人教版 (新课标)选修3选修3-5第十八章 原子结构4 玻尔的原子模型课后测评
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1.(2012·北京高考)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级.该氢原子( )
A.放出光子,能量增加
B.放出光子,能量减少
C.吸收光子,能量增加
D.吸收光子,能量减少
2.一群处于n=4激发态的氢原子,当它们自发跃迁到较低能级时( )
A.从n=4跃迁到n=3时,辐射的光子波长最短
B.从n=4直接跃迁到n=1时,辐射的光子的波长最短
C.从n=4直接跃迁到n=1时,辐射的光子的波长最长
D.从n=4直接跃迁到n=2时,辐射的光子的能量等于从n=4跃迁到n=3和从n=3跃迁到n=2辐射的两个光子的能量之和
3.根据玻尔理论,氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后( )
A.原子的能量增加,电子的动能减少
B.原子的能量增加,电子的动能增加
C.原子的能量减少,电子的动能减少
D.原子的能量减少,电子的动能增加
4.(2012·朝阳区高二检测)氢原子的能级图如图所示,现让一束单色光照射大量处于基态的氢原子,氢原子只发出三种不同频率的色光.照射光光子的能量
是( )
A.13.6 eV B.3.4 eV
eV D.10.2 eV
5.(2011·江苏高考)按照玻尔原子理论,氢原子中的电子离原子核越远,氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”).已知氢原子的基态能量为E1(E12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.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它跃迁到上述的能级上?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.
12.氢原子在基态时轨道半径为r1=0.53×10-10 m,能量E1=-13.6 eV.求氢原子处于基态时:
(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?(已知电子质量m=9.1×10-31 kg)
答案解析
1.【解析】选B.根据玻尔理论,氢原子能级越高对应的能量越大,当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子.
2.【解析】选B、D.由n=4跃迁到n=3时能级差最小,辐射光子的波长最长;而由n=4直接跃迁到n=1时,辐射光子的波长最短.
3. 【解析】选D.电子由高能级跃迁到低能级,库仑力对电子做正功,核外电子的动能增加,氢原子由高能级跃迁到低能级,原子向外辐射能量,原子的总能量减少,D正确.
4.【解析】选C.单色光照射基态氢原子后,能发出三种频率的色光,故氢原子是从基态跃迁到了n=3的能级,故光子能量hν=(-1.51) eV-(-13.6) eV=
12.09 eV,故C正确.
5.【解析】根据玻尔理论,氢原子中电子离原子核越远,氢原子能量越大,根据能量守恒定律知,
hν+E1=mv2
所以电子的速度为:
v=
答案:越大
6.【解析】选B、C.原子的发射光谱是原子跃迁时形成的,由于原子的能级是分立的,所以氢原子的发射光谱不是连续谱,原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差,故氢原子只能发出特定频率的光,综上所述,选项A、D错,B、C对.
7.【解析】选B.原子A从激发态E2跃迁到E1,只能辐射出1种频率的光子,A错.原子B从激发态E3跃迁到基态E1能辐射出3种频率的光子,B对.由原子能级跃迁理论可知,原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3,但不能跃迁到E4,C错.A原子发出的光子能量ΔE=E2-E1大于E4-E3,故原子B吸收原子A发出的光子不可能跃迁到能级E4,D错.
8.【解析】选A.由题意知,吸收光子后汞原子处于n=4的能级,向低能级跃迁时,最大频率的光子能量为(-1.6+10.4) eV=8.8 eV,最大波长(即最小频率)的光子能量为(-1.6+2.7) eV=1.1 eV,故A正确.
【变式备选】用能量为12.6 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子,受光子的照射后,下列关于这群氢原子的跃迁的说法正确的是( )
A.原子能跃迁到n=2的激发态上
B.原子能跃迁到n=3的激发态上
C.原子能跃迁到n=4的激发态上
D.原子不能跃迁
【解析】选D.要想用光子照射使原子发生跃迁,就必须使光子的能量等于两定态的能级差,即ΔE=Ek-En(k>n),光子的能量大于或小于这个值,都不能使原子跃迁,题中光子的能量E=12.6 eV,氢原子基态的能量为E1=-13.6 eV,其他各激发态的能量为E2=-3.4 eV,E3=-1.51 eV,E4=-0.85 eV,所以E>E2-E1=10.2 eV,E>E3-E1=12.09 eV,E2的某一能级跃迁到n=2的能级,满足:hν=En-E2=
2.55 eV
可得:En=hν+E2=-0.85 eV,所以n=4.
基态氢原子要跃迁到n=4的能级,应提供的能量为
ΔE=E4-E1=12.75 eV,跃迁图如图所示.
答案:12.75 eV 见解析图
12.【解题指南】解答本题应注意以下三点:
(1)电子绕原子核做匀速圆周运动,库仑力提供向心力.
(2)原子能级对应的总能量应等于动能和电势能之和,由此可确定原子的电势能.
(3)使氢原子从基态电离的光子能量最少为13.6 eV.
【解析】(1)设处于基态的氢原子核外电子的速度为v1,则,所以电子的动能
(2)因为E1=Ek1+Ep1,所以
Ep1=E1-Ek1=-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV.
(3)设用波长为λ的光照射可使氢原子电离:
=0-E1.
所以
答案:(1)13.6 eV (2)-27.2 eV (3)9.14×10-8 m
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