2015-2016学年高中物理184玻尔的原子模型课时提升训练(含解析)新人教版选修3-5

118.4玻尔的原子模型1.(多选)关于玻尔的原子模型,下列说法中正确的有()A.玻尔的原子模型彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B.玻尔的原子模型发展了卢瑟福的核式结构学说C.玻尔的原子模型完全抛弃了经典的电磁理论D.玻尔的原子模型引入了普朗克的量子理论【解析】选B、D。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,缺点是被过多引入的经典力学所困,故C错误,D正确。2.(2014·清远高二检测)氢原子的核外电子,在由离核较远的可能轨道跃迁到离核较近的可能轨道的过程中()A.辐射光子,获得能量B.辐射光子,放出能量C.吸收光子,放出能量D.吸收光子,获得能量【解析】选B。核外电子离核较远,氢原子的能级越高;故从高能级向低能级跃迁,所以应辐射光子,放出能量,B正确。3.(2013·焦作高二检测)如图所示,1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级。处在n=4能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能发出若干种频率不同的光子,在这些光子中,波长最长的是()A.n=4跃迁到n=1时辐射的光子B.n=4跃迁到n=3时辐射的光子C.n=2跃迁到n=1时辐射的光子D.n=3跃迁到n=2时辐射的光子2【解析】选B。波长最长时,频率最低,光子的能量最小,所以,应当是n=4跃迁到n=3时辐射的光子,B对。4.对于基态氢原子,下列说法正确的是()A.它能吸收10.2eV的光子B.它能吸收11eV的光子C.它能吸收动能为10eV的电子的能量D.它能吸收具有11eV动能的电子的全部动能【解析】选A。注意光子的能量只能全部被吸收,而电子的能量则可以部分被吸收。10.2eV刚好是n=1、n=2的能级差,而11eV不是,由玻尔理论知A正确,B错误;基态氢原子只可吸收动能为11eV的电子的部分能量(10.2eV),剩余0.8eV仍为原来电子所有,C、D错误。5.(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】选A、C、D。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,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,B错误;量子数n越大,氢原子所处的能级能量就越大,C正确;电子远离原子核的过程中,电场力做负功,电势能增大,D正确。6.(2013·徐州高二检测)用能量为12.30eV的光子去照射一群处于基态的氢原子,则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁说法正确的是()A.电子能跃迁到n=2的能级上去B.电子能跃迁到n=3的能级上去C.电子能跃迁到n=4的能级上去D.电子不能跃迁到其他能级上去【解析】选D。根据玻尔理论,原子的能量是不连续的,即能量是量子化的。因此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吸收,使氢原子发生跃迁。当氢原子由基态向n=2、3、4轨道跃迁时吸收的光子能量分别为ΔE21=-=-3.4eV-(-13.6)eV=10.20eV,ΔE31=-=-1.51eV-(-13.6)eV=12.09eV,3ΔE41=-=-0.85eV-(-13.6)eV=12.75eV。而外来光子的能量12.3eV不等于某两能级间的能量差,故不能被氢原子吸收而产生能级跃迁。故D项正确。7.(多选)(2013·南京高二检测)氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时,可能发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2,且λ1λ2,则另一个波长可能是()A.λ1+λ2B.λ1-λ2C.D.【解析】选C、D。由题设条件可知,hν3=hν1+hν2或hν3=hν2-hν1,即=+或=-,由此可知C、D选项正确。8.(2014·太原高二检测)如图所示,画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量E。处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22eV。在这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有()A.二种B.三种C.四种D.五种【解析】选C。一群氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时,能够发出六种不同频率的光。六种情况发出光子能量依次为:n=4到n=3时:-0.85eV-(-1.51eV)=0.66eV2.22eV,n=3到n=2时:-1.51eV-(-3.40eV)=1.89eV2.22eVn=2到n=1时:-3.40eV-(-13.60eV)=10.2eV2.22eVn=4到n=1时:……前两种不能从金属钾表面打出光电子,故有四种,C对。41.(多选)(2014·山东高考)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是()A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656nmB.用波长为325nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级【解析】选C、D。能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差,能级差越大,辐射的光子频率越大,波长越小,A错误;由Em-En=h可知,B错误,D正确;根据=3可知,辐射的光子频率最多3种,C正确。2.(2014·龙岩高二检测)氦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】选B。要吸收光子产生跃迁需要满足一定的条件,即吸收的光子的能量必须是任两个能级的差值。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是电子电离需要吸收的能量,均满足条件,选项A、C、D均可以,而B选项不满足条件,所以选B。53.(1)(多选)欲使处于基态的氢原子激发,下列措施可行的是()A.用12.09eV的光子照射B.用13eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用13eV的电子碰撞(2)(多选)欲使处于基态的氢原子电离,下列措施可行的是()A.用13.6eV的光子照射B.用15eV的光子照射C.用13.6eV的电子碰撞D.用15eV的电子碰撞【解题指南】【解析】(1)选A、C、D。由跃迁条件知氢原子受激发跃迁时,只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。根据氢原子能级图不难算出12.09eV刚好为氢原子n=1和n=3的两能级差,而13eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差,因此氢原子只能吸收前者,而不能吸收后者,对于14eV的光子则足以使氢原子电离,电离后的自由电子还具有0.4eV的动能。至于13eV的电子,它的能量通过碰撞可以全部或部分地被氢原子吸收。综上所述,选项A、C、D正确。(2)选A、B、D。基态氢原子的电离能为13.6eV,则13.6eV的光子被氢原子吸收刚好电离,同理,15eV的光子和15eV的电子均可供氢原子电离。至于13.6eV的电子,如果该电子把全部动能传递给氢原子,氢原子核外的电子恰好挣脱原子核的束缚,但由于入射电子的动能变为零,不能挣脱原子核的束缚,而处在氢原子附近,不能算是真正的电离,因此用13.6eV的电子碰撞氢原子时,氢原子不能电离。通过以上分析可知选项A、B、D正确。4.(2014·焦作高二检测)可见光光子的能量在1.61～3.10eV范围内。若氢原子从高能级跃迁到低能级,根据氢原子能级图(如图所示)可判断()6A.从n=4能级跃迁到n=3能级时发出可见光B.从n=3能级跃迁到n=2能级时发出可见光C.从n=2能级跃迁到n=1能级时发出可见光D.从n=4能级跃迁到n=1能级时发出可见光【解析】选B。发出的可见光的能量hν=|En-Em|,故四个选项中,只有B选项的能级差在1.61～3.10eV范围内,故B选项正确。5.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?(3)这群氢原子发出的光子的最长波长是多少?【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能级时发出的光子能量最大,根据玻尔理论,发出光子的能量:hν=E4-E1代入数据,解得:ν=3.1×1015Hz。(3)波长最长的光子能量最小,对应的跃迁的能级差也最小。即从n=4跃迁到n=3能级。所以h=E4-E3λ==m7=1.884×10-6m。答案:(1)6条(2)3.1×1015Hz(3)1.884×10-6m【总结提升】处理氢原子能级跃迁需要特别注意的五个问题(1)一个氢原子从某一轨道向另一轨道跃迁时,可能的情况只有一种,但是大量氢原子就会出现多种可能的情况。(2)氢原子从高能级向低能级跃迁过程中,辐射光子能量最大的频率最大,是由处于最高能级的氢原子直接向基态跃迁时发出的。(3)辐射的光子波长最长的是能量最小的,是氢原子在能级差最小的两轨道间跃迁时发出的。(4)发生能级跃迁时,从高能级可以直接跃迁到基态,也可能是先跃迁到其他低能级,再向基态跃迁,可能的情况有种,即种。(5)能使氢原子发生能级跃迁的有光子,也有实物粒子,比如电子。氢原子吸收光子时,若光子的能量大于其电离能,则可以吸收13.60eV完成电离,剩余的以电子动能的形式存在;若光子能量小于其电离能,则只能选择性吸收能量等于能级差的光子;若是电子,氢原子可以从电子部分吸收等于能级差的能量以完成其跃迁需要,剩余的仍以电子动能的形式存在。