绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：2.4玻尔的原子模型 能级 课时训练（含解析）
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| 名称 | 绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：2.4玻尔的原子模型 能级 课时训练（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 261.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 08:54:35 | ||
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2.4玻尔的原子模型能级
1．电荷之间的引力会产生势能。取两电荷相距无穷远时的引力势能为零，一个类氢原子核带电荷为+q，核外电子带电量大小为e，其引力势能，式中k为静电力常量，r为电子绕原子核圆周运动的半径（此处我们认为核外只有一个电子做圆周运动）。根据玻尔理论，原子向外辐射光子后，电子的轨道半径从减小到，普朗克常量为h，那么，该原子释放的光子的频率为（ ）
A． B．
C． D．
2．已知氢原子的激发态能量，其中E1为基态能量，n=1，2，3……。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ν，能使氢原子从基态电离的光子的最小频率为（ ）
A． B． C． D．
3．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV，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．40.8eV B．54.4eV
C．51.0eV D．43.2eV
4．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于激发态的氢原子提供的能量为（ ）
A．10.20eV B．2.89eV C．2.55eV D．1.89eV
5．一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1>ν2>ν3，则（ ）
A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1
B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2
C．被氢原子吸收的光子的能量为hν3
D．被氢原子吸收的光子的能量为hν1+ hν2+ hν3
6．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )
A．吸收光子的能量为hν1+hν2 B．辐射光子的能量为hν2-hν1
C．吸收光子的能量为hν2-hν1 D．辐射光子的能量为hν1+hν2
7．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
8．如图所示，给出氢原子最低的4个能级，在这些能级间跃迁所辐射的光子的频率最多有P种，其中最小频率为，已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s，则（ ）
A．P=5 B．P=6
C．=1.5×1015Hz D．=1.6×1014Hz
9．氢原子能级示意图的一部分如图所示，一群氢原子处于n=4能级。当这些氢原子在这些能级间跃迁时，下列说法正确的是（ ）
A．可能放出6种能量的光子
B．由n=4能级跃迁到n=3能级的过程中，放出光子的频率最大
C．从n=2能级跃迁到n=1能级的过程中，辐射出的光子的能量最大
D．处于n=1能级的氢原子能吸收15eV的能量发生跃迁
10．如图所示，为氢原子的能级图。现有大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是（ ）
A．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子
B．氢原子由跃迁到产生的光子照射到逸出功为6．34eV的金属铂上能发生光电效应
C．氢原子由跃迁到产生的光波长最长
D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10．2eV
E.氢原子由跃迁到，电子的动能增大，电势能减小
11．如果大量的氢原子处在n=5的能级，它在向低能级跃迁时会辐射出________种频率的电磁波，其中波长最长的光是在n=_______向n=________跃迁形成的。
12．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图；已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV。若有一群处于n=4激发态的氢原子最多能辐射__________种频率的光子，其中可被红外测温仪捕捉到的有_________种。
13．如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子.
（1）最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?
（2）请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。
.
14．氢原子基态的轨道半径为基态能量为，将该原子置于静电场中使其电离，静电场场强大小至少为多少？静电场提供的能量至少为多少？
参考答案
1．B
【解析】
电子在r轨道上圆周运动时，静电引力提供向心力
所以电子的动能为
所以原子和电子的总能为
再由能量关系得
即
故选B。
2．C
【解析】
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C正确，ABD错误。
故选：C。
3．D
【解析】
A．根据量子理论可以知道，处于基态的离子在吸收光子能量时是成份吸收的，不能积累的．因此当其它能级和基态能量差和光子能量相等时，该光子才能被吸收．由能级示意图可知：第2能级和基态能级差为：
△E1=E2-E1=-13.6-（-54.4）=40.8eV
故A选项中光子能量能被吸收，故A错误；
B．当光子能量大于等于基态能量时，将被处于基态离子吸收并能使其电离，故选项B中的光子能量能被吸收，故B错误；
C．第4能级和基态能级差为：
△E2=E4-E1=-3.4-（-54.4）=51.0eV
故C选项中光子能量能被吸收，故C错误；
D．没有能级之间的能量差和D中光子能量相等，故D正确；
故选D．
4．C
【解析】
AB．处于n=2能级的原子不能吸收10.20eV、2.89eV的能量，则选项AB错误；
C．处于n=2能级的原子能吸收2.55eV的能量而跃迁到n=4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n=4到n=3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62eV可被红外测温仪捕捉，选项C正确；
D．处于n=2能级的原子能吸收1.89eV的能量而跃迁到n=3的能级，从n=3到低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62eV，不能被红外测温仪捕捉，选项D错误。
故选C。
5．A
【解析】
ABCD．氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子，说明氢原子从基态跃迁到了第三能级态（如图所示）
在第三能级态不稳定，又向低能级跃进，发出光子，其中从第三能级跃迁到第一能级的光子能量最大，为，从第二能级跃迁到第一能级的光子能量比从第三能级跃迁到第二能级的光子能量大，由能量守恒可知，氢原子一定是吸收了能量为的光子，且关系式
BCD错误A正确。
故选A。
6．B
【解析】
氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，Em-En=hν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光Ek-En=hν2，则从能级k跃迁到能级m有Ek-Em=（Ek-En）-（Em-En）=hν2-hν1，因红光的能量小于紫光的能量，故能量降低辐射光子；故B正确，ACD错误；
7．D
【解析】
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
8．BD
【解析】
AB．根据组合公式，则由n=4跃迁向低能态跃迁所辐射的光子的频率最多有种，选项A错误，B正确；
CD．能级4跃迁到能级3过程中辐射的光子频率最小根据E4-E3=hfmin，解得
选项C错误，D正确。
故选BD。
9．AD
【解析】
A．可能放出种能量的光子，选项A正确；
BC．由n=4能级跃迁到n=1能级的过程中，能级差最大，则放出光子的频率最大，光子的能量最大，选项BC错误；
D．处于n=1能级的氢原子能吸收15eV的能量后，原子的能量大于零，可发生电离，选项D正确。
故选AD。
10．BCE
【解析】
A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光子，A错误；
B．氢原子由跃迁到产生的光子能量
因此照射到逸出功为6.34eV的金属铂上能发生光电效应， B正确；
C．根据
由跃迁到放出的能量最小，因此波长最长，C正确；
D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为从跃迁到，放出的能量为12.09eV，D错误；
E．氢原子由跃迁到，轨道半径减小，根据
可知电子的动能增大，而总能量减小，因此电势能减小，E正确。
故选BCE。
11．10 5 4
【解析】
考查氢原子的能级和跃迁。
【详解】
(1)[1]处在n=5的能级的氢原子会辐射种频率的光；
[2][3]波长最长的光便是能量最低的光，即从n=5的能级向n=4的能级跃迁形成的。
12．6 1
【解析】
[1][2]．一群处于n=4激发态的氢原子最多能辐射种频率的光子；因光子能量小于1.62eV的只有从n=4到n=3的跃迁（释放光子0.66eV的能量），则可被红外测温仪捕捉到的有1种。
13．（1）12.75eV ；（2）
【解析】
（1）氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n=2的能级，满足
hν=En－E2=2.55 eV
En=hν＋E2=－0.85 eV
所以
n=4
基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供：
ΔE＝E4－E1＝12.75 eV
（2）跃迁图见下图
14．；
【解析】
该原子置于静电场中使其电离，其临界状态是电场力等于库仑引力．
要使处于n=1的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第1能级跃迁到无限远处。
1．电荷之间的引力会产生势能。取两电荷相距无穷远时的引力势能为零，一个类氢原子核带电荷为+q，核外电子带电量大小为e，其引力势能，式中k为静电力常量，r为电子绕原子核圆周运动的半径（此处我们认为核外只有一个电子做圆周运动）。根据玻尔理论，原子向外辐射光子后，电子的轨道半径从减小到，普朗克常量为h，那么，该原子释放的光子的频率为（ ）
A． B．
C． D．
2．已知氢原子的激发态能量，其中E1为基态能量，n=1，2，3……。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ν，能使氢原子从基态电离的光子的最小频率为（ ）
A． B． C． D．
3．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV，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．40.8eV B．54.4eV
C．51.0eV D．43.2eV
4．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于激发态的氢原子提供的能量为（ ）
A．10.20eV B．2.89eV C．2.55eV D．1.89eV
5．一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1>ν2>ν3，则（ ）
A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1
B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2
C．被氢原子吸收的光子的能量为hν3
D．被氢原子吸收的光子的能量为hν1+ hν2+ hν3
6．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )
A．吸收光子的能量为hν1+hν2 B．辐射光子的能量为hν2-hν1
C．吸收光子的能量为hν2-hν1 D．辐射光子的能量为hν1+hν2
7．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
8．如图所示，给出氢原子最低的4个能级，在这些能级间跃迁所辐射的光子的频率最多有P种，其中最小频率为，已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s，则（ ）
A．P=5 B．P=6
C．=1.5×1015Hz D．=1.6×1014Hz
9．氢原子能级示意图的一部分如图所示，一群氢原子处于n=4能级。当这些氢原子在这些能级间跃迁时，下列说法正确的是（ ）
A．可能放出6种能量的光子
B．由n=4能级跃迁到n=3能级的过程中，放出光子的频率最大
C．从n=2能级跃迁到n=1能级的过程中，辐射出的光子的能量最大
D．处于n=1能级的氢原子能吸收15eV的能量发生跃迁
10．如图所示，为氢原子的能级图。现有大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是（ ）
A．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子
B．氢原子由跃迁到产生的光子照射到逸出功为6．34eV的金属铂上能发生光电效应
C．氢原子由跃迁到产生的光波长最长
D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10．2eV
E.氢原子由跃迁到，电子的动能增大，电势能减小
11．如果大量的氢原子处在n=5的能级，它在向低能级跃迁时会辐射出________种频率的电磁波，其中波长最长的光是在n=_______向n=________跃迁形成的。
12．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图；已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV。若有一群处于n=4激发态的氢原子最多能辐射__________种频率的光子，其中可被红外测温仪捕捉到的有_________种。
13．如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子.
（1）最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?
（2）请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。
.
14．氢原子基态的轨道半径为基态能量为，将该原子置于静电场中使其电离，静电场场强大小至少为多少？静电场提供的能量至少为多少？
参考答案
1．B
【解析】
电子在r轨道上圆周运动时，静电引力提供向心力
所以电子的动能为
所以原子和电子的总能为
再由能量关系得
即
故选B。
2．C
【解析】
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C正确，ABD错误。
故选：C。
3．D
【解析】
A．根据量子理论可以知道，处于基态的离子在吸收光子能量时是成份吸收的，不能积累的．因此当其它能级和基态能量差和光子能量相等时，该光子才能被吸收．由能级示意图可知：第2能级和基态能级差为：
△E1=E2-E1=-13.6-（-54.4）=40.8eV
故A选项中光子能量能被吸收，故A错误；
B．当光子能量大于等于基态能量时，将被处于基态离子吸收并能使其电离，故选项B中的光子能量能被吸收，故B错误；
C．第4能级和基态能级差为：
△E2=E4-E1=-3.4-（-54.4）=51.0eV
故C选项中光子能量能被吸收，故C错误；
D．没有能级之间的能量差和D中光子能量相等，故D正确；
故选D．
4．C
【解析】
AB．处于n=2能级的原子不能吸收10.20eV、2.89eV的能量，则选项AB错误；
C．处于n=2能级的原子能吸收2.55eV的能量而跃迁到n=4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n=4到n=3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62eV可被红外测温仪捕捉，选项C正确；
D．处于n=2能级的原子能吸收1.89eV的能量而跃迁到n=3的能级，从n=3到低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62eV，不能被红外测温仪捕捉，选项D错误。
故选C。
5．A
【解析】
ABCD．氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子，说明氢原子从基态跃迁到了第三能级态（如图所示）
在第三能级态不稳定，又向低能级跃进，发出光子，其中从第三能级跃迁到第一能级的光子能量最大，为，从第二能级跃迁到第一能级的光子能量比从第三能级跃迁到第二能级的光子能量大，由能量守恒可知，氢原子一定是吸收了能量为的光子，且关系式
BCD错误A正确。
故选A。
6．B
【解析】
氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，Em-En=hν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光Ek-En=hν2，则从能级k跃迁到能级m有Ek-Em=（Ek-En）-（Em-En）=hν2-hν1，因红光的能量小于紫光的能量，故能量降低辐射光子；故B正确，ACD错误；
7．D
【解析】
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
8．BD
【解析】
AB．根据组合公式，则由n=4跃迁向低能态跃迁所辐射的光子的频率最多有种，选项A错误，B正确；
CD．能级4跃迁到能级3过程中辐射的光子频率最小根据E4-E3=hfmin，解得
选项C错误，D正确。
故选BD。
9．AD
【解析】
A．可能放出种能量的光子，选项A正确；
BC．由n=4能级跃迁到n=1能级的过程中，能级差最大，则放出光子的频率最大，光子的能量最大，选项BC错误；
D．处于n=1能级的氢原子能吸收15eV的能量后，原子的能量大于零，可发生电离，选项D正确。
故选AD。
10．BCE
【解析】
A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光子，A错误；
B．氢原子由跃迁到产生的光子能量
因此照射到逸出功为6.34eV的金属铂上能发生光电效应， B正确；
C．根据
由跃迁到放出的能量最小，因此波长最长，C正确；
D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为从跃迁到，放出的能量为12.09eV，D错误；
E．氢原子由跃迁到，轨道半径减小，根据
可知电子的动能增大，而总能量减小，因此电势能减小，E正确。
故选BCE。
11．10 5 4
【解析】
考查氢原子的能级和跃迁。
【详解】
(1)[1]处在n=5的能级的氢原子会辐射种频率的光；
[2][3]波长最长的光便是能量最低的光，即从n=5的能级向n=4的能级跃迁形成的。
12．6 1
【解析】
[1][2]．一群处于n=4激发态的氢原子最多能辐射种频率的光子；因光子能量小于1.62eV的只有从n=4到n=3的跃迁（释放光子0.66eV的能量），则可被红外测温仪捕捉到的有1种。
13．（1）12.75eV ；（2）
【解析】
（1）氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n=2的能级，满足
hν=En－E2=2.55 eV
En=hν＋E2=－0.85 eV
所以
n=4
基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供：
ΔE＝E4－E1＝12.75 eV
（2）跃迁图见下图
14．；
【解析】
该原子置于静电场中使其电离，其临界状态是电场力等于库仑引力．
要使处于n=1的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第1能级跃迁到无限远处。