2.4玻尔的原子模型 能级 达标作业（解析版)

2.4玻尔的原子模型能级
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是（ ）
A．铀核裂变的核反应是U→Ba+Kx+2n
B．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
C．原子从低能级向髙能级跃迁，不吸收光子也能实现
D．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大
2．如图所示为氢原子的能级图，一个氢原子吸收能量后由基态跃迁到 n=4的激发态，然后向低能级跃迁，下列说法正确的是（ )

A．可能发出 6 种能量的光子
B．只能发出 1 种能量的光子
C．吸收的能量为 12.75eV
D．可能发出能量为 0.85eV的光子
3．下列叙述正确的是(　　)
A．光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子除具有能量之外还具有动量
B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近轨道，放出光子，电子的动能减小，电势能增加
C．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定大于吸收光子的频率
D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度偏转提出了原子的核式结构模型
4．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．图为μ氢原子的能级示意图．假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、和γ6的光，且频率依次增大，则E等于（ ）
A．h（γ3-γ1） B．h（γ5+γ6） C．hγ3 D．hγ4
5．如图所示，某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3．a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是　　．
A．E1 >E2>E3
B．(E3-E2)>(E2- E1)
C．b光的波长最长
D．c光的频率最高
6．氢原子能级关系如图，下列是有关氢原子跃迁的说法，正确的是
A．大量处于n=3能级的氢原子，跃迁时能辐射出2种频率的光子
B．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子照射逸出功为4.54eV的金属钨能发生光电效应
C．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到n=2能级
D．氢原子从n=3能级向基态跃迁时，辐射出的光子能量为1.51eV
7．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量，其中n＝2,，3，……．若氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级放出光子的频率为v，能使氢原子从基态电离的光子的最小频率为
A． B． C． D．
8．下列有关近代物理的说法正确的是（ ）
A．卢瑟福的a粒子散射实验使人们认识到原子是可以再分的
B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C．玻尔理论能成功解释所有原子光谱的实验规律
D．天然放射现象说明了原子核内部是有结构的
9．如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（ ）
A．由n＝4能级跃到n＝1能级产生的光子能量最大
B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光子频率最小
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．由n＝4能级跃到n＝3能级产生的光子波长最长
10．氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62～3.11eV.下列说法正确的是(　　)
A．一个处于n＝2能级的氢原子，可以吸收一个能量为4eV的光子
B．大量处于n＝4能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出6种不同频率的光子
C．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量可能大于 13.6eV
D．用能量为 10eV和 3.6eV的两种光子同时照射大量处于基态的氢原子，有可能使个别氢原子电离
11．氢原子基态能量E1＝-13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m．求氢原子处于n＝4激发态时：
(1)原子系统具有的能量；
(2)电子在n＝4轨道上运动的动能；(已知能量关系，半径关系rn＝n2r1，k＝9.0×109 N·m2/C2，e＝1.6×10－19C)
(3)若要使处于n＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
12．(1)已知基态的电离能为，为使处于基态的静止的跃迁到激发态，入射光子所需的最小能量为多少？
(2)静止的从第一激发态跃迁到基态时，如果考虑到离子的反冲，与不考虑反冲相比，发射出的光子波长相差的百分比为多少（离子的能级与n的关系和氢原子能级公式类似，质子和中子的质量均取）
13．氢原子能级图如图所示，大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态，发射出的光照射光电管阴极K，测得遏止电压为7.91 V，则阴极K的逸出功W＝________eV；在氢原子巴尔末系(氢原子从n≥3能级直接跃迁到n＝2能级形成的谱线)中有________种频率的光照射该光电管不能发生光电效应．
14．原子核从核外电子壳层中俘获一个轨道电子的衰变过程称为轨道电子俘获，该过程也称为β衰变。如： ，上述过程实际上是原子核内一个质子俘获电子转变为________；若原子核俘获的是原子的K层电子，新原子的电子壳层K层留下一个空位，原子的L层电子会跃迁到K层并辐射频率为ν的光子，已知氖原子K层电子的能级EK＝E0，则氖原子L层电子能级EL为________。(普朗克常数为h)
参考答案
1．C
【解析】A.铀核裂变的核反应是，故A错误；
B、德布罗意根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，故B错误；
C、受到电子或其他粒子的碰撞，原子也可从低能级向髙能级跃迁，不吸收光子也能实现，故C正确；
D、根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，根据，波长越大，故能量越小，故D错误；
故选C。
2．C
【解析】
【分析】
根据玻尔理论，能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高，并根据光电效应发生条件求解；根据n-1求出处于激发态的氢原子可能发射出不同波长光的种数。
【详解】
A、B项：一个原子从n=4的激发态向基态跃迁最多能发出n-1=3种，故A、B错误；
C项：从基态到n=4的激发态要吸收的能量为两能级差即，故C正确；
D项：从n=4向基态跃迁有可能有三种能量的光子发出，分别为0.65eV，1.89eV，10.2eV,故D错误。
故应选：C。
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，掌握辐射光子的种类计算方法。
3．D
【解析】
【详解】
A．光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子具有能量，A错误；
B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近轨道，释放一定频率的光子，电子的轨道半径变小，电场力做正功，电子的动能增大，电势能减小，B错误；
C．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率应小于或等于吸收光子的频率，C错误；
D．α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转是卢瑟福提出原子核式结构模型的主要依据，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
由能级跃迁知识及题意可知,处于n=2能级的μ氢原子吸收能量为E的光子后,发出6种频率的光,说明μ氢原子是从n=4能级跃迁的,而ν1?ν2?ν3?ν4?ν5和ν6频率依次增大,说明从n=4跃迁到n=2时,辐射能量为hν4的光子,综上可知E=hν4,D正确,A?B?C错误.
5．D
【解析】
【详解】
AB.结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为：
可知，
能量差等于光子的能量，能量差等于光子的能量，能量差等于光子的能量，那么对应的能量最大，而对应的能量最小，因：
且
则有
故AB错误；
CD.又
光的频率最高，光的波长最长，故C错误，D正确。
6．B
【解析】
【详解】
A．大量处于n=3能级的氢原子，跃迁时能辐射出种频率的光子，选项A错误；
B．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为E=E2-E1=10.2eV，则照射逸出功为4.54eV的金属钨能发生光电效应，选项B正确；
C．因10.3eV不等于基态与n=2能级的能级差，则用能量为10.3eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁到n=2能级，选项C错误；
D．氢原子从n=3能级向基态跃迁时，辐射出的光子能量为E′=E3-E1=(-1.51)-(-13.6)=12.09eV，选项D错误；
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
由题意可知：；能使氢原子从基态电离的光子的最小频率满足：，解得，故选C.
8．D
【解析】
【详解】
A、通过a粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构模型,但是不能说明原子是可以再分的，故A错；
B、电子的发现使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒构成的，故B错；
C、玻尔理论能成功解释氢原子光谱，但不能解释别的原子的光谱，故C错；
D、天然放射现象中的射线来自原子核,说明原子核内部有复杂结构,故D对；
故选D
9．AD
【解析】
【详解】
A．n=4和n=1间的能级差最大，跃迁时辐射的光子能量最大，故A正确；
B．从n=4跃迁到n=3，能级差最小，则辐射的光子频率最小，故B错误；
C．根据=6知，这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子，故C错误；
D．由n=4跃迁到n=3，能级差最小，辐射的光子频率最小，波长最长，故D正确；
故选AD。
10．AB
【解析】
【详解】
n=2能级的氢原子能级为-3.4eV，当吸收一个能量为4?eV的光子，则会出现电离现象。故A正确；大量处于n=4能级的氢原子，跃迁到基态的过程中，根据=6，因此释放出6种频率的光子。故B正确。氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量，小于13.6eV．故C错误；处于基态的氢原子电离需要的最小能量是13.6eV，则用能量为 10eV和 3.6eV的两种光子同时照射大量处于基态的氢原子，不可能使个别氢原子电离，故D错误。
11．(1)-0.85 eV (2)0.85eV (3)8.21×1014Hz
【解析】
【详解】
(1)根据能级关系
则有：
(2)因为电子的轨道半径
根据库仑引力提供向心力，得：
所以，
(3)要使n=2激发态的电子电离，据波尔理论得，发出的光子的能量为：
解得：
12．（1） （2）
【解析】
【详解】
(1)根据题意得的基态能量为：
由于类氢离子能级与氢原子的能级类似，可知的能级公式为：
故有：
所以入射光子所需的最小能量为：
(2)静止的从第一激发态跃迁到基态时，如果不考虑离子的反冲，设发射出的光子波长为，则有：
解得：
如果考虑到离子的反冲，反冲核是氦核，共两个质子和两个中子，设氦核的反冲速度大小为v，发射出的光子波长为，根据动量守恒定律，有：
根据能量守恒定律，有：
联立上式得：
所以两种情况下发射的光子波长相差的百分比为
13． 2.29 1
【解析】由题意知，遏止电压为7.91 V，光电子的最大初动能为7.91 eV，光子的能量10.2eV，故阴极K的逸出功W＝10.2eV-7.91 eV=2.29eV；在氢原子巴尔末系中，从n＝3跃迁到 n＝2释放光子的能量为-1.51eV-（-3.4eV）=1.89eV，小于2.29eV，从n＝4跃迁到 n＝2释放光子的能量为-0.85eV-（-3.4eV）=2.55eV，大于2.29eV，故氢原子巴尔末系中只有1种频率的光照射该光电管不能发生光电效应。
14．中子 E0＋hν
【解析】
(1)质子俘获一个电子转化为中子：；（2）由题意知，，得