玻尔理论与氢原子跃迁含答案.doc

玻尔理论与氢原子跃迁、基础知识(一)玻尔理论1、 定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中， 在这些能量状态中原子是稳定的， 电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.2、 跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 h v = Em- En.(h是普朗克常量，h= 6.63 x 10- 34J • s)3、 轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应•原子的定态 是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的.4、 氢原子的能级、能级公式⑴氢原子的能级图(如图所示)-3.4-13.fi(2)氢原子的能级和轨道半径eV0-24-151①氢原子的能级公式:En= n2E1(n = 1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为 E1 =—13.6 eV.②氢原子的半径公式：rn = n2r1(n = 1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径,其数值为 r1 = 0.53 x 10—10 m.(二)氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁， 吸收一定能量的光子.只有当一个光子的能量满足 h v =E末-E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级 E初向高能级E末跃迁，而当光子能量h v大于或小于E末-E初时都不能被原子吸收.(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等 于发生跃迁时的两能级间的能量差.特别提醒 原子的总能量 En=Ekn+Epn,由詈=得Ekn= 瓷2，因此，Ekn随r的增大而减小，又 En随n的增大而增大，故 Epn随n的增大而增大，电势能的变化也可以从 电场力做功的角度进行判断， 当 r 减小时， 电场力做正功， 电势能减小， 反之， 电势能增大． 二、练习1、根据玻尔理论，下列说法正确的是 ( )A. 电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B. 处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量C. 原子电子的可能轨道是不连续的D. 原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差答案 BCD解析 根据玻尔理论， 电子绕核运动有加速度， 但并不向外辐射能量， 也不会向外辐射 电磁波，故A错误，B正确•玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径 是量子化的，不连续的， C正确•原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个能级之差，故 D正确.2、 下列说法中正确的是 ( )A. 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少B. 原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下而发生的C. 3衰变所释放的电子是原子核的中子转化成质子而产生的D. 放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化答案 AC解析 原子核的衰变是自发进行的， 选项B错误；半衰期是放射性元素的固有特性， 不会随外部因素而改变，选项 D错误.3、 (2000?)根据玻尔理论，某原子的电子从能量为 E的轨道跃迁到能量为 E'的轨道，辐射出波长为入的光.以 h表示普朗克常量，C表示真空中的光速，则 E'等于( C )A. E- h 入 /c B . E+h 入 /cC. E- h c/ 入 D E+hc / 入4、 欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是A. 用10.2 eV的光子照射 B.用11 eV的光子照射C.用14 eV的光子照射 D.用11 eV的光子碰撞[ 命题意图 ] ：考查考生对玻尔原子模型的跃迁假设的理解能力及推理能力 .[解答]：由"玻尔理论"的跃迁假设可知， 氢原子在各能级间， 只能吸收能量值刚好等于 两能级之差的光子•由氢原子能级关系不难算出， 10.2 eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11 eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被 激发，而不能吸收后者•对14 eV的光子，其能量大于氢原子电离能，足可使“氢原子”电 离，而不受氢原子能级间跃迁条件限制 .由能的转化和守恒定律不难知道， 氢原子吸收 14 eV 的光子电离后产生的自由电子仍具有 0.4 eV 的动能.另外，用电子去碰撞氢原子时， 入射电子的动能可全部或部分地为氢原子吸收， 所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差， 也可使氢原子激发，故正确选项为 ACD.例1、一个具有 Eo=2O.4OeV动能、处于基态的氢原子与一个静止的、同样处于基态的氢原 子发生对心碰撞（正碰），则下列关于处于基态的氢原子向激发态跃迁的说法中正确的是（ ）A. 不可能发生跃迁 B. 可能跃迁到n=2的第一激发态C.可能跃迁到n=3的第二激发态 D. 可能跃迁到n=4的第三激发态【解析】两个氢原子做完全非弹性碰撞时损失的动能最大，损失动能的极值1E -Eo 10.2ev，所以处于基态的氢原子只可能跃迁到 n=2的第一激发态。

故正确答案2为B例2、要是处于基态的、静止的氢原子激发，下列措施可行的是（ ）A、用10.2 eV的光子照射； B 、用11 eV的光子照射；C用11 eV的电子碰撞； D 、用11eV的a粒子碰撞.【解析】氢原子基态与第一激发态的能量差值为 10.2eV ,与第二激发态的能量差值为12.09eV，故由吸收光子的选择性原则知： （A）所述措施可行，而（B）不行；电子入射动能1损失极值 E E故（C）可行；用a粒子碰撞氢原子时， 其入射动能损失的极值 E E5 可知（D）不行，故正确答案为 A5、 光子能量为E的一束光照射容器中的氢 （设氢原子处于n=3的能级），氢原子吸收光 子后，能发出频率丫 1、丫 2、丫 3、丫 4、丫 5、丫 6六种光谱线，且丫 1

7、某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为 2.21 eV,如图是氢原子的能级图,n E/eV« 04 -0.853 -LSI2 3.401 一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时， 辐射的光照射到该数是()A.2条B. 4条C.5条D. 6条答案 B8、已知金属钙的逸出功为2.7 eV,氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条n= 4能级状态,EliXQ-fl. 85-5.4A. 氢原子可能辐射 6种频率的光子B. 氢原子可能辐射 5种频率的光子C. 有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D. 有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应答案 AC解析 从n = 4能级跃迁可能产生的光子为 6种，选项A正确.若产生光电效应，则光子的能量需要大于 2.7 eV,此时只有第4能级跃迁到第1能级、第3能级跃迁到第1能级、 第2能级跃迁到第1能级3种频率的光子，选项 C正确.9、如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n= 4 , '■的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确 〕 的是 （ ） 二 “口A. 这些氢原子总共可辐射出 3种不同频率的光I -13.6B. 由n= 2能级跃迁到n= 1能级产生的光频率最小C. 由n= 4能级跃迁到n= 1能级产生的光最容易表现出衍射现象D. 用n = 2能级跃迁到n = 1能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV的金属铂能发生光电效应4 X 3解析 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 C2= — = 6种光子，选项A错误；由n =4能级跃迁到n= 3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项 B错误；由n= 4能级跃 迁到n=1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C错误；从n= 2能级跃迁到n= 1能级辐射出的光子能量为 10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项 D正确.答案 D1. 一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只 有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上， 当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时， 可能情况有多种Q2= n（n~ 1），但产生的跃迁只有一种•而如果是大量的氢原子，这些原子的核子跃迁时就会出现所有的可能情况.2•入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能须等于原子的某两个能级差； 若是在电子的碰撞下引起的跃迁， 则要求电子的能量必须：或等于原子的某两个能级差.两种情况有所区别.10、(2012 •理综• 17)如图5所示为氢原子能级示意图的部分，则氢原子耳 -D.54$ 一 -0.851 -1.512 3.41 13.6A.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答案 A解析因为 E4- E3= 0.66 eV