高二物理专题突破四氢原子在能级跃迁过程中的能量

欢迎进入物理课堂 氢原子在能级跃迁过程中的能量问题在原子能量问题上 可以把氢原子核外电子绕核运动类比成卫星绕地球做匀速圆周运动进行理解 即吸收光子被激发的过程类比为由低轨道变轨到高轨道 电子动能减小 势能增加 总能量增加 需要吸收能量 光子 反之要辐射能量 光子 在氢原子中 电子绕原子核运动 如将电子的运动轨迹看作半径为r的圆周 则原子核与电子之间的库仑力作为电子做匀速圆周运动所需的向心力 那么由库仑定律和牛顿运动定律有 类比法 分析氢原子在能级跃迁过程中的能量问题 氢原子核外电子绕核运动的轨道与其能量对应关系 一个氢原子辐射出一个光子后 则 A 电子绕核旋转半径增大B 电子动能增大C 氢原子电势能增大D 原子的能级值增大解析把绕核旋转的电子类比卫星绕地球转 放出光子 总能量变小 类比于卫星能量减小后必由高轨道向低轨道运动 动能增大 势能减小 对应能级减小 答案B 典例1 已知氢原子的基态能量为 13 6eV 核外电子的第一轨道半径为0 53 10 10m 电子质量me 9 1 10 31kg 电荷量为1 6 10 19C 求电子跃迁到第三轨道时 氢原子的能量 电子的动能和电子的电势能各是多少 电子在第三轨道时半径为r3 n2r1 32r1 9r1 电子绕核做圆周运动向心力由库仑力提供 所以ke2 r32 mev32 r3 由 可得电子动能为 典例2 由于E3 Ek3 Ep3 故电子电势能为Ep3 E3 Ek3 1 51eV 1 51eV 3 02eV 答案 1 51eV1 51eV 3 02eV 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中 A 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能增大B 原子要放出光子 电子的动能减小 原子的电势能减小C 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能减小D 原子要吸收光子 电子的动能减小 原子的电势能增大解析根据玻尔理论 氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动时能量较大 必须吸收一定能量的光子后 电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道 故B错 氢原子核外电子绕核做圆周运动 由原子核对电子的库仑力提供向心力 即 专题小练 1 答案D 氢原子核外电子从外层轨道 半径为rb 向内层轨道 半径为ra 跃迁时 ra0 Ek Ep 0C Ek 0 Ep0D Ek 0 Ep 0 Ek Ep 0答案D 2 氢原子在基态时轨道半径r1 0 53 10 10m 能量E1 13 6eV 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 31kg 解析 1 设处于基态的氢原子核外电子速度为v1 则 2 因为E1 Ek1 Ep1 所以Ep1 E1 Ek1 13 6eV 13 6eV 27 2eV 3 3 设用波长为 的光照射可使氢原子电离 答案 1 13 6eV 2 27 2eV 3 9 14 10 8m 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全