2020版高中物理 18.4 玻尔的原子模型知能巩固提升 新人教版选修3-5

2020版高中物理 18.4 玻尔的原子模型知能巩固提升 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 18.4 玻尔的原子模型知能巩固提升 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.(2020·北京高考)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级.该氢原子( )‎ A.放出光子，能量增加 B.放出光子，能量减少 C.吸收光子，能量增加 D.吸收光子，能量减少 ‎2.一群处于n=4激发态的氢原子，当它们自发跃迁到较低能级时( )‎ A.从n=4跃迁到n=3时，辐射的光子波长最短 B.从n=4直接跃迁到n=1时，辐射的光子的波长最短 C.从n=4直接跃迁到n=1时，辐射的光子的波长最长 D.从n=4直接跃迁到n=2时，辐射的光子的能量等于从n=4跃迁到n=3和从n=3跃迁到n=2辐射的两个光子的能量之和 ‎3.根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后( )‎ A．原子的能量增加，电子的动能减少 B．原子的能量增加，电子的动能增加 C．原子的能量减少，电子的动能减少 D．原子的能量减少，电子的动能增加 ‎4.(2020·朝阳区高二检测)氢原子的能级图如图所示，现让一束单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子只发出三种不同频率的色光.照射光光子的能量 是( )‎ A.13.6‎‎ eV B.3.4 eV C.12.09 eV D.10.2 eV ‎5.(2020·江苏高考)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”).已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h).‎ ‎【课后巩固】‎ ‎6.(2020·佛山高二检测)下列有关氢原子光谱的说法中正确的是( )‎ A.氢原子的发射光谱是连续的 B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D.氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关 ‎7.如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )‎ A.原子A可能辐射出3种频率的光子 B.原子B可能辐射出3种频率的光子 C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4‎ D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4‎ ‎8.汞原子的能级图如图所示，现让一束光子能量为8.8 eV的单色光照射到大量处于基态(能级数n=1)的汞原子上，能发出6种不同频率的色光.下列说法中正确的是( )‎ A.最长波长光子的能量为1.1 eV B.最长波长光子的能量为2.8 eV C.最大频率光子的能量为2.8 eV D.最大频率光子的能量为4.9 eV ‎9.(2020·苏州高二检测)已知氢原子的能级图如图所示，现用光子能量介于 ‎10 eV～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是( )‎ A.在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种 B.在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种 C.照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种 D.照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种 ‎10.(2020·四川高考)如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )‎ A.从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长 B.从n=5能级跃迁到n=1能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度大 C.处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的 D.从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量 ‎11.(2020·湖州高二检测)如图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55‎ ‎ eV的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它跃迁到上述的能级上？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.‎ ‎12.氢原子在基态时轨道半径为r1=0.53×10‎-10 m，能量E1=-13.6 eV.求氢原子处于基态时：‎ ‎(1)电子的动能；‎ ‎(2)原子的电势能；‎ ‎(3)用波长是多少的光照射可使其电离？(已知电子质量m=9.1×10‎-31 kg)‎ 答案解析 ‎1.【解析】选B.根据玻尔理论，氢原子能级越高对应的能量越大，当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子.‎ ‎2.【解析】选B、D.由n=4跃迁到n=3时能级差最小，辐射光子的波长最长；而由n=4直接跃迁到n=1时，辐射光子的波长最短.‎ ‎3. 【解析】选D.电子由高能级跃迁到低能级，库仑力对电子做正功，核外电子的动能增加，氢原子由高能级跃迁到低能级，原子向外辐射能量，原子的总能量减少，D正确.‎ ‎4.【解析】选C.单色光照射基态氢原子后，能发出三种频率的色光，故氢原子是从基态跃迁到了n=3的能级，故光子能量hν=(-1.51) eV-(-13.6) eV=‎ ‎12.09 eV，故C正确.‎ ‎5.【解析】根据玻尔理论，氢原子中电子离原子核越远，氢原子能量越大，根据能量守恒定律知，‎ hν+E1=mv2‎ 所以电子的速度为：‎ v=‎ 答案:越大 ‎ ‎6.【解析】选B、C.原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于原子的能级是分立的，所以氢原子的发射光谱不是连续谱，原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢原子只能发出特定频率的光，综上所述，选项A、D错，B、C对.‎ ‎7.【解析】选B.原子A从激发态E2跃迁到E1，只能辐射出1种频率的光子，A错.原子B从激发态E3跃迁到基态E1能辐射出3种频率的光子，B对.由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错.A原子发出的光子能量ΔE=E2-E1大于E4-E3，故原子B吸收原子A发出的光子不可能跃迁到能级E4，D错.‎ ‎8.【解析】选A.由题意知，吸收光子后汞原子处于n=4的能级，向低能级跃迁时，最大频率的光子能量为(-1.6+10.4) eV=8.8 eV，最大波长(即最小频率)的光子能量为(-1.6+2.7) eV=1.1 eV，故A正确.‎ ‎【变式备选】用能量为12.6 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子的照射后，下列关于这群氢原子的跃迁的说法正确的是( )‎ A.原子能跃迁到n=2的激发态上 B.原子能跃迁到n=3的激发态上 C.原子能跃迁到n=4的激发态上 D.原子不能跃迁 ‎【解析】‎ 选D.要想用光子照射使原子发生跃迁，就必须使光子的能量等于两定态的能级差，即ΔE=Ek-En(k>n),光子的能量大于或小于这个值，都不能使原子跃迁，题中光子的能量E=12.6 eV，氢原子基态的能量为E1=-13.6 eV，其他各激发态的能量为E2=-3.4 eV，E3=-1.51 eV，E4=-0.85 eV,所以E>E2-E1=10.2 eV，E>E3-E1=12.09 eV，E2的某一能级跃迁到n=2的能级，满足：hν=En-E2=‎ ‎2.55 eV 可得：En=hν+E2=-0.85 eV，所以n=4.‎ 基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供的能量为 ΔE=E4-E1=12.75 eV，跃迁图如图所示.‎ 答案:12.75 eV 见解析图 ‎12.【解题指南】解答本题应注意以下三点：‎ ‎(1)电子绕原子核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力.‎ ‎(2)原子能级对应的总能量应等于动能和电势能之和，由此可确定原子的电势能.‎ ‎(3)使氢原子从基态电离的光子能量最少为13.6 eV.‎ ‎【解析】(1)设处于基态的氢原子核外电子的速度为v1，则，所以电子的动能 ‎(2)因为E1=Ek1+Ep1，所以 Ep1=E1-Ek1=-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV.‎ ‎(3)设用波长为λ的光照射可使氢原子电离：‎ ‎=0-E1.‎ 所以 答案:(1)13.6 eV (2)-27.2 eV (3)9.14×10-8 m