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2019-2020年高中物理第十八章原子结构4玻尔的原子模型课时训练新人教版选修题组一 玻尔的原子理论
1.多选根据玻尔理论氢原子中量子数n越大 A.电子的轨道半径越大B.核外电子的速率越大C.氢原子能级的能量越大D.核外电子的电势能越大解析:根据玻尔理论氢原子中量子数n越大电子的轨道半径就越大选项A正确;核外电子绕核做匀速圆周运动库仑力提供向心力k=m则半径越大速率越小选项B错误;量子数n越大氢原子所处的能级能量就越大选项C正确;电子远离原子核的过程中库仑力做负功电势能增大选项D正确答案:ACD
2.多选关于玻尔的原子模型下列说法中正确的是 A.它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B.它发展了卢瑟福的核式结构学说C.它完全抛弃了经典的电磁理论D.它引入了普朗克的量子理论解析:玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁故A错误B正确;它的成功就在于引入了量子化理论缺点是被过多地引入经典力学所困故C错误D正确答案:BD
3.氢原子放出一个光子后根据玻尔理论氢原子的 A.核外电子的电势能增大B.核外电子的动能增大C.核外电子的转动周期变大D.氢原子的能量增大解析:根据玻尔理论氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低的定态才辐射出光子反之会吸收光子所以选项D错误氢原子放出一个光子后核外电子进入低能级轨道运行半径减小由k=m知随r变小电子线速度变大电子动能增大所以选项B正确由T=知r变小线速度v变大所以周期T变短选项C错误当电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时静电力做正功所以电子电势能变小选项A错误答案:B
4.多选原子的能量量子化现象是指 A.原子的能量是不可以改变的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解析:正确理解玻尔理论中的量子化概念是解题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不同的轨道故C、D选项正确答案:CD题组二 玻尔理论对氢光谱的解释
5.多选对氢原子能级公式En=的理解下列说法中正确的是 A.原子定态能量En是指核外电子动能与核之间的静电势能的总和B.En是负值C.En是指核外电子的动能只能取正值D.从式中可以看出随着电子运动半径的增大原子总能量减少解析:这里是取电子自由态作为能量零点所以电子处在各个定态中能量均是负值En表示核外电子动能和电子与核之间的静电势能的总和所以选项A、B对C错;因为能量是负值所以n越大En越大答案:AB
6.如图所示为氢原子的能级图若用能量为
10.5eV的光子去照射一群处于基态的氢原子则氢原子 A.能跃迁到n=2的激发态上去B.能跃迁到n=3的激发态上去C.能跃迁到n=4的激发态上去D.以上三种说法均不对解析:用能量为
10.5eV的光子去照射一群处于基态的氢原子从能级差可知若氢原子跃迁到某一能级上则该能级的能量为
10.5-
13.6eV=-
3.1eV根据氢原子的能级图可知不存在定态能量为-
3.1eV的能级因此氢原子无法发生跃迁答案:D
7.原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时有可能不发射光子例如在某种条件下铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子使之能脱离原子这一现象叫作俄歇效应以这种方式脱离了原子的电子叫作俄歇电子已知铬原子的能级公式可简化表示为En=式中n=123…表示不同能级A是正的已知常数上述俄歇电子的动能是 A.A B.A C.A D.A解析:由题意知E1=-AE2=-E4=-电子从n=2能级跃迁到n=1能级释放的能量ΔE=E2-E1=A该能量使处于n=4能级的电子电离后的动能Ek=ΔE-|E4|=A即选项C正确答案:C
8.有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n=3的激发态已知氢原子处于基态时的能量为E1则吸收光子的频率ν= 当这些处于激发态的氢原子向低能态跃迁发光时可发出 条谱线辐射光子的能量分别为 解析:根据玻尔的假设当原子从基态跃迁到n=3的激发态时吸收光子的能量hν=E3-E1而E3=E1所以吸收光子的频率ν=当原子从n=3的激发态向低能态跃迁时由于是大量的原子可能的跃迁有多种如从n=3到n=1从n=3到n=2再从n=2到n=1因此可能发出三条谱线三种光子的能量分别为E31=-E1E32=-E1E21=-E1答案: 3 建议用时:30分钟
1.仔细观察氢原子的光谱发现它只有几条不连续的亮线其原因是 A.氢原子只有几个能级B.氢原子只能发出平行光C.氢原子有时发光有时不发光D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的所以对应的光的频率也是不连续的解析:不连续的亮线对应着不同频率的光选项B、C错误;氢原子在不同的能级之间跃迁时辐射出不同能量的光子并且满足E=hν能量不同相应光子频率不同体现在光谱上是一些不连续的亮线选项A错误选项D正确答案:D
2.用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν
1、ν
2、ν3的三条谱线且ν3ν2ν1则以下关系正确的是 A.ν0ν1 B.ν3=ν2+ν1C.ν0=ν1+ν2+ν3D.解析:在光谱中仅能观测到三条谱线可知基态的氢原子被激发到n=3且hν3=hν2+hν1ν3=ν0选项B正确答案:B
3.氦原子被电离出一个核外电子形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为E1=-
54.4eV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 A.
40.8eVB.
43.2eVC.
51.0eVD.
54.4eV解析:要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件即吸收的光子的能量必须是某两个能级的差值
40.8eV是第一能级和第二能级的差值
51.0eV是第一能级和第四能级的差值
54.4eV是电离需要吸收的能量均满足条件故A、C、D均可以而B不满足条件答案:B
4.多选处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时只发射波长为λ
1、λ
2、λ3的三种单色光且λ1λ2λ3则照射光的波长为 A.λ3B.λ1+λ2+λ3C.D.解析:由玻尔理论知该氢原子吸收光子后被激发到n=3的激发态其辐射的能量最大波长最短的单色光的波长应为λ3则h=h+h所以λ3=即选项D正确答案:AD
5.如图所示是某原子的能级图a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光在下列该原子光谱的各选项中谱线从左向右的波长依次增大则正确的是 解析:由En=、h=ΔE及能级跃迁图可得a光的波长最短b光的波长最长选项C正确答案:C
6.氢原子部分能级的示意图如图所示不同色光的光子能量如下表所示色光红橙黄绿蓝—靛紫光子能量范围eV
1.61~
2.
002.00~
2.
072.07~
2.
142.14~
2.
532.53~
2.
762.76~
3.10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 A.红、蓝—靛B.黄、绿C.红、紫D.蓝—靛、紫解析:由能级图可知只有原子从n=4能级向n=3能级以及从n=3能级向n=2能级跃迁时发射光子的能量符合题目要求两种光子对应的能量分别为
2.55eV和
1.89eV分别为蓝-靛光和红光选项A正确答案:A
7.多选用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子使这些氢原子被激发到量子数为nn2的激发态此时出现的氢光谱中有N条谱线其中波长的最大值为λ现逐渐提高入射电子的动能当动能达到某一值时氢光谱中谱线数增加到N条其中波长的最大值变为λ下列各式中可能正确的是 A.N=N+nB.N=N+n-1C.λλD.λλ解析:氢原子处于n能级向较低激发态或基态跃迁时可能产生的光谱线条数的计算公式为N=设氢原子被激发到量子数为n的激发态时出现的氢光谱中有N条谱线若n=n+1N==N+n故A项正确氢原子能级越高相邻能级差越小则ΔE=nn则ΔEΔE所以λλ故C项正确答案:AC
8.根据玻尔原子结构理论氦离子He+的能级图如图所示电子处在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 解析:能级越小的电子离原子核越近;从n=4的激发态跃迁时发射的谱线条数为=6条答案:近
69.有一群氢原子处于n=4的能级上已知氢原子的基态能量E1=-
13.6eV普朗克常量h=
6.63×10-34J·s求:1这群氢原子的光谱共有几条谱线2这群氢原子发出的光子的最大频率是多少解析:1这群氢原子的能级如图所示由图可以判断这群氢原子可能发生的跃迁共有6种所以它们的谱线共有6条2频率最大的光子能量最大对应的跃迁能级差也最大即从n=4跃迁到n=1发出的光子能量最大根据玻尔第二假设发出光子的能量hν=-E1代入数据解得ν=
3.1×1015Hz答案:16
23.1×1015Hz。