2019-2020年高中物理 第18章 第4節(jié) 玻爾的原子模型練習(xí) 新人教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 第18章 第4節(jié) 玻爾的原子模型練習(xí) 新人教版選修3-5 1．玻爾原子理論的基本假設(shè)． (1)電子的軌道量子化． 玻爾認(rèn)為，原子中電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)．但電子運(yùn)行軌道的半徑不是任意的，只有當(dāng)半徑大小符合一定條件時(shí)，這樣軌道才是可能的．電子在軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射． (2)原子的能量量子化． 當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)．原子處于不同的狀態(tài)中，具有不同的能量，這些量子化的能量值叫作能級(jí)．原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)．能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài)．其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)． (3)電磁輻射的頻率條件． 電子從能量較高的定態(tài)軌道(Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道En(m＞n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，hν＝Em－En；反之，電子從較低的能量態(tài)(En)躍遷到較高的能量態(tài)(Em)時(shí)，會(huì)吸收能量為hν的光子，光子的hν＝Em－En． 原子處于基態(tài)是最穩(wěn)定的．當(dāng)原子處于n＝4的能級(jí)上時(shí)，將可能產(chǎn)生6種頻率的光子． 2．弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)． 弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)采用電子轟擊汞原子，發(fā)現(xiàn)電子損失的能量，也就是汞原子吸收的能量，是分立的，從而證明汞原子的能量確實(shí)是量子化的． 3．玻爾模型的局限性． 當(dāng)原子處于不同的狀態(tài)時(shí)．電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的．如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來(lái)．就像云霧一樣，可以形象地稱作電子云． 1．關(guān)于下列四幅圖的說(shuō)法正確的是(C) A．玻爾原子理論的基本假設(shè)認(rèn)為，電子繞核運(yùn)行軌道的半徑是任意的 B．光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件為：光強(qiáng)大于臨界值 C．電子束通過(guò)鋁箔時(shí)的衍射圖樣證實(shí)了運(yùn)動(dòng)電子具有波動(dòng)性 D．發(fā)現(xiàn)少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明金原子質(zhì)量大而且很堅(jiān)硬 解析：原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)行軌道的半徑是量子化的，A錯(cuò)誤；當(dāng)照射光的頻率ν大于金屬板的極限頻率時(shí)，金屬板上的電子才會(huì)逸出．頻率越大，電子的初動(dòng)能越大．B錯(cuò)誤；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了光具有粒子性，電子束通過(guò)鋁箔時(shí)的衍射圖樣證實(shí)了電子具有波動(dòng)性，C正確；發(fā)現(xiàn)少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子的質(zhì)量絕大部分集中在很小空間范圍，D錯(cuò)誤． 2．(多選)欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，下列措施可行的是(AC) 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10 eV的光子照射 解析：由氫原子能級(jí)圖算出只有10.2 eV為第2能級(jí)與基態(tài)之間的能量差，處于基態(tài)的氫原子吸收10.2 eV的光子后將躍遷到第一激發(fā)態(tài)，而大于13.6 eV的光子能使氫原子電離． 3．(多選)氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(BD) A．氫原子的能量增加 B．氫原子的能量減少 C．氫原子要吸收一定頻率的光子 D．氫原子要放出一定頻率的光子 解析：氫原子的核外電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量(包括動(dòng)能和勢(shì)能)越大．當(dāng)氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，原子的能量減少，氫原子要放出一定頻率的光子．顯然，選項(xiàng)B、D正確． 4．如圖所示是某原子的能級(jí)圖，a、b、c 為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光. 在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是(C) 解析：由ε＝hν，ν為光的頻率得：波長(zhǎng)λ＝，從第3能級(jí)躍遷到第1能級(jí)，能級(jí)差最大，知光的頻率最大，波長(zhǎng)最短；從第3能級(jí)躍遷到第2能級(jí)，能級(jí)差最小，知光的光子頻率最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，所以波長(zhǎng)依次增大的順序?yàn)閍、b、c.故C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 5．(多選)以下有關(guān)近代物理內(nèi)容敘述中正確的有(CD) A．鋅板表面逸出的光電子最大初動(dòng)能隨紫外線照射強(qiáng)度增大而增大 B．原子核式結(jié)構(gòu)模型是由湯姆孫在α粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的 C．氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)氫原子的能量減少 D．玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的 解析：根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律，鋅板表面逸出的光電子最大初動(dòng)能隨入射光的頻率增大而增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原子核式結(jié)構(gòu)模型是由盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)氫原子的能量減少，選項(xiàng)C 正確；玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，選項(xiàng)D 正確． 6．氦原子被電離一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子．已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4 eV，氦離子能級(jí)的示意圖如下頁(yè)圖所示．在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是(B) A．40.8 eV　　　　　　　　B．43.2 eV C．51.0 eV D．54.4 eV 解析：要吸收光子發(fā)生躍遷需要滿足一定的條件，即吸收的光子的能量必須是任兩個(gè)能級(jí)的差值，40.8 eV是第一能級(jí)和第二能級(jí)的差值，51.0 eV是第一能級(jí)和第四能級(jí)的差值，54.4 eV是電子電離需要吸收的能量，均滿足條件，選項(xiàng)A、C、D均可以，而B項(xiàng)不滿足條件，所以選B. 7．(多選)處于基態(tài)的氫原子被一束單色光照射后，共發(fā)出三種頻率分別為ν1、ν2、ν3的光子，且ν1>ν2>ν3，則入射光子的能量應(yīng)為(AD) A．hν1　　　　　　　　　B．hν2 C．hν3 D．h(ν2＋ν3) 解析：顯然基態(tài)氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)后再向低能級(jí)躍遷發(fā)射光子，共有三種光說(shuō)明起先躍遷到的能級(jí)為第二激發(fā)態(tài)，有hν1＝E3－E1，hν2＝E2－E1，hν3＝E3－E2，所以入射光子的能量應(yīng)為hν1或h(ν2＋ν3)．　 8．下圖畫出了氫原子的4個(gè)能級(jí)，并注明了相應(yīng)的能量E.處在n＝4能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波．已知金屬鉀的逸出功為2.22 eV.在這些光波中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有(C) A．兩種　　B．三種　　C．四種　　D．五種 解析：一群氫原子從n＝4的能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出六種不同頻率的光．六種光子的能量依次為： n＝4到n＝3時(shí)： －0.85－(－1.51)＝0.66 eV＜2.22 eV， n＝3到n＝2時(shí)： －1.51－(－3.40)＝1.89 eV＜2.22 eV， n＝2到n＝1時(shí)： －3.40－(－13.60)＝10.2 eV＞2.22 eV， n＝4到n＝1時(shí)： …… 前兩種不能從金屬鉀表面打出．故有四種，C對(duì)． 9．如下圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光．關(guān)于這些光，下列說(shuō)法正確的是(D) A．最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的 B．頻率最小的光是由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的 C．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 D．用n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) 解析：由n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)的能級(jí)差最小，輻射光子的頻率最小，波長(zhǎng)最大，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；這些氫原子總共可輻射出＝6種不同頻率的光，選項(xiàng)C 錯(cuò)誤；用n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光子的能量為[－3.4 eV－(－13.6 eV)]＝10.2 eV，所以照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D 正確． 10．用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線，且ν3>ν2>ν1，則(B) A．ν0<ν1　　　　　　　 B．ν3＝ν2＋ν1 C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.＝＋ 解析：大量氫原子躍遷時(shí)只有三個(gè)頻率的光譜，這說(shuō)明是從n＝3能級(jí)向低能級(jí)躍遷，根據(jù)能量守恒有，hν3＝hν2＋hν1，解得：ν3＝ν2＋ν1，選項(xiàng)B正確． 11．大量氫原子處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷時(shí)放出三種不同能量的光子，其能量值分別是：1.89 eV，10.2 eV，12.09 eV.躍遷發(fā)生前這些原子分布在________個(gè)激發(fā)態(tài)能級(jí)上，其中最高能級(jí)的能量值是________eV(基態(tài)能量為－13.6 eV)． 解析：由于大量氫原子處于不同能量激發(fā)態(tài)，發(fā)生躍遷時(shí)放出三種不同能量的光子，可知?dú)湓犹幱谧罡吣芗?jí)是n＝3，躍遷發(fā)生前這些原子分布在2個(gè)激發(fā)態(tài)能級(jí)上；其中最高能級(jí)的能量值是E3＝－1.51. 答案：2　－1.51 12．能量為Ei的光子照射基態(tài)氫原子，剛好可使該原子中的電子成為自由電子．這一能量Ei稱為氫的電離能．現(xiàn)用一頻率為ν的光子從基態(tài)氫原子中擊出了一電子，該電子在遠(yuǎn)離核以后速度的大小為________(用光子頻率ν、電子質(zhì)量m、氫原子的電離能Ei和普朗克常量h表示)． 解析：由能量守恒定律得：＝hν－Ei， 解得電子速度為：v＝， 答案：