高中物理 第2章 原子結構 4 玻爾的原子模型 能級學業(yè)分層測評 教科版選修3-5

《高中物理 第2章 原子結構 4 玻爾的原子模型 能級學業(yè)分層測評 教科版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第2章 原子結構 4 玻爾的原子模型 能級學業(yè)分層測評 教科版選修3-5（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

玻爾的原子模型 能級 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．根據(jù)玻爾理論，下列關于氫原子的論述正確的是 (　　) A．若氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級m躍遷，則氫原子要輻射的光子能量為hν＝En－Em B．電子沿某一軌道繞核運動，若圓周運動的頻率為ν，則其發(fā)光的頻率也是ν C．一個氫原子中的電子從一個半徑為ra的軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的軌道，已知ra>rb，則此過程原子要輻射某一頻率的光子 D．氫原子吸收光子后，將從高能級向低能級躍遷 E．氫原子放出光子后，將從高能級向低能級躍遷 【解析】　原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，輻射的光子能量等于能級差，故A、E對；電子沿某一軌道繞核運動，處于某一定態(tài)，不向外輻射能量，故B錯；電子由半徑大的軌道躍遷到半徑小的軌道，能級降低，因而要輻射某一頻率的光子，故C對；原子吸收光子后能量增加，能級升高，故D錯． 【答案】　ACE 2．一群處于基態(tài)的氫原子吸收某種光子后，向外輻射了ν1、ν2、ν3三種頻率的光子，且ν1＞ν2＞ν3，則(　　) 【導學號：11010028】 A．被氫原子吸收的光子的能量為hν1 B．被氫原子吸收的光子的能量為hν2 C．ν1＝ν2＋ν3 D．ν3＝ν1＋ν2 E．hν1＝hν2＋hν3 【解析】　氫原子吸收光子能向外輻射出三種頻率的光子，說明氫原子從基態(tài)躍遷到了第三能級態(tài)(如圖所示)，在第三能級態(tài)不穩(wěn)定，又向低能級躍遷，發(fā)出光子，其中從第三能級躍遷到第一能級的光子能量最大，為hν1，從第二能級躍遷到第一能級的光子能量比從第三能級躍遷到第二能級的光子能量大，由能量守恒可知，氫原子一定是吸收了能量為hν1的光子，且關系式hν1＝hν2＋hν3，ν1＝ν2＋ν3存在． 【答案】　ACE 3．氫原子的能級如圖244所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62～3.11 eV.下列說法正確的是(　　) 圖244 A．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離 B．大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，可能發(fā)出可見光 C．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6種不同頻率的光 D．一個處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可能發(fā)出3種不同頻率的光 E．一個處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可能發(fā)出2種不同頻率的光子 【解析】　由于E3＝－1.51 eV，紫外線光子的能量大于可見光光子的能量，即E紫＞E∞－E3＝1.51 eV，可以使氫原子電離，A正確；大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，最大能量為1.51 eV，即輻射出光子的能量最大為1.51 eV，小于可見光光子的能量，B錯誤；n＝4時躍遷發(fā)出光的頻率數(shù)為C＝6種，C正確；一個處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時最多可能發(fā)出(3－1)＝2種不同頻率的光，D錯誤，E正確． 【答案】　ACE 4．如圖245所示，設氫原子由n＝3的狀態(tài)向n＝2的狀態(tài)躍遷時放出能量為E、頻率為ν的光子．則氫原子(　　) 圖245 A．躍遷時可以放出或吸收能量為任意值的光子 B．由n＝2的狀態(tài)向n＝1的狀態(tài)躍遷時放出光子的能量大于E C．由n＝2的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時吸收光子的能量等于E D．由n＝4的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時放出光子的頻率大于ν E．由n＝4的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時放出光子的頻率一定小于ν 【解析】　原子躍遷時可以放出或吸收能量為特定值的光子，A錯；由n＝2的狀態(tài)向n＝1的狀態(tài)躍遷時，能量比由n＝3的狀態(tài)向n＝2的狀態(tài)躍時要大，所以放出光子的能量大于E，B項正確；由n＝2的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時吸收光子的能量等于由n＝3的狀態(tài)向n＝2的狀態(tài)躍遷時放出的能量E，C項正確；由n＝4的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時放出光子的能量較小，所以頻率小于ν，D項錯，E項正確． 【答案】　BCE 5．根據(jù)玻爾理論，某原子從能量為E的軌道躍遷到能量為E′的軌道，輻射出波長為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】　釋放的光子能量為hν＝h，所以E′＝E－h(huán)ν＝E－h(huán). 圖246 【答案】　E－h(huán) 6．氫原子部分能級的示意圖如圖246所示，不同色光的光子能量如下表所示： 色光 紅 橙 黃 綠 藍—靛 紫 光子能量范圍(eV) 1.61～2.00 2.00～2.07 2.07～2.14 2.14～2.53 2.53～2.76 2.76～3.10 處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光譜線在可見光范圍內僅有2條，其顏色分別為________． 【解析】　由七種色光的光子的不同能量可知，可見光光子的能量范圍在1.61～3.10 eV，故可能是由第4能級向第2能級躍遷過程中所輻射的光子，ΔE1＝－0.85－(－3.40) eV＝2.55 eV，即藍—靛光；也可能是氫原子由第3能級向第2能級躍遷過程中所輻射的光子，ΔE2＝－1.51－(－3.40) eV＝1.89 eV，即紅光． 【答案】　紅、藍—靛 [能力提升] 7．氫原子能級圖如圖247所示，a，b，c分別表示原子在不同能級之間的三種躍遷途徑，設a、b、c在躍遷過程中，放出光子的能量和波長分別是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，若a光恰能使某金屬產生光電效應，則(　　) 【導學號：11010029】 圖247 A．λa＝λb＋λc B.＝＋ C．Eb＝Ea＋Ec D．c光也能使該金屬產生光電效應 E．b光一定能使該金屬發(fā)生光電效應 【解析】　Ea＝E2－E1，Eb＝E3－E1，Ec＝E3－E2，故Eb＝Ea＋Ec，C項正確；又因為E＝hν＝h，故＝＋，A項錯誤，B項正確；a光恰能使某金屬發(fā)生光電效應，而Ea＜Eb，Ea>Ec.故D項錯誤，E項正確． 【答案】　BCE 8．根據(jù)玻爾原子結構理論，氦離子(He＋)的能級圖如圖248所示．電子處在n＝3軌道上比處在n＝5軌道上離氦核的距離________(選填“近”或“遠”)．當大量He＋處在n＝4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線有________條． 【解析】　由玻爾理論知，能級越低，電子的軌道半徑越小，電子離核越近；當大量的氦離子處在n＝4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線條數(shù)為C＝6. 【答案】　近　6 9．氫原子第n能級的能量為En＝，其中E1為基態(tài)能量．當氫原子由第4能級躍遷到第2能級時，發(fā)出光子的頻率為ν1；若氫原子由第2能級躍遷到基態(tài)，發(fā)出光子的頻率為ν2，則＝________. 【解析】　根據(jù)En＝可得hν1＝－，hν2＝－E1，兩式聯(lián)立解得＝. 【答案】　 10．氫原子處于基態(tài)時，原子的能量為E1＝－13.6 eV.問： (1)氫原子在n＝4的定態(tài)上時，可放出幾種光子？ (2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，要用多大頻率的電磁波照射此原子. 【解析】　(1)原子處于n＝1的定態(tài)，這時原子對應的能量最低，這一定態(tài)是基態(tài)，其他的定態(tài)均是激發(fā)態(tài)．原子處于激發(fā)態(tài)時不穩(wěn)定，會自動地向基態(tài)躍遷，而躍遷的方式多種多樣，當氫原子從n＝4的定態(tài)向基態(tài)躍遷時，可釋放出6種不同頻率的光子． (2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，就是要使氫原子第一條可能軌道上的電子獲得能量脫離原子核的引力束縛，則hν≥E∞－E1＝13.6 eV＝2.17610－18 J 即ν≥＝ Hz＝3.281015 Hz. 【答案】　(1)6種　(2)3.281015 Hz 11．已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r1＝0.52810－10 m，量子數(shù)為n的能級值為En＝－ eV. (1)求電子在基態(tài)軌道上運動時的動能； (2)有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)．畫出能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線； (3)計算這幾條光譜線中波長最短的一條的波長． (其中靜電力常量k＝9.0109 Nm2/C2，電子電量e＝1.610－19 C，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，真空中光速c＝3.0108 m/s) 【解析】　(1)設電子的質量為m，電子在基態(tài)軌道上的速率為v1，根據(jù)牛頓第二定律和庫侖定律有 m＝，所以Ek＝mv＝ ＝ J ＝2.1810－18 J＝13.6 eV. (2)當氫原子從量子數(shù)n＝3的能級躍遷到較低能級時，可以得到3條光譜線，如圖所示． (3)與波長最短的一條光譜線對應的能級差為E3－E1. λ＝＝ m ＝1.0310－7 m. 【答案】　(1)13.6 eV　(2)見解析　(3)1.0310－7 m