2019-2020学年高中物理第18章原子结构4玻尔的原子模型学业分层测评新人教

2019-2020学年高中物理第18章原子结构4玻尔的原子模型学业分层测评新人教

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．根据玻尔理论，以下说法正确的是 (　　)

A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波

B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量

C．原子内电子的可能轨道是不连续的

D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差

E．原子能级跃迁时，辐射或吸收光的能量取决于初始状态的能量

【解析】　根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故选项A错误，选项B正确．玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，选项C正确．原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个轨道的能量差，故选项D正确E错误．

【答案】　BCD

2．根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是 (　　)

A．若氢原子由能量为En的定态向低能级m跃迁，则氢原子要辐射的光子能量为hν＝En－Em

B．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是ν

C．一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道，已知ra>rb，则此过程原子要辐射某一频率的光子

D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁

E．氢原子放出光子后，将从高能级向低能级跃迁

【解析】　原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，故A、E对；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错．

【答案】　ACE

3．一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1＞ν2＞ν3，则(　　)

A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1

B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2

C．ν1＝ν2＋ν3

D．ν3＝ν1＋ν2

E．hν1＝hν2＋hν3

【解析】　氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子，说明氢原子从基态跃迁到了第三能级态(如图所示)，在第三能级态不稳定，又向低能级跃进，发出光子，其中从第三能级跃迁到第一能级的光子能量最大，为hν1，从第二能级跃迁到第一能级的光子能量比从第三能级跃迁到第二能级的光子能量大，由能量守恒可知，氢原子一定是吸收了能量为hν1的光子，且关系式hν1＝hν2＋hν3，ν1＝ν2＋ν3存在．

【答案】　ACE

4．氢原子的能级如图18­4­3所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV.下列说法正确的是(　　)

图18­4­3

A．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，可能发出可见光

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．一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光

E．一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出2种不同频率的光子

【解析】　由于E3＝－1.51 eV，紫外线光子的能量大于可见光光子的能量，即E紫＞E∞－E3＝1.51 eV，可以使氢原子电离，A正确；大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，最大能量为1.51 eV，即辐射出光子的能量最大为1.51 eV，小于可见光光子的能量，B错误；n＝4时跃迁发出光的频率数为C＝6种，C正确；一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出(3－1)＝2种不同频率的光，D错误，E正确．

【答案】　ACE

5．根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指电子的________．

【解析】　根据玻尔理论，电子绕核在不同轨道上做圆周运动，库仑力提供向心力，故电子的能量指电子的总能量，包括动能和电势能．

【答案】　电势能与动能之和

6．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λ的光．以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，E′等于________．

【解析】　释放的光子能量为hν＝h，所以E′＝E－hν＝E－h.

【答案】　E－h

7．氢原子部分能级的示意图如图18­4­4所示，不同色光的光子能量如下表所示：

图18­4­4

处于某激发态的氢原子，发射的光谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为________．

【解析】　由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.61～3.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，ΔE1＝－0.85－(－3.40) eV＝2.55 eV，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，ΔE2＝－1.51－(－3.40) eV＝1.89 eV，即红光．

【答案】　红、蓝—靛

[能力提升]

8．氢原子能级图如图18­4­5所示，a，b，c分别表示原子在不

图18­4­5

同能级之间的三种跃迁途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，若a光恰能使某金属产生光电效应，则(　　)

【导学号：66390038】

A．λa＝λb＋λc

B.＝＋

C．Eb＝Ea＋Ec

D．c光也能使该金属产生光电效应

E．b光一定能使该金属发生光电效应

【解析】　Ea＝E2－E1，Eb＝E3－E1，Ec＝E3－E2，故Eb＝Ea＋Ec，C项正确；又因为E＝hν＝h，故＝＋，A项错误，B项正确；a光恰能使某金属发生光电效应，而Ea＜Eb，Ea>Ec.故D项错误，E项正确．

【答案】　BCE

9．根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图18­4­6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．

图18­4­6

【解析】　由玻尔理论知，能级越低，电子的轨道半径越小，电子离核越近；当大量的氦离子处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线条数为C＝6.

【答案】　近　6

10．氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则＝________.

【导学号：66390039】

【解析】　根据En＝可得hν1＝－，hν2＝－E1，两式联立解得＝.

【答案】　

11．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV.问：

(1)氢原子在n＝4的定态上时，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.

【解析】　(1)原子处于n＝1的定态，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，而跃迁的方式多种多样，当氢原子从n＝4的定态向基态跃迁时，可释放出6种不同频率的光子．

(2)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，则hν≥E∞－E1＝13.6 eV＝2.176×10－18 J

即ν≥＝ Hz＝3.28×1015 Hz.

【答案】　(1)6种　(2)3.28×1015 Hz

12．已知氢原子的基态能量为－13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10 m，电子质量me＝9.1×10－31 kg，电荷量为1.6×10－19 C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和原子的电势能各多大？

【导学号：66390040】

【解析】　氢原子能量E3＝E1＝－1.51 eV

电子在第三轨道时半径为r3＝n2r1＝32r1＝9r1①

电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供，所以

＝②

由①②可得电子动能为Ek3＝mev＝

＝ eV＝1.51 eV

由于E3＝Ek3＋Ep3，故原子的电势能为

Ep3＝E3－Ek3＝－1.51 eV－1.51 eV＝－3.02 eV.

【答案】　－1.51 eV　1.51 eV　－3.02 eV

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/c412db6ba0c7aa00b52acfc789eb172dec639943.html