(多选)(2015佛山高二检测)设氢原子由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出能量为e、频率为的光子。则氢原子()a.跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子b.由n=2的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量大于ec.由n=2的状态向n=3的状态跃迁时吸收光子的能量等于ed.由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的频率大于【解析】选b、c。原子跃迁时可以放出或吸收能量为特定值的光子,a错;由n=2的状态向n=1的状态跃迁时,能量比由n=3的状态向n=2的状态跃时要大,所以放出光子的能量大于e,b项正确;由n=2的状态向n=3的状态跃迁时吸收光子的能量等于由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出的能量e,c项正确;由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的能量较小,所以频率小于,d项错。7.(多选)(2015济宁高二检测)用光子能量为e的单色光照射容器中处于基态的氢原子,发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子,它们的频率由低到高依次为1、2、3,由此可知,开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为()a.h1 b.h3 c.h1+h2 d.h1+h2+h3【解析】选b、c。氢原子吸收光子能向外辐射三种不同频率的光子,说明其吸收光子后从基态跃迁到第三能级,在第三能级不稳定,又向较低能级跃迁,发出光子。其中从第三能级跃迁到基态的光子能量最大为h3,所以氢原子吸收的光子能量应为e=h3,且关系式h3=h1+h2成立,故正确选项为b、c。【易错提醒】解答本题的两个易错点:(1)没有从题目信息“放出三种不同频率的光子”得出是从第三能级跃迁,从而忽略了h3=h1+h2,导致漏选c。 (2)对跃迁规律的误解,认为既然能放出三种不同频率的光子,能量应该是三者之和,误选d。二、非选择题8.氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为e1=-54.4ev,氦离子能级的示意图如图所示,用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢气。求:(1)氦离子发出的光子中,有几种能使氢原子发生光电效应?(2)发生光电效应时,光电子的最大初动能是多少?【解析】(1)一群氦离子跃迁时,一共发出n=n(n-1)2=6种光子由频率条件h=em-en知6种光子的能量分别是由n=4到n=3h1=e4-e3=2.6ev由n=4到n=2h2=e4-e2=10.2ev由n=4到n=1h3=e4-e1=51.0ev由n=3到n=2h4=e3-e2=7.6ev由n=3到n=1h5=e3-e1=48.4ev由n=2到n=1h6=e2-e1=40.8ev由发生光电效应的条件知,h3、h5、h6三种光子可使处于基态的氢原子发生光电效应。(2)由光电效应方程ek=h-w0知,能量为51.0ev的光子使氢原子逸出的光电子最大初动能最大,将w0=13.6ev代入,ek=h-w0得ek=37.4ev。答案:(1)6种(2)37.4ev【大题提升练】1.(1)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是()a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656nmb.用波长为325nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级c.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d.用波长为633nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级(2)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律,氢原子能级图如图所示。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时,辐射出频率为hz的光子,用该频率的光照射逸出功为2.25ev的钾表面,产生的光电子的最大初动能为ev。(电子电量e=1.6010-19c,普朗克常量h=6.6310-34js)【解析】(1)选c、d。能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差,能级差越大,辐射的光子频率越大,波长越小,a错误;由em-en=hc可知,b错误,d正确;根据c32=3可知,辐射的光子频率最多3种,c正确。(2)根据-0.85ev-(-3.40)ev=h,可求得光子的频率=6.151014hz;根据ek=h-w0可求得光电子的最大初动能ek=2.55ev-2.25ev=0.3ev。答案:(1)c、d(2)6.1510140.32.(1)(多选)如图为氢原子能级示意图的一部分,则氢原子()a.从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长b.从n=5能级跃迁到n=1能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度大c.处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是不一样的d.从高能级向低能级跃迁时,氢原子一定向外放出能量e.处于n=5能级的一群原子跃迁时,最多可以发出6种不同频率的光子(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(he+)的能级图如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离(选填“近”或“远”)。当大量he+处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有条。【解析】(1)选a、c、d。根据e=h,=c,可知e=h,=c=hce,从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级放出能量小,所以从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长,选项a正确;电磁波的速度是光速,与电磁波的波长、频率无关,选项b错误;处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率不相同,c正确;从高能级向低能级跃迁时,氢原子一定向外放出能量,d正确;处于n=5能级的一群原子跃迁时,最多可以发出10种不同频率的光子,e项错误。(2)根据玻尔理论,电子离原子核越远,原子所处的能级就越高,另外,处于n=4能级的原子向基态跃迁时,会产生c42=6种谱线。答案:(1)a、c、d(2)近6【补偿训练】原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能