2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：2.3玻尔的原子模型 同步练习（含解析）

2.3玻尔的原子模型
1．如图所示为氢原子的能级图，按照玻尔理论，下列说法正确的是（　　）
A．当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
B．一个氢原子从n=4能级向基态跃迁，最多可辐射6种不同频率的光子
C．氢原子从高能级跃迁到低能级，核外电子的动能减少，电势能增加
D．处于基态的氢原子可以吸收14eV的光子而发生电离
2．原子光谱的发现说明（ ）
A．原子的能量是连续的
B．原子的能量是量子化的
C．只有氢原子的能量是量子化的
D．所有物质的能量都是连续的
3．下列说法正确的是（　　）
A．原子的核式结构模型是汤姆孙建立起来的
B．在α粒子散射实验中，绝大多数粒子发生了大角度偏转
C．玻尔模型能够解释所有原子的光谱现象
D．玻尔认为，电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的
4．玻尔的原子模型在解释原子的下列问题时，和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是（　　）
A．电子绕核运动的向心力，就是电子与核之间的静电引力
B．电子只能在一些不连续的轨道上运动
C．电子在不同轨道上运动时能量不同
D．电子在不同轨道上运动时静电引力不同
5．根据玻尔的原子模型，氢原子核外电子在和的轨道上运动时，其运动的
A．速度大小之比为 B．轨道半径之比为
C．周期之比为 D．动能之比为
6．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是
A．图甲：原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图丁：吸收光谱也是原子的特征谱线，由于原子光谱只与原子结构有关，因此可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”来进行光谱分析
7．关于玻尔理论，以下论断正确的是
A．原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动
B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量
C．只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量
D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量
8．下列说法中正确的有
A．核的比结合能比核的大
B．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构
C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
D．1.0×1024个核经过两个半衰期后还剩1.0×106个
9．如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是(　　)
A．λ1<λ3 B．λ3<λ2
C．λ3>λ2 D．
10．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说明正确的是(　　)
A．电子旋转半径减小
B．氢原子能量增大
C．氢原子电势能增大
D．核外电子速率增大
11．如果大量氢原子处在n=3的能级,会辐射出________种频率的光? 其中波长最短的光是在________两个能级之间跃迁时发出的?
12．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)
13．如图所示为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为_________eV，有___________种光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上能发生光电效应.
参考答案
1．D
【解析】
A．当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不同的，A错误；
B．一个氢原子从n=4能级向基态跃迁，最多可辐射种不同频率的光子，大量处于能级的氢原子向基态跃迁，最多可辐射种不同频率的光子，B错误；
C．氢原子从高能级跃迁到低能级，静电力做正功，核外电子的动能增加，电势能减少，C错误；
D．处于基态的氢原子可以吸收的光子而发生电离，D正确。
故选D。
2．B
【解析】
原子光谱说明原子的能量是量子化的，不只是氢原子是这样，所有物质的原子都是这样的，故B项正确，ACD三项错误。
3．D
【解析】
原子的核式结构模型是卢瑟福建立起来的，选项A错误； 在α粒子散射实验中，只有少数粒子发生了大角度偏转，选项B错误；玻尔模型只能解释氢原子的光谱现象，选项C错误；玻尔认为，电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，选项D正确；故选D.
4．B
【解析】
本题考查玻尔的原子模型与卢瑟福的核式结构模型的区别，在卢瑟福的核式结构模型中只是提到电子在原子核外高速旋转，没有提到轨道的问题，而在玻尔的原子模型中提到了电子的轨道是量子化的．
【详解】
卢瑟福的核式结构学说的内容是原子有一个很小的核，集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量，核外电子绕核旋转．玻尔的原子模型又提出核外电子只能在某些不连续的轨道上运动．所以玻尔的原子模型和卢瑟福的核式结构学说观点的不同点主要在于电子只能在一些不连续的轨道上运动．故ACD选项不符合题意，B选项符合题意．
5．A
【解析】
AB．玻尔的原子理论表明氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对它的库仑引力提供，由可得：
由得电子运动的速度大小：
则有：
故A正确，B错误；
C．由电子绕核做圆周运动的周期：
可得：
故C错误；
D．由可得电子在某轨道上运动时，电子运动的动能为：
则有：
故D错误；
故选A。
6．BD
【解析】
由图和玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，A错误；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，B正确；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，C错误；吸收光谱也是原子的特征谱线，由于原子光谱只与原子结构有关，因此可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”来进行光谱分析，D正确．
7．AD
【解析】
A．由轨道量子化假设知原子的不同定态对应于电子沿不同的轨道绕核运动，故A正确；
BCD．根据能级假设和频率条件知原子在基态时候或者在激发态发生跃迁的时候要吸收或者发出能量，即不管原子处在何种状态都不会辐射或者吸收能量，原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，故B、C错误，D正确；
故选AD。
8．AC
【解析】
因为，过程中需要释放能量，所以核的比结合能比核的大，A正确；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，B错误；当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为，）时，会放出能量为的光子（是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即，因此，氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子；C正确；半衰期是大量的统计规律，少量的核衰变，不满足，所以D错误；
9．AB
【解析】
已知从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为：
即：
又：
即：
则：
.
AB.由上分析可知，AB正确；
CD.由上分析可知，CD错误。
10．AD
【解析】
氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据：
得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功，则氢原子电势能减小。
AD.由上分析可知，AD正确；
BC.由上分析可知，BC错误．
11．3 第三和第一
【解析】
如果大量氢原子处在n=3的能级,会辐射出种频率的光，其中波长最短的光对应着能级差最大的跃迁，即是在第三和第一两个能级之间跃迁时发出的.
12．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
13．12.75 3
【解析】
第一空. 根据知，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光子.放出光子的能量满足hv=Em－En，所以频率最大的是从n=4能级到n=1能级跃迁时放出的光子，光子能量为E=E4－E1=－0.85eV+13.60eV=12.75eV.
第二空. 从n=4能级到n=1能级跃迁时放出的光子，光子能量为E=E4－E1=－0.85eV+13.60eV=12.75eV.从n=3能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为－1.51eV+13.60eV=12.09eV.从n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为－3.40eV+13.60eV=10.2eV，这三种跃迁产生的光子的能量大于2.75eV能发生光电效应.