四川省夹江中学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 跟踪训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省夹江中学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 跟踪训练（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 213.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 12:50:57 | ||
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文档简介
2.4玻尔的原子模型能级
1．一种利用红外线感应控制的紫外线灯，人在时自动切断紫外线灯电源，人离开时自动开启紫外线灯杀菌消毒。已知红外线的光子最高能量是1.61eV，紫外线的光子最低能量是3.11eV；如图是氢原子能级示意图，则大量氢原子（ ）
A．从n=2跃迁到低能级过程只可能辐射出红外线
B．从n=3跃迁到低能级过程不可能辐射出红外线
C．从n=4跃迁到低能级过程只可能辐射出紫外线
D．从n=5跃迁到低能级过程不可能辐射出紫外线
2．根据玻尔的原子模型，当氢原子吸收一个光子后（ ）
A．氢原子的电势能增大
B．氢原子的总能量减小
C．电子绕核运动的动能增大
D．电子绕核运动的半径减小
3．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632 8 μm，λ2=3.39 μm．已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1=1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为
A．10.50 eV B．0.98 eV C．0.53 eV D．0.37 eV
4．如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于n=4能级的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中能向外发出几种频率的光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠有几种能使其产生光电效应（ ）
A．6、3 B．6、4 C．4、3 D．4、4
5．一个氢原子从基态跃迁到n=2的激发态。该氢原子（ ）
A．吸收光子，能量增加 B．吸收光子，能量减少
C．放出光子，能量增加 D．放出光子，能量减少
6．氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光．要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为
A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV
7．如图所示为氦离子的能级图，一群氦离子处于基态，用某种频率的光照射后，跃迁到n = k能级，处于n = k能级的氦离子向低能级跃迁时，放出的光子的最大能量为48.4eV，则下列说法正确的是（ ）
A．该群处于基态的氦离子吸收的光子的能量大于48.4eV
B．该群处于基态的氦离子吸收光子后，处在n = 4能级
C．处于n = k能级的氦离子共可以辐射出3种不同频率的光子
D．处于n = k能级的氦离子至少需要吸收3.4eV的能量才能电离
8．氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为1.62eV—3.11eV，下列说法正确的是（ ）
A．处于n = 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B．大量氢原子从高能级向n = 3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光
D．大量处于n＝4是能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光
9．如图为氢原子能级图，欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是（ ）
A．用10.2eV的光子照射 B．用11eV的光子照射
C．用14eV的光子照射 D．用动能为11eV的电子撞击
10．如图是氢原子的能级图。一个氢原子从n=4的能级向低能级跃迁，则以下判断正确的是（ ）
A．该氢原子最多可辐射出3种不同频率的光子
B．该氢原子只有吸收0. 85eV的光子时才能电离
C．该氢原子跃迁到基态时需要吸收12.75eV的能量
D．该氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量是特定值
11．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．
12．用电磁波照射氢原子，使它从能量为的基态跃迁到能量为的激发态，则该电磁波的频率等于______；处在能级的大量的氢原子向低能级跃迁所辐射的光子的频率最多有______种。
13．氢原子处于基态的能级值为﹣E0，普朗克常量为h．原子从能级n＝2向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应．有一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属．求该金属的截止频率ν0和产生光电子最大初动能Ek．
14．(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）
参考答案
1．B
【解析】
A．从n=2跃迁到低能级过程中辐射的光子能量为
由题意可知该光子属于紫外线，故A错误；
B．从n=3跃迁到低能级过程中，跃迁到n=2能级过程辐射的光子能量最小，其值为
该光子能量大于红外线光子的最高能量，其他光子能量均大于该光子，故B正确；
C．从n=4跃迁到n=3能级辐射的光子能量为
该光子属于红外线，故C错误；
D．从n=5跃迁到低能级过程中辐射的光子能量最大为
该光子属于紫外线，故D错误；
故选B。
2．A
【解析】
处于基态的氢原子吸收一个光子后跃迁到高能级后，氢原子的总能量增大，电子的轨道半径增大，由
又
联立解得
可知电子的动能减小，由于库伦力做负功，则电势能增大，故A正确，BCD错误。
故选A。
3．D
【解析】
氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632?8?μm，λ2=3.39?μm．
辐射光子的能量与能级差存在这样的关系△E=，△E1=，△E2=，
联立两式得，△E2=0.37eV．
故D正确，ABC错误．故选D．
4．B
【解析】
一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，可以释放6种不同能量的光子，从n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.75eV，从n=4跃迁到n=2，辐射的光子能量为2.55eV，由n=4跃迁到n=3，辐射的光子能量为0.66eV，从n=3跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.09eV，从n=3跃迁到n=2，辐射的光子能量为1.89eV，由n=2跃迁到n=1，辐射的光子能量为10.2eV，可见有4种光子能量大于金属的逸出功，所以有4种频率的光能使金属钠发生光电效应，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．A
【解析】
一个氢原子从基态跃迁到n=2的激发态，即从低能级向高能级跃迁，需要吸收光子，能量增加，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．A
【解析】
由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光．故．故本题选A．
7．C
【解析】
AB．这群处于n = k能级的氦离子向低能级跃迁时，直接跃迁到基态时放出的光子的能量最大，由于放出的光子的最大能量为48.4eV，因此k = 3，故处于基态的氦离子跃迁到n = 3能级时，吸收的光子的能量为48.4 eV，故AB错误；
C．由可知，一群处于n = 3能级的氦离子共可以辐射出3种不同频率的光子，故C正确；
D．处于n = 3能级的氦离子至少需要吸收6.0 eV的能量才能电离，故D错误。
故选C。
8．ABD
【解析】
A．n=3能级的氢原子能量是-1.51eV，紫外线的频率大于3.11eV，所以吸收紫外线后，能量一定大于0，氢原子一定发生电离，A正确；
B．氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的频率，有可能是红外线，红外线有显著的热效应，B正确；
CD．根据，知能放出6种不同频率的光，因为可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，满足此范围的有：n=4到n=2，n=3到n=2．所以可将有2种不同频率的可见光，C错误D正确．
故选ABD。
9．ACD
【解析】
A．用10.2eV的光子照射，即
?13.6eV +10.2eV=?3.4eV
跃迁到第二能级，故A正确；
B．因为
?13.6 eV +11eV=?2.6eV
不能被吸收，故B错误；
C．用14eV的光子照射，即
?13.6eV +14eV>0
氢原子被电离，故C正确；
D．用11eV的动能的电子碰撞，氢原子可能吸收10.2eV能量，跃迁到第二能级，故D正确。
故选ACD。
10．AD
【解析】
A．单个处于n能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出n-1种不同频率的光子，故该氢原子向低能能跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光子，A项正确；
B．只要吸收的光子的能量大于0.85eV，该氢原子就能电离，B项错误；
C．该氢原子跃迁到基态时需要释放-0.85eV-（-13.6eV）=12.75eV的能量，C项错误；
D．氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量等于两能级的能量差，此能量差为一特定值，D项正确。
故选AD。
11． 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。
12． 10
【解析】
由玻尔理论可得，该电磁波的频率为
处在能级的大量的氢原子向低能级跃迁所辐射的光子的频率最多有
种。
13．（1） （2）
【解析】
抓住原子从能级n=2向n=1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，求出金属的逸出功，从而得出金属的截止频率，根据光电效应方程求出光电子的最大初动能．
原子从能级n＝2向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，可知两能级间的能级差等于金属的逸出功，根据E2﹣E1＝hv0得金属的截止频率为： ；逸出功为：W0＝E2﹣E1＝，处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时放出的最大光子能量为：hv＝E4﹣E1＝ ﹣（﹣E0）＝ ，则光电子的最大初动能为：Ekm＝hv﹣W0＝﹣＝．
14．（1） （2）
【解析】
(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
1．一种利用红外线感应控制的紫外线灯，人在时自动切断紫外线灯电源，人离开时自动开启紫外线灯杀菌消毒。已知红外线的光子最高能量是1.61eV，紫外线的光子最低能量是3.11eV；如图是氢原子能级示意图，则大量氢原子（ ）
A．从n=2跃迁到低能级过程只可能辐射出红外线
B．从n=3跃迁到低能级过程不可能辐射出红外线
C．从n=4跃迁到低能级过程只可能辐射出紫外线
D．从n=5跃迁到低能级过程不可能辐射出紫外线
2．根据玻尔的原子模型，当氢原子吸收一个光子后（ ）
A．氢原子的电势能增大
B．氢原子的总能量减小
C．电子绕核运动的动能增大
D．电子绕核运动的半径减小
3．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632 8 μm，λ2=3.39 μm．已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1=1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为
A．10.50 eV B．0.98 eV C．0.53 eV D．0.37 eV
4．如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于n=4能级的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中能向外发出几种频率的光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠有几种能使其产生光电效应（ ）
A．6、3 B．6、4 C．4、3 D．4、4
5．一个氢原子从基态跃迁到n=2的激发态。该氢原子（ ）
A．吸收光子，能量增加 B．吸收光子，能量减少
C．放出光子，能量增加 D．放出光子，能量减少
6．氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光．要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为
A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV
7．如图所示为氦离子的能级图，一群氦离子处于基态，用某种频率的光照射后，跃迁到n = k能级，处于n = k能级的氦离子向低能级跃迁时，放出的光子的最大能量为48.4eV，则下列说法正确的是（ ）
A．该群处于基态的氦离子吸收的光子的能量大于48.4eV
B．该群处于基态的氦离子吸收光子后，处在n = 4能级
C．处于n = k能级的氦离子共可以辐射出3种不同频率的光子
D．处于n = k能级的氦离子至少需要吸收3.4eV的能量才能电离
8．氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为1.62eV—3.11eV，下列说法正确的是（ ）
A．处于n = 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B．大量氢原子从高能级向n = 3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光
D．大量处于n＝4是能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光
9．如图为氢原子能级图，欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是（ ）
A．用10.2eV的光子照射 B．用11eV的光子照射
C．用14eV的光子照射 D．用动能为11eV的电子撞击
10．如图是氢原子的能级图。一个氢原子从n=4的能级向低能级跃迁，则以下判断正确的是（ ）
A．该氢原子最多可辐射出3种不同频率的光子
B．该氢原子只有吸收0. 85eV的光子时才能电离
C．该氢原子跃迁到基态时需要吸收12.75eV的能量
D．该氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量是特定值
11．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．
12．用电磁波照射氢原子，使它从能量为的基态跃迁到能量为的激发态，则该电磁波的频率等于______；处在能级的大量的氢原子向低能级跃迁所辐射的光子的频率最多有______种。
13．氢原子处于基态的能级值为﹣E0，普朗克常量为h．原子从能级n＝2向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应．有一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属．求该金属的截止频率ν0和产生光电子最大初动能Ek．
14．(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）
参考答案
1．B
【解析】
A．从n=2跃迁到低能级过程中辐射的光子能量为
由题意可知该光子属于紫外线，故A错误；
B．从n=3跃迁到低能级过程中，跃迁到n=2能级过程辐射的光子能量最小，其值为
该光子能量大于红外线光子的最高能量，其他光子能量均大于该光子，故B正确；
C．从n=4跃迁到n=3能级辐射的光子能量为
该光子属于红外线，故C错误；
D．从n=5跃迁到低能级过程中辐射的光子能量最大为
该光子属于紫外线，故D错误；
故选B。
2．A
【解析】
处于基态的氢原子吸收一个光子后跃迁到高能级后，氢原子的总能量增大，电子的轨道半径增大，由
又
联立解得
可知电子的动能减小，由于库伦力做负功，则电势能增大，故A正确，BCD错误。
故选A。
3．D
【解析】
氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632?8?μm，λ2=3.39?μm．
辐射光子的能量与能级差存在这样的关系△E=，△E1=，△E2=，
联立两式得，△E2=0.37eV．
故D正确，ABC错误．故选D．
4．B
【解析】
一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，可以释放6种不同能量的光子，从n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.75eV，从n=4跃迁到n=2，辐射的光子能量为2.55eV，由n=4跃迁到n=3，辐射的光子能量为0.66eV，从n=3跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.09eV，从n=3跃迁到n=2，辐射的光子能量为1.89eV，由n=2跃迁到n=1，辐射的光子能量为10.2eV，可见有4种光子能量大于金属的逸出功，所以有4种频率的光能使金属钠发生光电效应，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．A
【解析】
一个氢原子从基态跃迁到n=2的激发态，即从低能级向高能级跃迁，需要吸收光子，能量增加，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．A
【解析】
由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光．故．故本题选A．
7．C
【解析】
AB．这群处于n = k能级的氦离子向低能级跃迁时，直接跃迁到基态时放出的光子的能量最大，由于放出的光子的最大能量为48.4eV，因此k = 3，故处于基态的氦离子跃迁到n = 3能级时，吸收的光子的能量为48.4 eV，故AB错误；
C．由可知，一群处于n = 3能级的氦离子共可以辐射出3种不同频率的光子，故C正确；
D．处于n = 3能级的氦离子至少需要吸收6.0 eV的能量才能电离，故D错误。
故选C。
8．ABD
【解析】
A．n=3能级的氢原子能量是-1.51eV，紫外线的频率大于3.11eV，所以吸收紫外线后，能量一定大于0，氢原子一定发生电离，A正确；
B．氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的频率，有可能是红外线，红外线有显著的热效应，B正确；
CD．根据，知能放出6种不同频率的光，因为可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，满足此范围的有：n=4到n=2，n=3到n=2．所以可将有2种不同频率的可见光，C错误D正确．
故选ABD。
9．ACD
【解析】
A．用10.2eV的光子照射，即
?13.6eV +10.2eV=?3.4eV
跃迁到第二能级，故A正确；
B．因为
?13.6 eV +11eV=?2.6eV
不能被吸收，故B错误；
C．用14eV的光子照射，即
?13.6eV +14eV>0
氢原子被电离，故C正确；
D．用11eV的动能的电子碰撞，氢原子可能吸收10.2eV能量，跃迁到第二能级，故D正确。
故选ACD。
10．AD
【解析】
A．单个处于n能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出n-1种不同频率的光子，故该氢原子向低能能跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光子，A项正确；
B．只要吸收的光子的能量大于0.85eV，该氢原子就能电离，B项错误；
C．该氢原子跃迁到基态时需要释放-0.85eV-（-13.6eV）=12.75eV的能量，C项错误；
D．氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量等于两能级的能量差，此能量差为一特定值，D项正确。
故选AD。
11． 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。
12． 10
【解析】
由玻尔理论可得，该电磁波的频率为
处在能级的大量的氢原子向低能级跃迁所辐射的光子的频率最多有
种。
13．（1） （2）
【解析】
抓住原子从能级n=2向n=1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，求出金属的逸出功，从而得出金属的截止频率，根据光电效应方程求出光电子的最大初动能．
原子从能级n＝2向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，可知两能级间的能级差等于金属的逸出功，根据E2﹣E1＝hv0得金属的截止频率为： ；逸出功为：W0＝E2﹣E1＝，处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时放出的最大光子能量为：hv＝E4﹣E1＝ ﹣（﹣E0）＝ ，则光电子的最大初动能为：Ekm＝hv﹣W0＝﹣＝．
14．（1） （2）
【解析】
(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