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2019-2020年高中物理第十八章原子结构4玻尔的原子模型成长训练新人教版选修夯基达标
1.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 A.电子的动能B.电子的电势能C.电子的动能与电势能之和D.电子的动能、电势能和原子核能量之和思路解析根据玻尔理论,电子绕核在不同轨道上做圆周运动,库仑引力为向心力,故电子的能量指电子的总能量,包括动能与电势能,所以选项C正确.答案C
2.氢原子的基态能量为E1,如图18-4-3所示,四个能级图正确代表氢原子能级的是 图18-4-3思路解析根据氢原子能级图的特点上密下疏,再联系各激发态与基态能级间关系,可判断C对.答案C
3.氢原子辐射出一个光子后,则 A.电子绕核旋转半径增大B.电子的动能增加C.氢原子电势能增加D.原子的能级值增大思路解析由玻尔理论可知,氢原子辐射出光子后,应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道,在此跃迁过程中,电场力对电子做了正功,因而电势能应减少,另由经典电磁理论,电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核子对电子的库仑力,所以.可见电子运动半径减小,动能越大,再结合能量转化和守恒定律,氢原子放出光子,辐射出能量,所以原子的总能量减少,综上所述只有选项B正确.答案B
4.原子的能量量子化现象是指 A.原子的能量是不可改变的B.原子的能量与电子的轨道无关C.原子的能量状态是不连续的D.原子具有分立的能级思路解析正确理解玻尔理论中量子化概念是解题的关键.根据玻尔理论原子处于一系列不连续的能量状态中这些能量值称为能级原子不同的能量状态对应于不同的圆形轨道故选项C、D正确.答案CD
5.氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,以下说法正确的是( )A.电子的动能减小,电势能增大B.电子的动能增大,电势能减小C.电子绕核旋转的半径减小,周期变小D.电子绕核旋转的半径增大,周期变大思路解析根据玻尔理论,氢原子核外电子绕核做圆周运动,静电力提供向心力,即,电子运动的动能,由此可知,离核越远,动能越小.氢原子辐射光子后,总能量减少.由于其动能跃迁到低能级时,r变小,动能变小,因总能量E等于其动能和电势能之和,可知电子的电势能越小.氢原子的核外电子跃迁到低能级时在离核较近的轨道上运动,半径变小,速度变大,由周期公式知,电子绕核运动的周期变小.综上所述,选项B、C正确.答案BC
6.欲使处于基态的氢原子被激发,下列措施可行的是……( )A.用
10.2eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用10eV的光子照射思路解析用氢原子能级图算出
10.2eV为第2能级与基态之间的能级差,能使氢原子被激发,而大于
13.6EV的光子能使氢原子电离.答案AC
7.氢原子的量子数越小,则 A.电子轨道半径越小B.原子的能量越小C.原子的能量越大D.原子的电势能越小思路解析该题的物理图景是库仑引力提供电子绕核运动的向心力,可类比地球和人造卫星的运动来理解学习.根据玻尔理论,不同的轨道对应不同的能级,对应不同的量子数,量子数越小,则氢原子核外电子轨道半径减小,对应能量减小.由于静电引力做正功,电子动能越大,电子的电势能越小.答案ABD
8.光子的发射和吸收过程是 A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子,放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B.原子不能从低能级向高能级跃迁C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级,放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D.原子无论是吸收光子还是放出光子,吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值思路解析解决此题要注意以下两个问题
一、原子的跃迁条件;
二、关系式hν=Em-Enm>n.由玻尔理论的跃迁假设知,原子处于激发态不稳定,可自发地向低能级发生跃迁,以光子的形式放出能量.光子的吸收是光子发射的逆过程,原子在吸收光子后,会从较低能级向较高能级跃迁,但不管是吸收光子还是发射光子,光子的能量总等于两能级之差,即hν=Em-Enm>n,故选项C、D正确.答案CD
9.氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态,设真空中的光速为c,则 A.吸收光子的波长为B.辐射光子的波长为C.吸收光子的波长为D.辐射光子的波长为思路解析由玻尔理论的跃迁假设,当氢原子由较高的能级向较低能级跃迁时辐射光子,由关系式hν=E1-E2得,,又,故辐射光子波长为选项D正确.答案D
10.氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时,辐射的光照射在某金属上时能产生光电效应.那么,处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的各种频率的光可能使此金属板发生光电效应的至少有 A.1种B.2种C.3种D.4种思路解析原子在跃迁时发出的光子频率由始、末能级能量之差决定,即hν=Em-En,且能级越高,相邻能级的差值越小(在氢原子能级图上表现为上密下疏的特点).发生光电效应的条件是照射光的频率要大于该金属的极限频率.本题未知该金属的极限频率,但可以用比较的办法来确定肯定能发生光电效应的频率.氢原子由高能级E3向低能级跃迁的可能情形为3→13→22→1三种.其中3→1发出的光子频率大于2→1发出光子的频率,3→2发出的光子频率小于2→1发出的光子频率,已知2→1发出的光子能发生光电效应,则3→1发出的光子一定能使该金属发生光电效应,而3→2发出的光子无法判定是否能发生光电效应.因此辐射出的三种频率的光能使此金属板发生光电效应的至少有2种.答案B
11.某金属的极限波长恰等于氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级所发出的光的波长.现在用氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光去照射,则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏?思路解析设氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级发出的光子波长为λ0,由n=2能级跃迁到n=1能级发出的光子波长为λ,则根据爱因斯坦光电方程,光电子的最大初动能为=2E2-E1-E4=2×-
3.4eV+
13.6eV+
0.85eV=
7.65eV.答案
7.65eV
12.已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=
0.528×10-10m,量子数为n的能级值为.
(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n=3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哪几种光谱线?
(3)计算这几种光中波长最短的波长.(静电力常量k=9×109N·m2/C2电子电荷量e=
1.6×10-19C,普朗克常量h=
6.63×10-34J·s真空中光速c=
3.00×108m/s)思路解析由,可计算出电子在任意轨道上运动的动能且Ekn=|En|Epn=2En,并由此计算出相应的电势能Epn.
(1)核外电子绕核做匀速圆周运动,静电引力提供向心力,则又知故电子在基态轨道的动能为=
2.18×1018J=
13.6eV.
(2)当n=1时,能级值为当n=2时,能级值为当n=3时,能级值为.能发出的光谱线分别为3→22→13→1共3种,能级图见右图.
(3)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大,波长最短.hν=E3-E1又知则有.答案
(1)
13.6eV
(2)略
(3)
1.03×10-7m。