高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 玻尔的原子模型 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 玻尔的原子模型 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 49.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-05-18 19:16:55 | ||
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文档简介
课时跟踪检测（五） 玻尔的原子模型
1．[多选]关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的有( )
A．它彻底否定了经典的电磁理论
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观点
解析：选BD 原子核式结构模型与经典电磁理论不能解释原子的稳定性，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出了量子化的原子模型；但在玻尔的原子模型中仍然认为原子中有一很小的原子核，电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力提供向心力，并没有完全抛弃经典的电磁理论。故正确答案为B、D。
2．根据玻尔的原子结构理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指( )
A．电子的动能
B．电子的电势能
C．电子的电势能与动能之和
D．电子的动能、电势能和原子核能之和
解析：选C 根据玻尔理论可知，电子在各条可能轨道上运动的能量是指电子的动能和电势能之和，故C正确，A、B、D错误。
3．根据玻尔模型，原子中电子绕核运转的半径( )
A．可以取任意值
B．可以在某一范围内取任意值
C．可以取一系列不连续的任意值
D．是一系列不连续的特定值
解析：选D 由玻尔理论“轨道量子化”可知电子绕核运转的轨道半径是一系列不连续的特定值，D正确，A、B、C错误。
4．[多选]下面关于玻尔理论的解释中，正确的说法是( )
A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子
D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的
解析：选ABD 根据玻尔原子理论可以判定选项A、B、D均正确；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射一定频率的光子，也可能吸收一定频率的光子，故选项C不正确。
5.如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )
A．一个A可能辐射出3种频率的光子
B．一个B可能辐射出2种频率的光子
C．A一定能够吸收B发出的光子并跃迁到能级E4
D．B一定能够吸收A发出的光子并跃迁到能级E4
解析：选B A只能辐射一种光子，B有辐射3种光子的可能性，但只有一个原子，所以辐射时只能沿一条路径辐射，即B可能辐射两种光子或一种光子，选项A错误，B正确。氢原子B发出的光子的能量都不等于E2、E4两能级差，A发出的光子的能量也不等于E3、E4能级之差，则不能被吸收，选项C、D错误。
6．氢原子的基态能量为E1，如图所示，四个能级图能正确代表氢原子能级的是( )
解析：选C 根据氢原子能级图的特点：上密下疏，再联系各激发态与基态能级间关系En＝E1，可判断C对。
7．[多选]氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )
A．核外电子受力变小
B．氢原子的能量减少，电子的动能增加
C．氢原子要吸收一定频率的光子
D．氢原子要放出一定频率的光子
解析：选BD 电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道，轨道半径减小，库仑力增大，库仑力做正功，电势能减少，电子的动能增加，此时氢原子要向外放出一定频率的光子，所以氢原子的能量减少，故B、D正确。
8.如图所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级。处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能发出若干种频率不同的光子，在这些光子中，波长最长的是( )
A．n＝4跃迁到n＝1时辐射的光子
B．n＝4跃迁到n＝3时辐射的光子
C．n＝2跃迁到n＝1时辐射的光子
D．n＝3跃迁到n＝2时辐射的光子
解析：选B 波长最长时，频率最低，光子的能量最小。所以，应当是n＝4跃迁到n＝3时辐射的光子。B对。
9．用频率为ν0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )
A．ν0＜ν1 B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.＝＋
解析：选B 当用频率为ν0的光照射处于基态的氢原子时，由所发射的光谱中仅能观测到三种频率的谱线可知，这三种频率的光子应是氢原子从第3能级向低能级跃迁过程中辐射的，由能量特点可知，ν3＝ν1＋ν2，选项B正确。
10.氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )
A．40.8 eV B．43.2 eV
C．51.0 eV D．54.4 eV
解析：选B 根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁时光子的能量需等于能级差或大于基态能级的绝对值。氦离子的跃迁也是同样的。因为 E2－E1＝ －13.6 eV－ (－54.4)eV＝40.8 eV，故选项A是可能的；因为E3－E1＝－6.0 eV－(－54.4)eV＝48.4 eV，
E4－E1＝－3.4 eV－(－54.4)eV＝51.0 eV，选项C是可能的；E∞－E1＝0－(－54.4)eV＝54.4 eV，选项D是可能的。所以本题选B。
11．根据氢原子的玻尔模型，试比较核外电子在第1、3轨道上运动时，其轨道半径之比为________，电子绕核运动速率之比为________，运行周期之比为________。
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
电子运行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。
答案：1∶9 3∶1 1∶27
12．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV。求：
(1)当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，向外辐射的光子的波长是多少？
(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的光子照射氢原子？
(3)一群氢原子在n＝4能级时可放出几种不同能量的光子？画出能级图，并标出这些光谱线。
解析：(1)由公式En＝，而E1＝－13.6 eV可得
E2＝－3.4 eV，E3＝－1.51 eV
辐射光子能量E＝E3－E2＝1.89 eV。
而E＝hν＝h
则λ＝＝ m＝6.58×10－7 m。
(2)由于E1＝－13.6 eV，电子电离后E∞＝0，则
入射光子能量E＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV
由E＝hν得
ν＝＝ Hz＝3.28×1015 Hz。
(3)处于n＝4的能量状态的原子向低能级跃迁放出不同能量的光子数为C42＝＝6(种)。
答案：(1)6.58×10－7 m (2)3.28×1015 Hz
(3)6种；光谱线如图所示：
1．[多选]关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的有( )
A．它彻底否定了经典的电磁理论
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观点
解析：选BD 原子核式结构模型与经典电磁理论不能解释原子的稳定性，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出了量子化的原子模型；但在玻尔的原子模型中仍然认为原子中有一很小的原子核，电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力提供向心力，并没有完全抛弃经典的电磁理论。故正确答案为B、D。
2．根据玻尔的原子结构理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指( )
A．电子的动能
B．电子的电势能
C．电子的电势能与动能之和
D．电子的动能、电势能和原子核能之和
解析：选C 根据玻尔理论可知，电子在各条可能轨道上运动的能量是指电子的动能和电势能之和，故C正确，A、B、D错误。
3．根据玻尔模型，原子中电子绕核运转的半径( )
A．可以取任意值
B．可以在某一范围内取任意值
C．可以取一系列不连续的任意值
D．是一系列不连续的特定值
解析：选D 由玻尔理论“轨道量子化”可知电子绕核运转的轨道半径是一系列不连续的特定值，D正确，A、B、C错误。
4．[多选]下面关于玻尔理论的解释中，正确的说法是( )
A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子
D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的
解析：选ABD 根据玻尔原子理论可以判定选项A、B、D均正确；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射一定频率的光子，也可能吸收一定频率的光子，故选项C不正确。
5.如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )
A．一个A可能辐射出3种频率的光子
B．一个B可能辐射出2种频率的光子
C．A一定能够吸收B发出的光子并跃迁到能级E4
D．B一定能够吸收A发出的光子并跃迁到能级E4
解析：选B A只能辐射一种光子，B有辐射3种光子的可能性，但只有一个原子，所以辐射时只能沿一条路径辐射，即B可能辐射两种光子或一种光子，选项A错误，B正确。氢原子B发出的光子的能量都不等于E2、E4两能级差，A发出的光子的能量也不等于E3、E4能级之差，则不能被吸收，选项C、D错误。
6．氢原子的基态能量为E1，如图所示，四个能级图能正确代表氢原子能级的是( )
解析：选C 根据氢原子能级图的特点：上密下疏，再联系各激发态与基态能级间关系En＝E1，可判断C对。
7．[多选]氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )
A．核外电子受力变小
B．氢原子的能量减少，电子的动能增加
C．氢原子要吸收一定频率的光子
D．氢原子要放出一定频率的光子
解析：选BD 电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道，轨道半径减小，库仑力增大，库仑力做正功，电势能减少，电子的动能增加，此时氢原子要向外放出一定频率的光子，所以氢原子的能量减少，故B、D正确。
8.如图所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级。处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能发出若干种频率不同的光子，在这些光子中，波长最长的是( )
A．n＝4跃迁到n＝1时辐射的光子
B．n＝4跃迁到n＝3时辐射的光子
C．n＝2跃迁到n＝1时辐射的光子
D．n＝3跃迁到n＝2时辐射的光子
解析：选B 波长最长时，频率最低，光子的能量最小。所以，应当是n＝4跃迁到n＝3时辐射的光子。B对。
9．用频率为ν0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )
A．ν0＜ν1 B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.＝＋
解析：选B 当用频率为ν0的光照射处于基态的氢原子时，由所发射的光谱中仅能观测到三种频率的谱线可知，这三种频率的光子应是氢原子从第3能级向低能级跃迁过程中辐射的，由能量特点可知，ν3＝ν1＋ν2，选项B正确。
10.氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )
A．40.8 eV B．43.2 eV
C．51.0 eV D．54.4 eV
解析：选B 根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁时光子的能量需等于能级差或大于基态能级的绝对值。氦离子的跃迁也是同样的。因为 E2－E1＝ －13.6 eV－ (－54.4)eV＝40.8 eV，故选项A是可能的；因为E3－E1＝－6.0 eV－(－54.4)eV＝48.4 eV，
E4－E1＝－3.4 eV－(－54.4)eV＝51.0 eV，选项C是可能的；E∞－E1＝0－(－54.4)eV＝54.4 eV，选项D是可能的。所以本题选B。
11．根据氢原子的玻尔模型，试比较核外电子在第1、3轨道上运动时，其轨道半径之比为________，电子绕核运动速率之比为________，运行周期之比为________。
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
电子运行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。
答案：1∶9 3∶1 1∶27
12．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV。求：
(1)当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，向外辐射的光子的波长是多少？
(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的光子照射氢原子？
(3)一群氢原子在n＝4能级时可放出几种不同能量的光子？画出能级图，并标出这些光谱线。
解析：(1)由公式En＝，而E1＝－13.6 eV可得
E2＝－3.4 eV，E3＝－1.51 eV
辐射光子能量E＝E3－E2＝1.89 eV。
而E＝hν＝h
则λ＝＝ m＝6.58×10－7 m。
(2)由于E1＝－13.6 eV，电子电离后E∞＝0，则
入射光子能量E＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV
由E＝hν得
ν＝＝ Hz＝3.28×1015 Hz。
(3)处于n＝4的能量状态的原子向低能级跃迁放出不同能量的光子数为C42＝＝6(种)。
答案：(1)6.58×10－7 m (2)3.28×1015 Hz
(3)6种；光谱线如图所示：