2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步练习--第4章 原子结构复习提升

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2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步
本章复习提升
易混易错练
易错点1　不能正确分析氢原子核外电子运动的能量变化
1.(2022山东模拟预测)按照玻尔原子理论,原子只能处于一系列不连续的能量状态,在这些不同的能量状态中,核外电子绕原子核做半径不同的圆周运动。根据此理论,处于基态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到n=3能级,则 (　　)
A.电子的动能减小
B.氢原子系统的电势能减小
C.氢原子系统的总能量不变
D.电子与原子核间的引力增大
易错点2　不能正确区分一个原子与一群原子跃迁
2.如图所示是氢原子四个能级的示意图,当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出一定频率的光子,以下说法正确的是 (　　)
A.一个处于n=3能级的氢原子,自发跃迁时最多能辐射出3种不同频率的光
B.根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的势能减小,核外电子动能增大
C.处于n=4能级的氢原子自发跃迁时,辐射出光子的最大能量为12.75 eV
D.一个处于基态的氢原子可以吸收一定频率的光子跃迁到高能级
3.(2023河北部分学校联考)氢原子的能级图如图所示。已知可见光红光的光子能量范围为1.61~2.00 eV,黄光光子的能量范围为2.07~2.14 eV,绿光光子的能量范围为2.14~2.53 eV,蓝光光子的能量范围为2.53~2.76 eV,紫光光子的能量范围为2.76~3.10 eV。下列说法正确的是 (　　)
A.大量氢原子处于n=4能级的激发态,跃迁到基态最多能发出10种不同频率的光
B.一个氢原子处于n=3能级的激发态,跃迁到基态最多能发出3种不同频率的光
C.用能量为12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子,能发出红光
D.用能量为12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子,能发出紫光
易错点3　光致激发与碰撞激发的区别
4.(2022河南洛阳期中)氢原子的能级图如图所示,如果大量氢原子处在基态,则下列说法正确的是 (　　)
A.由于氢原子只吸收特定能量的光子,所以能量为12.5 eV的光子不会被基态氢原子吸收
B.由于氢原子只吸收特定能量的光子,故动能为12.5 eV的电子的能量不会被基态氢原子吸收
C.能量为14 eV的光子不会被基态氢原子吸收
D.动能为14 eV的电子的能量不会被基态氢原子吸收 思想方法练
思想方法一　模型构建法
方法概述
　　物理模型是使抽象物体具体化的桥梁,构建物理模型能使复杂问题简单化、具体化,原子结构模型的演变体现了科学研究的发展规律,对原子物理学的发展起到了重大推动作用。
1.人们在研究原子结构时提出过许多模型,其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型,它们的模型示意图如图所示。下列说法中正确的是 (　　)
A.α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关
B.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型,建立了核式结构模型
C.科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型,建立了枣糕模型
D.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型
思想方法二　假设法
方法概述
　　假设法是科学探究中的重要思想方法,大量应用于物理研究中,是一种创造性的思维活动。玻尔模型把原子所辐射的光谱线的频率定量地与原子的能级联系起来。
2.玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有　 (　　)
A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做变速运动,但不向外辐射能量
B.原子的不同能量状态与电子沿不同的轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的
C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子
D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
3.根据玻尔的氢原子模型,试比较核外电子在第1、3轨道上运动时运动速率之比为多少 运行周期之比为多少
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易混易错练
1.A 2.BCD 3.C 4.A
1.A　设电子绕氢原子核做半径为r、速率为v的匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有=m,则电子的动能为Ek=mv2=,当处于基态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到n=3能级时,r增大,所以电子的动能减小,同时根据库仑定律可知电子与原子核间的引力减小,故A正确,D错误;电子轨道半径增大,库仑力对电子做负功,氢原子系统的电势能增大,故B错误;氢原子吸收一定频率的光子发生跃迁,氢原子系统的总能量增大,故C错误。
2.BCD　一个处于n=3能级的氢原子,可从n=3能级跃迁到n=2能级,再由n=2能级跃迁到n=1能级,最多辐射出两种频率的光子,故A错误;氢原子辐射出光子后,由较高能级跃迁到较低能级,其轨道半径减小,氢原子的势能减小,核外电子动能增大,故B正确;由能级跃迁条件可知,处于n=4能级的氢原子自发跃迁时,由E=Em-En可得辐射出的光子的最大能量为E=E4-E1=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,故C正确;由玻尔理论知一个处于基态的氢原子可以吸收一定频率的光子跃迁到高能级,故D正确。
3.C　大量氢原子处于n=4能级的激发态,跃迁到基态最多能发出=6种不同频率的光,A错误;一个氢原子处于n=3能级的激发态,跃迁到基态最多能发出2种不同频率的光,即n=3能级到n=2能级和n=2能级到基态,B错误;氢原子从基态跃迁到第3能级,需要吸收的能量E=E3-E1=12.09 eV,用能量为12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子,则氢原子刚好跃迁到n=3能级,当氢原子处于n=3能级时,会自发地向低能级跃迁,产生的三种光子的能量分别为1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV,其中1.89 eV的光子刚好对应可见光中的红光,C正确,D错误。故选C。
4.A　根据玻尔的理论,氢原子吸收光子的能量由两个定态的能量差决定,基态与n=3能级的能量差为12.09 eV,与n=4能级的能量差为12.75 eV,所以12.5 eV的光子不会被吸收,故A正确;氢原子被外来自由电子撞击,俘获能量后被激发,电子的能量为12.5 eV,则氢原子最高可跃迁到n=3能级,剩余能量以动能的形式存在,所以电子的能量可以被吸收,故B错误;当光子的能量大于13.6 eV时,氢原子吸收光子后发生电离,多余的能量作为脱离氢原子核后电子的动能,因此,能量为14 eV的光子可以被吸收,故C错误;动能为14 eV的电子可以使氢原子电离,因此,电子的能量可以被吸收,故D错误。
思想方法练
1.B　α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关,通过该实验,否定了枣糕模型,建立了核式结构模型,故选B。
2.ABC　A、B、C三项都是玻尔提出来的假设,其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出,也就是“量子化”的概念。原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应,是经典理论与量子化概念的结合。原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关,故D错误。
3.答案　3∶1　1∶27
解析　根据玻尔氢原子模型的轨道量子化结论有,轨道半径rn=n2r1
所以r1∶r3=12∶32=1∶9
电子运动时的向心力由库仑力提供,所以有=,解得vn=,即vn∝
所以v1∶v3=∶=3∶1
电子运行周期Tn= 所以T1∶T3=∶=1∶27
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