2019-2020年高中物理 18.4玻尔的原子模型课时训练（含解析）新人教版选修3-5.doc

2019-2020年高中物理 18.4玻尔的原子模型课时训练（含解析）新人教版选修3-5【小题达标练】一、选择题1.(多选)(xx邯郸高二检测)关于玻尔的原子模型,下列说法中正确的有()A.它彻底地否定了卢瑟福的核式结构学说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【解析】选B、D。玻尔的原子模型在核式结构的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁,故选项A错误,B正确;它的成功在于引入了量子化理论,缺点是过多地引入经典力学,故选项C错,D正确。2.一个氢原子从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【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,能量减少,B对,A、C、D错。【互动探究】如果这个氢原子是由n=2能级跃迁到n=3能级,上面四个选项选哪一个?【解析】选C。根据玻尔理论,氢原子能级越高对应的能量越大,当氢原子从较低能级向较高能级跃迁时吸收光子,能量增加,C对,A、B、D错。3.(xx无锡高二检测)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出10种不同频率的光,下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()【解析】选A。根据玻尔理论,波长最长的跃迁对应着频率最小的跃迁,根据氢原子能级图,频率最小的跃迁对应的是从5到4的跃迁,选项A正确。4.(xx湖北名校联考)如图所示为氢原子的能级图。用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射不同波长的光有()A.15种 B.10种C.4种 D.1种【解析】选B。吸收13.06eV能量后氢原子处于量子数n=5的激发态,故可产生10种不同波长的光,故B正确。【补偿训练】汞原子的能级图如图所示,现让一束光子能量为8.8eV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1.1eVB.最长波长光子的能量为2.8eVC.最大频率光子的能量为2.8eVD.最大频率光子的能量为4.9eV【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=8.8eV,最大波长(即最小频率)的光子能量为(-1.6+2.7)eV=1.1eV,故A正确。5.(多选)已知氢原子的能级图如图所示,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()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【解析】选B、C。根据跃迁规律h=Em-En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n=4的能级,能发射的光子的波长有=6种,故C对,D错。【总结提升】氢原子跃迁的两个关键点(1)氢原子只能吸收和能级差相同的能量的光子而发生跃迁,即光子的能量大于能级差和小于能级差都不能被氢原子吸收而跃迁。(2)氢原子从较高能级向低能级跃迁时有多种可能,故可以发出多种不同波长的光,发光的种数可以用计算。6.(多选)(xx佛山高二检测)设氢原子由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出能量为E、频率为的光子。则氢原子()A.跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B.由n=2的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC.由n=2的状态向n=3的状态跃迁时吸收光子的能量等于ED.由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的频率大于【解析】选B、C。原子跃迁时可以放出或吸收能量为特定值的光子,A错;由n=2的状态向n=1的状态跃迁时,能量比由n=3的状态向n=2的状态跃时要大,所以放出光子的能量大于E,B项正确;由n=2的状态向n=3的状态跃迁时吸收光子的能量等于由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出的能量E,C项正确;由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的能量较小,所以频率小于,D项错。7.(多选)(xx济宁高二检测)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()A.h1 B.h3 C.h1+h2 D.h1+h2+h3【解析】选B、C。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E=h3,且关系式h3=h1+h2成立,故正确选项为B、C。【易错提醒】解答本题的两个易错点:(1)没有从题目信息“放出三种不同频率的光子”得出是从第三能级跃迁,从而忽略了h3=h1+h2,导致漏选C。 (2)对跃迁规律的误解,认为既然能放出三种不同频率的光子,能量应该是三者之和,误选D。二、非选择题8.氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV,氦离子能级的示意图如图所示,用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢气。求:(1)氦离子发出的光子中,有几种能使氢原子发生光电效应?(2)发生光电效应时,光电子的最大初动能是多少?【解析】(1)一群氦离子跃迁时,一共发出N=6种光子由频率条件h=Em-En知6种光子的能量分别是由n=4到n=3h1=E4-E3=2.6eV由n=4到n=2h2=E4-E2=10.2eV由n=4到n=1h3=E4-E1=51.0eV由n=3到n=2h4=E3-E2=7.6eV由n=3到n=1h5=E3-E1=48.4eV由n=2到n=1h6=E2-E1=40.8eV由发生光电效应的条件知,h3、h5、h6三种光子可使处于基态的氢原子发生光电效应。(2)由光电效应方程Ek=h-W0知,能量为51.0eV的光子使氢原子逸出的光电子最大初动能最大,将W0=13.6eV代入,Ek=h-W0得Ek=37.4eV。答案:(1)6种(2)37.4eV【大题提升练】1.(1)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是()A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656nmB.用波长为325nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级(2)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律,氢原子能级图如图所示。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时,辐射出频率为Hz的光子,用该频率的光照射逸出功为2.25eV的钾表面,产生的光电子的最大初动能为eV。(电子电量e=1.6010-19C,普朗克常量h=6.6310-34Js)【解析】(1)选C、D。能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差,能级差越大,辐射的光子频率越大,波长越小,A错误;由Em-En=h可知,B错误,D正确;根据=3可知,辐射的光子频率最多3种,C正确。(2)根据-0.85eV-(-3.40)eV=h,可求得光子的频率=6.151014Hz;根据Ek=h-W0可求得光电子的最大初动能Ek=2.55eV-2.25eV=0.3eV。答案:(1)C、D(2)6.1510140.32.(1)(多选)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n=5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(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)的能级图如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离(选填“近”或“远”)。当大量He+处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有条。【解析】(1)选A、C、D。根据E=h,=,可知E=h,=,从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级放出能量小,所以从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,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n=5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。(2)根据玻尔理论,电子离原子核越远,原子所处的能级就越高,另外,处于n=4能级的原子向基态跃迁时,会产生=6种谱线。答案:(1)A、C、D(2)近6【补偿训练】原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为2的光子,已知12。那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要()A.发出波长为1-2的光子B.发出波长为的光子C.吸收波长为1-2的光子D.吸收波长为的光子【解析】选D。根据题意画出能级图如图所示,则Ea-Eb=h Ec-Eb=h 由得Ec-Ea=h-h设由a到c吸收光子的波长为则h-h=h,可知=,A、B、C错,D正确。