高中物理第2章原子结构第3节玻尔的原子模型学业分层测评鲁科版选修3-5

第3节 玻尔的原子模型 (建议用时：45分钟)学业达标1关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有()A它彻底否定了经典的电磁理论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E它保留了一些经典力学和经典的电磁理论【解析】原子核式结构模型与经典电磁理论的种种矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出了量子化的原子模型；但在玻尔的原子模型中仍然认为原子中有一很小的原子核，电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力提供向心力，并没有完全抛弃经典的电磁理论【答案】BDE2下面关于玻尔理论的解释中，正确的说法是()A原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的E原子从高能级态跃迁到另一低能级态时，一定要辐射光子，但光子的频率不固定【解析】根据玻尔原子理论可以判定选项A、B、D均正确；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射一定频率的光子，也可能吸收一定频率的光子，故选项C不正确；原子从高能级态跃迁到另一低能级态时，一定要辐射一定频率的光子，E错误【答案】ABD3设氢原子由n3的状态向n2的状态跃迁时放出能量为E、频率为的光子则氢原子()图233A跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B由n2的状态向n1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC由n2的状态向n3的状态跃迁时吸收光子的能量等于ED由n4的状态向n3的状态跃迁时放出光子的频率大于E由n4的状态向n3的状态跃迁时放出光子的频率一定小于【解析】原子跃迁时可以放出或吸收能量为特定值的光子，A错；由n2的状态向n1的状态跃迁时，能量比由n3的状态向n2的状态跃时要大，所以放出光子的能量大于E，B项正确；由n2的状态向n3的状态跃迁时吸收光子的能量等于由n3的状态向n2的状态跃迁时放出的能量E，C项正确；由n4的状态向n3的状态跃迁时放出光子的能量较小，所以频率小于，D项错，E项正确【答案】BCE4已知氢原子的能级图如图234所示，现用光子能量介于1012.9 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()图234A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E照射后观测到氢原子发射的光中波长最长的光是由n4向n3跃迁时发出的【解析】根据跃迁规律hEmEn和能级图，可知A错，B对；氢原子吸收光子后能跃迁到最高为n4的能级，能发射的光子的波长有C6种，故C对，D错；氢原子由n4的能级跃迁到n3的能级发射出的光的频率最小，波长最长，故E正确【答案】BCE5用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为_或_【解析】氢原子吸收光子能向外辐射三种不同频率的光子，说明其吸收光子后从基态跃迁到第三能级，在第三能级不稳定，又向较低能级跃迁，发出光子其中从第三能级跃迁到基态的光子能量最大为h3，所以氢原子吸收的光子能量应为Eh3，且关系式h3h1h2成立【答案】h3h1h26氢原子的能级图如图235所示某金属的极限波长恰等于氢原子由n4能级跃迁到n2能级所发出的光的波长现在用氢原子由n2能级跃迁到n1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子的最大初动能等于_eV. 图235【导学号：18850030】【解析】设氢原子由n4能级跃迁到n2能级所发出的光子波长为0，由n2能级跃迁到n1能级所发出的光子波长为，则E4E2h，并且逸出功W0h，E2E1h，根据爱因斯坦光电方程EkhW0得，光子的最大初动能为Ekhhhchc2E2E1E47.65 eV.【答案】7.657已知氢原子基态的电子轨道半径为r10.5281010 m，量子数为n的能级值为En eV.(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n3的激发态画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长(其中静电力常量k9.0109 Nm2/C2，电子电量e1.61019 C，普朗克常量h6.631034 Js，真空中光速c3.0108 m/s)【解析】(1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有m，所以Ekmv J2.181018 J13.6 eV.(2)当氢原子从量子数n3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3E1. m1.03107 m.【答案】(1)13.6 eV(2)见解析(3)1.03107 m能力提升8如图236为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图236A从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长长B从n5能级跃迁到n1能级比从n5能级跃迁到n4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不一样的D从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量E处于n5能级的一群原子跃迁时，最多可以发出6种不同频率的光子【解析】根据Eh，可知，从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级放出能量小，所以从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长长，选项A正确；电磁波的速度是光速，与电磁波的波长、频率无关，选项B错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不相同，C正确；从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，D正确；处于n5能级的一群原子跃迁时，最多可以发出10种不同频率的光子，E项错误【答案】ACD9氢原子部分能级的示意图如图237所示，不同色光的光子能量如下表所示：图237色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(eV)1.612002.002072.072142.142532.532762.76310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_、_.【解析】由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.613.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E10.85(3.40) eV2.55 eV，即蓝靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E21.51(3.40) eV1.89 eV，即红光【答案】红蓝靛10将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子(1)若要使n2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？(2)若用波长为200 nm的紫外线照射处于n2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e1.61019 C，电子质量me0.911030 kg，氢原子基态能量E113.6 eV，普朗克常量h6.631034 Js) 【导学号：18850031】【解析】(1)n2时，E2 eV3.4 eVn时，E0要使n2的氢原子电离，电离能EEE23.4 eV8.211014 Hz.(2)波长为200 nm的一个光子所具有的能量为E0h1h9.9451019 J电离能E3.41.61019 J5.441019 J由能量守恒得E0Emev2代入数值解得v9.95105 m/s.【答案】(1)8.211014 Hz(2)9.95105 m/s6