学教科版选修35 2.4波尔的原子模型 能级 作业（3）.docx

2017-2018学年度教科版选修3-5 2.4波尔的原子模型 能级 作业（3）1如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是（ ）a. 这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光b. 由n2能级跃迁到n1能级产生的光频率最小c. 由n4能级跃迁到n3能级产生的光波长最小d. 用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 ev的金属铂能发生光电效应2玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（ ）a. 原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量b. 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的c. 电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子d. 电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率3如图所示为氢原子的能级图。大量处于基态的氢原子在一束光的照射下发生跃迁后能产生6条谱线，其中有3条可使某金属发生光电效应。已知可见光的光子能量在1.62ev到3.11ev之间，下列有关描述正确的是a. 氢原子的能级是分立的，6条谱线中有2条谱线在可见光范围内b. 入射光束中光子的能量为10.2ev才能实现题中的跃迁情况c. 该金属的逸出功小于2.55evd. 若改用12.7ev的电子撞击氢原子使之跃迁后所辐射出的光也能使该金属发生光电效应4已知氢原子的基态能量为e1，n=2、3能级所对应的能量分别为e2和e3，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，依据玻尔理论，下列说法正确的是（ ）a. 产生的光子的最大频率为e3e2hb. 当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时，对应的电子的轨道半径变小，能量也变小c. 若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为e3e2d. 若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为e2的电子撞击氢原子，二是用能量为e3的光子照射氢原子5波尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级如图所示，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有a. 电子的动能与势能均减小b. 氢原子跃迁时可发出连续光谱c. 能使金属钾（逸出功为2.25ev）发生光电效应的光谱线有4条d. 由n=4跃迁到n=1时发出光子的波长最长6氢原子处于量子数n=2的激发态时能量e2=-3.4 ev，则a. 辐射出一个能量为3.4 ev的光子后跃迁到基态b. 辐射出一个能量为10.2 ev的光子后跃迁到基态c. 用光子能量为3.4 ev的光照射后将跃迁到n=3的激发态d. 用光子能量为13.6 ev的光照射后将跃迁到n=3的激发态7氢原子第n能级的能量为（n1，2，3，），其中e1是基态能量。若氢原子从第k能级跃迁到第p能级，辐射的能量为，第p能级比基态能量高，则a. k =3，p=2 b. k =4，p=3c. k =5，p=3 d. k =6，p=28如图所示，为氢原子能级示意图的一部分，关于氢原子，下列说法正确的是a. 一个氢原子从n=3能级跃迁到n=l能级，可能辐射出3种不同频率的电磁波b. 从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子会吸收光子，能级升高c. 从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子会向外辐射光子，能级降低d. 处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的9关于下列物理史实与物理现象，说法正确的是a. 光电效应现象由德国物理学家赫兹发现，爱因斯坦对其做出了正确的解释b. 只有入射光的频率低于截止频率，才会发生光电效应c. 根据爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比d. 光电效应现象证明光是一种波10如图所示为氢原子的能级示意图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子受激发后只辐射出三种不同频率的光a、b、c，频率abc，让这三种光照射到逸出功为10.2ev的某金属表面。下列说法正确的是a. 从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的是b光b. 照射氢原子的光子能量为12.09 evc. 光a、b、c均能使该金属发生光电效应d. 从金属表面逸出的光电子最大初动能为1.51ev11氢原子基态能量e1=-13.6ev，电子绕核运动半径r1=0.5310-10men=，rn=n2r1，求氢原子处于n=4激发态时：(电子的质量m=0.910-30kg)（1）原子系统具有的能量；（2）电子在轨道上运动的动能；（3）电子具有的电势能；（4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？12玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，提出具有量子特征的氢原子模型，其能级图如图所示有一个发光管里装有大量处于n4能级的氢原子，利用这个发光管的光线照射金属钠的表面已知金属钠的极限频率是5.531014 hz，普朗克常量h6.631034 js，1 ev1.61019 j.(1)发光管可能发射几种不同能量的光子？(2)发光管能使金属钠发生光电效应吗(通过计算回答)?(3)求出发光管照射金属钠所发射的光电子的最大初动能13根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知普朗克常数h，真空中光速为c，电子的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为r1，静电力常量为k. 氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满足rn=n2r1，其中n为量子数，即轨道序号，rn为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量en为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。理论证明，系统的电势能ep和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：ep=-k（以无穷远为电势能零点）。请根据以上条件完成下面的问题。试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量en和电子在第1轨道运动时氢原子的能量e1满足关系式假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n=4的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为： ，n = 3、4、5，请根据玻尔理论推导巴耳末公式并确定里德堡常数r的表达式。14如图所示，现有一群处于n4能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量e113.6 ev，氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为r1，静电力常量为k，普朗克常量h6.631034js，rnn2r1，n为量子数，则：(1)电子在n4的轨道上运动的动能是多少？(2)电子实际运动中有题中所说的轨道吗？15已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为3.4 ev和1.51 ev，金属钠的截止频率为5.531014hz，普朗克常量h6.631034js.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应？试卷第3页，总4页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1ad【解析】根据c42=6，所以这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光。故a正确；由图可知当核外电子从n=4能级跃迁到n=3能级时，能级差最小，所以放出光子的能量最小，频率最小，波长最大，故bc错误；n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量e=13.6-3.40ev=10.2ev，大于逸出功6.34ev，能发生光电效应。故d正确。故选ad。2abc【解析】玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有：即原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的；电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子；故选abc.3ad【解析】跃迁后能产生6条谱线说明处于基态的氢原子被激发到了第4能级，因此入射光束中光子的能量为e4e1=12.75ev，从第4能级向低能级跃迁时其中有2条是巴尔末系的，因此有2条谱线在可见光范围内，又由能级图知其能量是不连续的，是分立的，a项正确，b项错误；能发生光电效应的3条谱线是从第4、3、2能级向基态跃迁产生的，其中能量最小的为e2e1=10.2ev，而由第4能级向第2能级跃迁的能量为e4e2=2.55ev是不能发生光电效应的，表明该金属的逸出功大于2.55ev，小于10.2ev，c项错误；因12.7ev12.09ev10.2ev的电子撞击氢原子，可将部分能量传给氢原子使之跃迁，它在辐射时产生的光可使该金属发生光电效应，故d项正确。4bc【解析】a. 大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁，产生光子的最大频率为第3能级到第1能级，则最大频率为=（e3e1）/h，故a错误； b. 当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时，放出光子，能量减小，轨道半径也会减小，故b正确；c. 从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则逸出功为e2-e1；则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为e3-e2，故c正确； d. 电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把e3的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收。故d错误。故选：bc.5c【解析】从高能级跃迁到低能级，电子轨道半径减小，根据ke2r2=mv2r可知，电子动能增大，由于原子能量减小，则电势能减小，a错误；由于能级差是量子化的，可知氢原子跃迁时，发出的光子频率是一些分立值，b错误；一群氢原子处于n=4的激发态，可辐射出6种不同频率的光子，从n=4跃迁到n=1,、n=3跃迁到n=1，n=2跃迁到n=1，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量大于逸出功，可以发生光电效应，可知能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条，c正确；由n=4跃迁到n=1时发出的光子频率最大，波长最短，d错误6b【解析】氢原子处于量子数n=1的基态时能量e1=-136. ev，处于量子数n=2的激发态时能量e2=-3.4 ev则辐射出一个能量为（-3.4 ev）-（-13.6 ev）=10.2 ev的光子后跃迁到基态，选项b正确，a错误；n=3的激发态时能量e3=-1.51 ev，则用光子能量为（-1.51ev）-（-3.4 ev）=1.89 ev的光照射后将跃迁到n=3的激发态，选项c错误；用光子能量为13.6 ev的光照射后将使氢原子电离，选项d错误；故选b.点睛：解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，即em-en=hv7a【解析】根据玻尔理论，氢原子发射光子能量， ，联立解得，k =3，p=2，故a正确，bcd错误。故选：a8c【解析】a项：一个氢原子从n=3能级跃迁到n=l能级，最多可能辐射2种不同频率的电磁波，故错误；b、c项：从n=4能级跃迁到n=3能级，是从高能级向低级跃迁，氢原子会放出光子，能级降低，故b错误，c正确；d项：处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故d错误。点晴：解决本题的关键知道吸收或辐射能量与能级差的关系，知道能级差越大，辐射或吸收的光子能量越大，波长越小。9a【解析】a、1887年德国物理学家赫兹发现了光电效应现象，爱因斯坦对光电效应的实验规律做出了正确的解释，故a正确；b、每种金属都有一个截止频率，只有入射光的频率高于截止颗率，才会发生光电效应，故b错误；c、爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比，故c错误，d、光电效应现象证明光具有粒子性，故d错误；故选a。10b【解析】频率大小关系为vavbvc，从n=3跃迁到n=2辐射出的能量最小，即其对应的光频率为c光，故a错误；根据氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光的能量：e31=e3-e1=-1.51-（-13.6）=12.09ev，故b正确。氢原子由n=3跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为e32=-1.51-3.4ev=1.89ev，所以不能使逸出功为10.2ev的金属能发生光电效应，故c错误。氢原子由n=2向n=1能级跃迁时辐射的光子能量为e21=13.6-3.4ev=10.2ev，而由n=3跃迁到n=1产生的光的能量12.09ev，依据光电效应方程，逸出的光电子的最大初动能为可能为零，也可能为1.89ev，故d错误。故选b。点睛：解决本题的关键知道光电效应的条件即光的频率大于金属的极限频率；知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差。11（1）-0.85ev （2）0.85ev（3）-1.7ev（4）六种【解析】（1） （2） , 所以动能 （3）由于e4=ek4+ep4，所以电势能ep4=e4-ek4=-1.7ev（4）最多有六种从n=43；32；21；42；41；3112(1)6种(2)能(3)10.46 ev【解析】 (1)由于发光管里装有大量处于能级的氢原子，则其能发出不同能量光