2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-5配套作業(yè)：第18章 第4節(jié) 玻爾的原子模型 Word版含解析

1、第十八章第四節(jié)請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真完成 練案10 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(14題為單選題，56題為多選題)1根據(jù)玻爾理論，在氫原子中，量子數(shù)n越大，則(d)a電子軌道半徑越小b核外電子運(yùn)動(dòng)速度越大c原子能級(jí)的能量越小d電子的電勢(shì)能越大解析：在氫原子中，量子數(shù)n越大，電子的軌道半徑越大，根據(jù)km知，r越大，v越小，則電子的動(dòng)能減小，因?yàn)榱孔訑?shù)增大，原子能級(jí)的能量增大，動(dòng)能減小，則電勢(shì)能增大，故d正確，a、b、c錯(cuò)誤。2一個(gè)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，該氫原子(b)a放出光子，能量增加b放出光子，能量減少c吸收光子，能量增加d吸收光子，能量減少解析：一個(gè)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，即從高能級(jí)向低能級(jí)

2、躍遷，釋放光子，能量減少，故選項(xiàng)b正確。3如圖所示為氫原子能級(jí)圖，下列說(shuō)法正確的是(d)a當(dāng)氫原子從n3狀態(tài)躍遷到n4狀態(tài)時(shí)，輻射出0.66 ev的光子b玻爾理論認(rèn)為原子的能量是不連續(xù)的，電子的軌道半徑是連續(xù)的c玻爾理論也能很好地解釋復(fù)雜原子的光譜d大量處在n1能級(jí)的氫原子可以被13 ev的電子碰撞而發(fā)生躍遷解析：從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)需吸收光子，故a錯(cuò)誤；玻爾理論認(rèn)為電子的軌道半徑是不連續(xù)的，故b錯(cuò)誤；玻爾理論不能很好地解釋復(fù)雜原子的光譜，c錯(cuò)誤；處于基態(tài)的氫原子可以被13 ev的電子碰撞躍遷到nca，因此按波長(zhǎng)依次增大由左向右為a、c、b，即選項(xiàng)c正確。5若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其

3、他層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來(lái)，此電磁輻射就是原子的特征x射線。內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制，其中的一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時(shí)，將躍遷時(shí)釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子)。214po的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，可將能量e01.416 mev交給內(nèi)層電子(如k、l、m層電子，以k、l、m標(biāo)記原子中最靠近核的三個(gè)電子層)使其電離。實(shí)驗(yàn)測(cè)得從214po原子的k、l、m層電離出的電子的動(dòng)能分別為ek1.323 mev，el1.399 mev，em1.412 mev。則可能發(fā)射的特征x射線的能量為

4、(ac)a0.013 mevb0.017 mevc0.076 mevd0.093 mev解析：當(dāng)發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)，釋放的x射線的能量可能值為elek0.076 mev，emel0.013 mev，emek0.089 mev，選項(xiàng)a、c正確。6如圖所示是氫原子的能級(jí)圖，大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，一共可以輻射出6種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子由高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子，則(bc)a6種光子中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是n4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的b6種光子中有2種屬于巴耳末系c使n4能級(jí)的氫原子電離至少要0.85 ev的能量d若從n2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)

5、，則從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)釋放的光子也一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng)解析：由e4e1h，得6種光子中由n4能級(jí)躍遷到n1能級(jí)的能量差最大，波長(zhǎng)最短，所以a錯(cuò)誤；在6種光子中只有n4躍遷到n2和n3躍遷到n2釋放的光子屬于巴耳末系，b項(xiàng)正確；由ee40(0.85 ev)0.85 ev，所以要使n4能級(jí)的氫原子電離至少需0.85 ev的能量，c項(xiàng)正確；因?yàn)閑2e110.2 evh1，e3e21.89 evh2，所以12，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題7(2020遼寧省大連市高二下學(xué)期期中)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為e113.6 ev，當(dāng)處于n3的激發(fā)態(tài)，能量為e31.51 ev，則(1)當(dāng)氫原子從n3的

6、激發(fā)態(tài)躍遷到n1的基態(tài)時(shí)，向外輻射的光子的波長(zhǎng)是多少？(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子？(3)若有大量的氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，則在躍遷過(guò)程中可能釋放出幾種不同頻率的光子？答案：(1)1.03107 m(2)3.31015 hz(3)3種解析：(1)由躍遷公式得he3e1由代入數(shù)據(jù)得1.03107 m(2)若要將基態(tài)原子電離h0e1，代入數(shù)據(jù)得3.31015 hz(3)光子種數(shù)nc3種。 能力提升 一、選擇題(單選題)1處于基態(tài)的一群氫原子被一束單色光照射后，只發(fā)出三種頻率分別為1、2、3的光子，且123，則入射光子的能量應(yīng)為(a)ah1bh2ch3dh(12

7、3)解析：由氫原子躍遷規(guī)律知，eh1h(23)故只有選項(xiàng)a正確。2氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖所示，不同色光的光子能量如下表所示。色光紅橙黃綠藍(lán)靛紫光子能量范圍(ev)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見(jiàn)光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為(a)a紅、藍(lán)靛b黃、綠c紅、紫d藍(lán)靛、紫解析：由題表可知處于可見(jiàn)光范圍的光子的能量范圍為1.61 ev3.10 ev，處于某激發(fā)態(tài)的氫原子能級(jí)躍遷時(shí)：e3e2(3.401.51) ev1.89 ev，此范圍為紅光。e4e2(3.400.85) ev2.55 ev，

8、此范圍為藍(lán)靛光，故本題正確選項(xiàng)為a。3氫光譜在可見(jiàn)光的區(qū)域內(nèi)有4條譜線，按照在真空中波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的順序，這4條譜線分別是h，h，h和h，它們都是氫原子的電子從量子數(shù)大于2的可能軌道上躍遷到量子數(shù)為2的軌道時(shí)所發(fā)出的光，下列判斷錯(cuò)誤的是(a)a電子處于激發(fā)態(tài)時(shí)，h所對(duì)應(yīng)的軌道量子數(shù)大b h的光子能量大于h的光子能量c對(duì)于同一種玻璃，4種光的折射率以h為最小d對(duì)同一種金屬，h能使它發(fā)生光電效應(yīng)，h，h，h都可以使它發(fā)生光電效應(yīng)解析：由eh，知波長(zhǎng)長(zhǎng)，光子能量小，故h光子能量最小，h光子能量最大，再由hene2，得h對(duì)應(yīng)的軌道量子數(shù)最小，a錯(cuò)誤。4(2020江蘇省啟東市高二下學(xué)期調(diào)研)如圖為氫原子的

9、能級(jí)圖，已知可見(jiàn)光的光子的能量范圍為1.623.11ev，對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過(guò)程中輻射或吸收光子的特征的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是(c)a用能量為10.3ev的光子照射氫原子，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)b一群處于n3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能輻射出4種不同頻率的光子c處于n3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離d處于n2能級(jí)的氫原子向n4能級(jí)躍遷時(shí)，核外電子的動(dòng)能增大解析：用能量為10.3ev的光子照射氫原子，不能使基態(tài)的氫原子吸收10.2ev的能量，所以不能使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)，故a錯(cuò)誤；一群處于n3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能輻射出3種不同頻率的光子，故b錯(cuò)

10、誤；紫外線光子的最小能量為3.11ev，處于n3能級(jí)的氫原子的電離能為1.51ev，故處于n3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離，故c正確；處于n2能級(jí)的氫原子向n4能級(jí)躍遷時(shí)，軌道半徑增大，原子能量增大，吸收光子，根據(jù)知軌道半徑越大，動(dòng)能越小，則核外電子的動(dòng)能減小，故d錯(cuò)誤。5根據(jù)玻爾理論，下列論述不正確的是(d)a電子在一系列定態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生電磁輻射b處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子，這是原子發(fā)光的機(jī)理c巴爾末公式代表的應(yīng)該是電子從量子數(shù)分別為n3,4,5等高能級(jí)向量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線d一個(gè)氫原子中的電子從一個(gè)半徑

11、為r1的軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為r2的軌道，已知r1r2，則此過(guò)程原子要吸收某一頻率的光子，該光子能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定解析：按照玻爾理論電子在某一個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的時(shí)候并不向外輻射能量，即其狀態(tài)是穩(wěn)定的，故a正確；處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子，這是原子發(fā)光的機(jī)理，故b正確；巴爾末公式：r()，代表的是電子從量子數(shù)分別為n3,4,5等高能級(jí)向量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線，故c正確；已知r1r2，電子從較高能級(jí)的軌道自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)的軌道時(shí)，會(huì)輻射一定頻率的光子，故d錯(cuò)誤。本題選擇錯(cuò)誤的，故選d。二、非選擇題6氫原子能級(jí)圖如下圖所示，由能

12、級(jí)圖求：(1)如果有很多氫原子處于n3的能級(jí)，在原子回到基態(tài)時(shí)，可能產(chǎn)生哪幾種躍遷？出現(xiàn)幾種不同光譜線？(2)如果用動(dòng)能為11 ev的外來(lái)電子去激發(fā)處于基態(tài)的氫原子，可使氫原子激發(fā)到哪一個(gè)能級(jí)上？(3)如果用能量為11 ev的外來(lái)光去激發(fā)處于基態(tài)的氫原子，結(jié)果又如何？答案：(1)出現(xiàn)三種光譜線(2)n2的能級(jí)(3)不能使氫原子激發(fā)解析：(1)對(duì)于處于n3的很多氫原子而言，在它們回到n1的基態(tài)時(shí)，可能觀測(cè)到三條不同頻率的光譜線，其頻率分別為2.921015 hz、4.511014 hz、2.471015 hz(2)從氫原子能級(jí)圖可以推算出：氫原子從n1的能級(jí)激發(fā)到n2的能級(jí)時(shí)所需吸收的能量e21e2e1(3.4) ev(13.6) ev10.2 ev如果氫原子從n1的能級(jí)激發(fā)到n3的能級(jí)，那么所需吸收的能量為e31e3e11.51 ev(13.6) ev12.09 ev因?yàn)橥鈦?lái)電子的能