教科版选修35 玻尔的原子模型 能级 第1课时 作业.docx

玻尔的原子模型、能级一、选择题1根据玻尔理论，氢原子核外电子在第一条轨道和第2条轨道运行时a轨道半径之比为14b轨道能级的绝对值之比为21c运行周期之比为18d电子动能之比为14答案：ac2(多选)已知氢原子的能级图如图234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()图234a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照射后观测到氢原子发射的光中波长最长的光是由n4向n3跃迁时发出的【解析】根据跃迁规律hemen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n4的能级，能发射的光子的波长有c6种，故c对；氢原子由n4的能级跃迁到n3的能级发射出的光的频率最小，波长最长，故d正确【答案】bcd3.若要使处于基态的氢原子电离,可以采用两种方法。一是用能量为13.6 ev的电子撞击氢原子,二是用能量为13.6 ev的光子照射氢原子,则()a.两种方法都可能使氢原子电离b.两种方法都不可能使氢原子电离c.前者可使氢原子电离d.后者可使氢原子电离解析:电子是有质量的,撞击氢原子时发生弹性碰撞。由于电子和氢原子质量不同,故电子不能把13.6 ev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对。答案:d4氢原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态氦离子能量为e154.4 ev，氦离子能级的示意图如图所示。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()a40.8 ev b43.2 evc51.0 ev d54.4 ev解析：由于e2e140.8 ev，能被基态氦离子吸收而发生跃迁，a可能；e4e151.0 ev能被基态氦离子吸收而发生跃迁，c可能；ee154.4 ev，能被基态氦离子吸收而发生跃迁(电离)，d可能；而e3e148.4 ev43.2 ev，故不能被基态氦离子吸收而发生跃迁，b不可能。答案：b5氢原子核外电子由一个轨道向另一轨道跃迁时，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，原子的电势能减少，原子的能量减少c原子吸收光子，电子的动能减少，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，原子的电势能减少，原子的能量减少解析：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较远处跃迁到较近处，要放出光子。原子的能量(电 子和原子核共有的电势能与电子动能之和)要减少，原子的电势能要减少(电场力做正功)；二是由较低能级向较高能级跃迁，与上述相反。根据玻尔假设，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(静电引力)提供，即km，v。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，综上所述，c、d正确。答案：cd6关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是()a用波长为60 nm的x射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子b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c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d用能量为12.5 ev的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析：根据玻尔理论，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所吸收(即hemen )，使氢原子发生跃迁。当氢原子由基态向n2,3,4，轨道跃迁时应吸收的光子能量分别为：e21e2e1e1ev(13.6) ev10.20 ev，e31e3e1e1ev(13.6) ev12.09 ev，e41e4e1e1ev(13.6) ev12.75 ev，e10e1(13.6 ev)13.6 ev(电离)。波长为60 nm的x射线，其光子能量eh6.631034j3.3151018 j20.71 eve1。所以可使氢原子电离，a正确；比较b、c、d选项中的光子能量与各能级与基态的能量差，知道只有b项中光子可使氢原子从基态跃迁到n2的激发态，b正确。答案：ab7若要使处于基态的氢原子电离，可以采用两种方法。一是用能量为13.6 ev的电子撞击氢原子，二是用能量为13.6 ev的光子照射氢原子，则()a两种方法都可能使氢原子电离b两种方法都不可能使氢原子电离c前者可使氢原子电离d后者可使氢原子电离解析：电子是有质量的，撞击氢原子时发生弹性碰撞。由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把13.6 ev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对。答案：d8.氢原子的能级如图所示,现让一束单色光照射大量处于基态的氢原子,氢原子只发出三种不同频率的色光。照射光光子的能量是()a.13.6 ev b.3.4 evc.12.09 ev d.10.2 ev解析:由玻尔原子模型频率条件可以判断,一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,可以发出三种不同频率的色光,根据=3得n=3,即最高能级为n=3。所以让一束单色光照射大量处于基态的氢原子时应使其跃迁到量子数n=3的能级上,照射光光子的能量是e=e3-e1=-1.51 ev-(-13.6 ev)=12.09 ev,c项正确。答案:c9子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。下图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为e的一束光照射容器中大量处于n2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为1、2、3、4、5和6的光，且频率依次增大，则e等于()ah(21)bh(56)ch3dh4答案：ac二、非选择题10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的不同波长的光有_种，其中最短波长为_m(结果保留2位有效数字，已知普朗克常量h6.631034js)答案：109.5108解析：用13.06的光照射可使处于基态的氢原子跃迁到n5的激发态，所以可能发出的光子有10种。其中波长最短的是：he5e1，代入数据得9.5108m。11氢原子从能级a跃迁到能级b时，辐射出波长为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_。答案：辐射解析：heaeb，heaec，则原子从能级b跃迁到能级c时，ebechh。因为12，故ebec0，则辐射光子，由hhh，得。12氢原子能级图如下图所示，由能级图求：(1)如果有很多氢原子处于n3的能级，在原子回到基态时，可能产生哪几种跃迁？出现几种不同光谱线？(2)如果用动能为11ev的外来电子去激发处于基态的氢原子，可使氢原子激发到哪一个能级上？(3)如果用能量为11ev的外来光去激发处于基态的氢原子，结果又如何？答案：(1)出现三种光谱线(2)n2的能级(3)不能使氢原子激发解析：(1)对于处于n3的很多氢原子而言，在它们回到n1的基态时，可能观测到三条不同频率的光谱线，其频率分别为2.921015hz、4.511014hz、2.471015hz(2)从氢原子能级图可以推算出：氢原子从n1的能级激发到n2的能级时所需吸收的能量e21e2e13.4(13.6)ev10.2ev如果氢原子从n1的能级激发到n3的能级，那么所需吸收的能量为e31e3e11.51(13.6)ev12.09ev因为外来电子的能量e电11ev，和上述计算结果相比较可知：e21e电e31所以具有11ev能量的外来电子，只能使处于基态的氢原子激发到n2的能级，这时外来电子剩余的动能为：e外e211110.20.8ev(3)如果外来光子的能量e光11ev，由于光子能量是一个不能再分割的最小能量单元，当外来光子能量不等于某两级能量差时，则不能被氢原子所吸收，自然，氢原子也不能从基态激发到任一激发态。13一群氢原子处在n3的激发态，这些氢原子能发出几条谱线？试计算这几条谱线中波长最长的一条谱线的波长。解析：由于氢原子是自发跃迁辐射，所以会得到3条谱线，如图所示。三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子的能级分布规律可知，氢原子一定是从n=3的能级跃迁到n=2的能级的时候发出的谱线的波长最长，设波长为，则有h=e3-e2，即=m=6.5810-7 m。答案：3条6.5810-7 m所以m9.14108 m。答案：(1)13.6 ev(2)27.2 ev(3)9.14108 m14氢原子部分能级示意图如图5所示。不同色光的光子能量如下表所示。()图5色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(ev)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为_、_。解析：如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 ev的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 ev、10.2 ev、1.89 ev的三种光子，只有1.89 ev属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 ev、12.09 ev、10.2 ev、2.55 ev、1.89 ev、0.66 ev的六种光子，1.89 ev和2.55 ev属于可见光，1.89 ev的光子为红光，2.55 ev的光子为蓝靛光。答案：红光蓝靛光15氢原子在基态时轨道半径为r10.531010 m，能量e113.6 ev。求氢原子处于基态时：(1)电子的动能；(2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？(已知电子质量m9.11031 kg)解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子的速度为v1，则k，所以电子的动能ek1mvev13.6 ev。(2)因为e1ek1ep1，所以ep1e1ek113.6 ev13.6 ev27.2 ev。(3)设用波长为的光照射可使氢原子电离：0e1。16.已知氢原子基态的电子轨道半径为r10.5281010 m，量子数为n的能级为en ev.(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n3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的光谱线(3)计算这几种光谱线中最短的波长(静电力常量k9109 nm2/c2，电子电荷量e1.61019 c，普朗克常量h6.631034 js，真空中光速c3108 m/s)解析(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑引力提供向心力，则，又知ekmv2，故电子在基态轨道上运动的动能为：ek j2.181018 j13.6 ev.(2)当n1时，能级为e1 ev13.6 ev.当n2时，能级为e2 ev3.4 ev.当n3时，能级为e3 ev1.51 ev.能发出的光谱线分别为32、21、31共3种，能级图如图所示(3)由e3向e1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短he3e1，又知，则有 m1.03107 m.答案见解析17氢原子基态的轨道半径为0.53，基态能量为-13.6ev，将该原子置于静电场中使其电离，静电场场强大小至少为多少？静电场提供的能量至少为多少？答案：51011v/m，2.210-18j18氢原子基态能量e1=-13.6ev，则氢原子处于量子数n=5的能级时的能量为_ev答案：-0.5419已知氢原子的基态能量是e1=-13.6ev，第二能级e2=-3.4ev如果氢原子吸收_ev的能量