2.4玻尔的原子模型能级
1.下列叙述正确的是( )
A.康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面。 前者表明光子具有能量,后者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
2.如图所示为氢原子的能级图,现有大量处于n=4激发态的氢原子,当其向低能级跃迁时,下列说法正确的是( )
A.可以产生3种频率的光
B.由n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光波长最大
C.由n=4的能级跃迁到n=2能级辐射的光频率最大
D.电子绕核运动的动能增大
3.如图是氢原子的能级示意图,当氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时,辐射出光子a;从n=3能级跃迁到n=2能级时,辐射出光子b,则以下判断正确的是( )
A.在真空中光子a的波长小于光子b的波长
B.光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态
C.光子a不可能使处于n=4能级的氢原子电离
D.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同频率的光
4.关于玻尔的原子理论,下列说法正确的是( )
A.原子中的电子在库仑引力的作用下,绕原子核做圆周运动,因而其轨道半径可以任意取值
B.电子可以吸收任意能量的光子,从而实现由较低的能量态跃迁到较高的能量态
C.根据玻尔理论可以成功解释氢原子光谱的实验规律
D.玻尔理论的不足之处在于用电子云来描述电子在原子核周围各处出现的概率
5.如图,为氢原子能级图;金属钾的逸出功为2.25eV,则下面有关说法正确的是
A.处于基态的氢原子能吸收13.0eV的光子后跃迁至n=3能级
B.大量处n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,最多可辐射出5种不同频率的光
C.用处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的各种色光照射金属钾,都能发生光电效应
D.用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的光照射金属钾,所产生光电子的最大初动能为10.5eV
6.氢原子的能级图如图所示。用氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光照射逸出功为6.34eV的金属铂,下列说法正确的是( )
A.产生的光电子的最大初动能为6.41eV
B.产生的光电子的最大初动能为12.75eV
C.氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射的光不能使金属铂发生光电效应
D.氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射的光也能使金属铂发生光电效应
7.如图所示为氢原子的能级图,若用能量为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原子,则( )
A.氢原子能从基态跃迁到n=4的激发态上去
B.有的氢原子能从基态跃迁到n=3的激发态上去
C.氢原子最多能发射3种波长不同的光
D.氢原子最多能发射4种波长不同的光
8.—群处于n=4能级的氢原子,向低能级跃迁能发出6种不同的光。分别用这些光照射图甲电路的阴极K,能得到3条电流随电压变化的图线如图乙所示。已知氢原子能级如图丙所示,则下列推断正确的是( )
A.图乙中a光光子能量为10. 20eV
B.a、b、c三种光的频率都大于Hz
C.图乙中c光是氢原子由n=2能级向n=1能级跃迁产生
D.用动能为1eV的电子能使处于n=4能级的氢原子电离
9.氢原子能级如图,当氢原子从跃迁到的能级时,辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是( )
A.氢原子从跃迁到的能级时,向外辐射光电子,光电子的能量为10.2eV
B.氢原子从从跃迁到的能级时,氢原子电势能降低,电子绕核运动的动能变大,电势能减小量等于电子动能的增量
C.一群处于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,不能使氢原子从跃迁到的能级
10.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656 nm。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656 nm
B.用波长为325 nm的光照射可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级
C.大量处于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633 nm的光照射不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级
11.一个电子绕氦核运动形成类氢氦离子,其能级图如图所示。若一群处于n=4能级的类氢氦离子向低能级跃迁,可辐射________种波长的光子。已知类氢氦离子在基态和n=4能级的能量分别为E1和E4,普朗克常量为h,真空中光速为c,则辐射出的光子中最短的波长为________。
12.已知氢原子的基态能量为E1(E1< 0),激发态能量En=E1,其中n=2、3、4….已知普朗克常量为h,真空中光速为c,吸收波长为________的光子能使氢原子从基态跃迁到n=2的激发态;此激发态氢原子再吸收一个频率为ν的光子被电离后,电子的动能为________.
13.氢原子在基态时轨道半径m,能量eV,求:氢原子处于基态时:(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,静电力常量k=9.0×109N·m2/C2)
(1)电子的动能;
(2)原子的电势能;
(3)用波长是多少的光照射可使其电离。
14.已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.528×10-10m,量子数为的能级值为。
(1)求电子在基态轨道上运动的动能(结果保留3位有效数字);
(2)有一群氢原子处于量子数的激发态,这些氢原子能发出几种光谱线;
(3)计算这几种光谱线中波长最短的波长。(静电力常量是是,电子电荷量,普朗克常量,真空中光速。结果保留3位有效数字)
参考答案
1.D
【解析】
A.康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面,前者表明光子除具有能量之外还具有动量,后者表明光子具有能量,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粒子散射实验中极少数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。
2.D
【解析】
A.大量氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时,可以向外辐射出种不同频率的光,故A错误;
B.由n=4能级跃迁到n=3能级时,能级间差值最小,光子能量最小,由
可知光的波长最大,因此氢原子n=2能级跃迁到n=1能级时,光的波长不是最大,故B错误;
C.由n=4的能级跃迁到n=1能级时,能级间差值最大,光子能量最大,由
可知,光的频率最大。因此由n=4的能级跃迁到n=2能级辐射的光频率不是最大,故C错误;
D.电子受的库仑力提供电子做圆周运动的向心力
解得电子的动能
氢原子向低能级跃迁时,轨道半径变小,故电子动能增大,故D正确。
故选D。
3.C
【解析】
A.由于n=4能级与n=3能级差小于n=3与n=2能级差,可知a光子能量小于b,在真空中光子a的波长大于光子b的波长,选项A错误;
B.氢原子从基态跃迁到激发态吸收光子的能量至少等于n=1到n=2的能级差,可知光子b不能使氢原子从基态跃迁到激发态,选项B错误;
C.使处于n=4能级的氢原子电离至少需要的能量为0.85eV,而光子a的能量为(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66eV,可知光子a不可能使处于n=4能级的氢原子电离,选项C正确;
D.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射种不同频率的光,选项D错误。
故选C。
4.C
【解析】
A.电子绕原子核运动的轨道半径是一系列特定的值,不是任意值,故A错误;
B.要实现电子由较低的能量态跃迁到较高的能量态,吸收光子的能量必须等于这两个能级之间的能量差,才能实现,故B错误;
C.根据玻尔理论可以成功解释氢原子光谱的实验规律,故C正确;
D.玻尔理论的不足之处主要是把微观粒子看作是经典力学中的质点,从而把经典力学规律强加于微观粒子上,故D错误。
故选C。
5.D
【解析】
A.用能量为13.0eV的光子照射,基态的氢原子若吸收13eV的能量,则能量值为-0.6eV,氢原子没有该能级。所以不能使处于基态的氢原子跃迁,故A错误;
B.大量处于n=4能级的氢原子,最多可以辐射出=6种不同频率的光,故B错误。
C.现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁,根据=3,知该群氢原子可能发射3种不同频率的光子,但是n=3能级跃迁到n=2能级的光子能量小于2eV,所以能使该金属发生光电效应的频率共有2种,故C错误;
D.n=4能级的氢原子跃迁到基态时,释放光子的能量
E=E4-E1=12.75eV
再根据光电效应方程式得光电子的最大初动能为
Ek=E-W0=12.75eV-2.25eV=10.5eV
故D正确。
故选D。
6.A
【解析】
AB. 从n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为
产生的光电子的最大初动能为
故A正确B错误;
C. 氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射的光子能量为10.2eV,能使金属铂发生光电效应,故C错误;
D. 氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射的光子能量小于逸出功,故不能发生光电效应,故D错误。
故选A。
7.A
【解析】
AB.氢原子能从基态跃迁到n=4的激发态,需要光子能量
恰好与题中所给光子能量相符,同理从从基态跃迁到n=3的激发态不满足条件,故A正确,B错误;
CD.氢原子从基态向激发态跃迁,吸收能量,从n=4的激发态向下跃迁,最多发出种不同波长的光,故CD错误。
故选A。
8.BCD
【解析】
AC.根据题意可知只有三种光子的能量能使金属发生光电效应;遏止电压越大,对应光子的频率越高,从乙图知反向遏止电压对应丙的跃迁图,这三种光对应关系分别为,c光能量是从为10.2ev,b光是从为12. 09ev,a光是从为12.75ev,A错误,C正确;
B.根据,光的频率最小
所以a、b、c三种光的频率都大于,B正确;
D.处于能级的氢原子电离只需要,所以可以电离,D正确。
故选BCD。
9.CD
【解析】
A.氢原子从高能级2向低能级1跃迁,辐射的光子能量为10.2eV,不是光电子,A错误;
B.电子绕核做匀速圆周运动,库仑力提供向心力
减小,电子动能增加,库仑力做正功,电势能降低,氢原子从高能级向低能级跃迁,能量以光子的形式对外辐射,电子能量减小,所以电势能的减小量大于电子动能的增加量,B错误;
C.一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时,最多产生种谱线,C正确;
D.氢原子从辐射光的波长为,所以要使氢原子从跃迁,需要用波长为的光照射,D正确。
故选CD。
10.CD
【解析】
试题分析:从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm,即有:,而当从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射能量更多,则频率更高,则波长小于656nm.故A错误.当从n=2跃迁到n=1的能级,释放的能量:=[-3.4-(-13.6)]×1.6×10-19,则解得,释放光的波长是λ=122nm,则用波长为122nm的光照射,才可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级.故B错误.根据数学组合,可知一群n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线,故C正确;同理,氢原子的电子从n=2跃迁到n=3的能级,必须吸收的能量为△E′,与从n=3跃迁到n=2的能级,放出能量相等,因此只能用波长656nm的光照射,才能使得电子从n=2跃迁到n=3的能级.故D正确.
故选CD.
考点:波尔理论
11.6
【解析】
[1].若一群处于n=4能级的类氢氦离子向低能级跃迁,可辐射种波长的光子;
[2].从n=4到n=1跃迁时辐射光子的能量最大,波长最短,则
解得
12.
【解析】
根据能级间跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差求出吸收的光子能量,从而得出吸收的波长大小,根据能量守恒求出吸收光子电离后电子的动能;
【详解】
n=2激发态的能量,则,解得;
根据能量守恒定律得:,则电子的动能:;
13.(1)13.6eV;(2)-27.2eV;(3)9.14×10-8m
【解析】
(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为,则有
所以电子动能
(2)因为,则有
(3)设用波长为的光照射可使氢原子电离,则有
可得
14.(1)13.6eV;(2)3种;(3)
【解析】
(1)电子在基态轨道的动能为
代入数据解得
(2)共3种,能级图如图所示
(3)由向,跃迁时发出的光子频率最大,波长最短。
又知
联立解得