物理选修3-5第十八章 原子结构4 玻尔的原子模型同步测试题

2013版高中物理 18.4 玻尔的原子模型知能巩固提升 新人教版选修3-5

【课堂训练】

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

C.12.09 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(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h).

【课后巩固】

6.(2012·佛山高二检测)下列有关氢原子光谱的说法中正确的是(   )

A.氢原子的发射光谱是连续的

B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光

C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的

D.氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关

7.如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是(   )

A.原子A可能辐射出3种频率的光子

B.原子B可能辐射出3种频率的光子

C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

8.汞原子的能级图如图所示，现让一束光子能量为8.8 eV的单色光照射到大量处于基态(能级数n=1)的汞原子上，能发出6种不同频率的色光.下列说法中正确的是(   )

A.最长波长光子的能量为1.1 eV

B.最长波长光子的能量为2.8 eV

C.最大频率光子的能量为2.8 eV

D.最大频率光子的能量为4.9 eV

9.(2012·苏州高二检测)已知氢原子的能级图如图所示，现用光子能量介于

10 eV～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是(   )

A.在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种

B.在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种

C.照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种

D.照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种

10.(2012·四川高考)如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子(   )

A.从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长

B.从n=5能级跃迁到n=1能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度大

C.处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

D.从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

11.(2012·湖州高二检测)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.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，E<E4-E1=12.75 eV,故本题正确选项为D.

9.【解析】选B、C.根据跃迁规律hν=Em-En和能级图，可知A错,B对；氢原子吸收光子后能跃迁到最高为n=4的能级，能发射的光子的波长有=6种，故C对，D错.

【总结提升】氢原子跃迁的两个关键点

(1)氢原子只能吸收和能级差相同的能量的光子而发生跃迁，即光子的能量大于能级差和小于能级差都不能被氢原子吸收而跃迁.

(2)氢原子从较高能级向低能级跃迁时有多种可能，故可以发出多种不同波长的光，发光的种数可以用计算.

10.【解析】选A.根据ΔE=hν,ν=可知λ=，从n=4能级跃迁到n=3能级的能级差比从n=3能级跃迁到n=2能级的能级差小，所以从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长，选项A正确；电磁波的速度是光速，与电磁波的波长、频率无关，选项B错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率并不相同，C错误；从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，而不是氢原子核放出能量，D错误.所以选A.

【变式备选】氢原子部分能级示意图如图所示.不同色光的光子能量如表所示.

处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为(   )

A.红、蓝-靛       B.黄、绿

C.红、紫      D.蓝-靛、紫

【解析】选A.由题表可知处于可见光范围的光子的能量范围为1.61 eV～

3.10 eV，处于某激发态的氢原子发生能级跃迁时：E3-E2=(3.40-1.51) eV=

1.89 eV，此范围为红光.E4-E2=(3.40-0.85) eV=2.55 eV，此范围为蓝靛光，故本题正确选项为A.

11.【解析】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

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