高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-5第十八章 原子结构4 玻尔的原子模型课堂检测

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1.根据玻尔理论，关于氢原子的能量，下列说法中正确的是( )
A.是一系列不连续的任意值
B.是一系列不连续的特定值
C.可以取任意值
D.可以在某一范围内取任意值
2.(2012·太原高二检测)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发出的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )
A.ν0＜ν1B.ν3=ν2+ν1
C.ν0=ν1+ν2+ν3D.
3.(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
4.(2012·宝鸡高二检测)氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是( )
A.电子绕核旋转的半径增大
B.氢原子的能量增大
C.氢原子的电势能增大
D.氢原子核外电子的速率增大
【课后巩固】
1.(2012·大庆高二检测)若规定氢原子处于基态时的能量为E1=0，则其他各激发态的能量依次为E2=10.2 eV、E3=10.09 eV、E4=12.75 eV、E5=13.06 eV…在气体放电管中，处于基态的氢原子受到大量的能量为12.8 eV的高速电子轰击而跃迁到激发态，在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中( )
A.总共能辐射出六种不同频率的光子
B.总共能辐射出十种不同频率的光子
C.辐射出波长最长的光子是从n=4跃迁到n=1能级时放出的
D.辐射出波长最长的光子是从n=5跃迁到n=4能级时放出的
2.氢原子从基态跃迁到激发态时，下列论述中正确的是( )
A.动能变大，势能变小，总能量变小
B.动能变小，势能变大，总能量变大
C.动能变大，势能变大，总能量变大
D.动能变小，势能变小，总能量变小
3.(2012·开封高二检测)氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是( )
A.λ1+λ2B.λ1-λ2
C.D.
4.(2012·红河高二检测)如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，则下列判断中正确的是( )
A.能量和频率最大、波长最短的是B光子
B.能量和频率最小、波长最长的是C光子
C.频率关系为：νB>νA>νC，所以B的粒子性最强
D.波长关系为：λB>λA>λC
5.(2012·鹤岗高二检测)氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV。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６种不同频率的光
D.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
6.(2011·四川高考)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hν1+hν2
C.吸收光子的能量为hν1-hν2
D.辐射光子的能量为hν2-hν1
7.(2010·山东高考)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV,10.2 eV,12.09 eV。跃迁发生前这些原子分布在_______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_______eV(基态能量为-13.6 eV)。
8.有一群氢原子处于n=4的能级上，已知氢原子的基态能量E1=-13.6 eV，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，求：
(1)这群氢原子的光谱共有几条谱线？
(2)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？
(3)这群氢原子发出的光子的最长波长是多少？
答案解析
【课堂训练】
1.【解析】选B。根据玻尔模型，氢原子的能量是量子化的，是一系列不连续的特定值，另外我们也可以从氢原子的能级图上，得出氢原子的能级是一系列的特定值，而不是任意取值的结论,故A、C、D错，B对。
2.【解析】选B。由已知条件可知，氢原子是从n=3向低能级跃迁的。故E3-E1=
hν3,E2-E1=hν2,E3-E2=hν1,所以hν3=hν2+hν1,即ν3=ν2+ν1。只有B正确。
3.【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。
4.【解析】选D。氢原子辐射一个光子时能量减小，所以电子的轨道半径减小，速度增大，电势能减小，故选项D正确。
【课后巩固】
1.【解析】选A。大量的处于基态的氢原子受到能量为12.8 eV的高速电子轰击能跃迁到E4=12.75 eV的激发态，即处于n=4的激发态，故能辐射出六种不同频率的光子，A正确B错；其中波长最长的光子也就是能量最小的光子，是从n=4跃迁到n=3能级时释放的，所以选项C、D错。
2.【解析】选B。从基态到激发态,原子要吸收某些特定频率的光子,总能量是增大的。在电子由内向外跃迁的过程中,原子核对电子的引力要做负功,其电势能增加,动能减小,故B正确。
3.【解析】选C、D。设另一个波长可能是λ3，当λ1＞λ2＞λ3时，氢原子在三个相邻的能级之间发生跃迁，辐射光子的能量关系为可得C选项正确。当λ1＞λ3＞λ2或λ3＞λ1＞λ2时，同理可得 D选项正确。故选C、D。
4.【解析】选A、B、C。从图中可以看出电子在三种不同能级跃迁时,能级差大小依次是B、A、C，所以B光子的能量和频率最大，波长最短，能量和频率最小、波长最长的是C光子，所以频率关系式νB>νA>νC，波长关系是λB<λA<λC，所以B光子的粒子性最强，故选项A、B、C正确，D选项错。
5.【解析】选A、B、C。氢原子电离，就是电子吸收的能量大于或等于0级与氢原子现处能级的能量差，而跃迁到相对于原子核无穷远处，紫外线的能量大于或等于3.11 eV，更大于1.51 eV,故选项A正确；氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，释放能量小于1.62 eV的光子，所以发出的光为红外线，具有显著的热效应，B正确；大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出６种不同频率的光，C正确D错。
6.【解析】选D。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，Ek-Em=
(Ek-En)-(Em-En)=hν2-hν1，能量降低所以辐射光子。
7.【解题指南】解答此题应抓住以下两点：
(1)由释放光子的能量明确氢原子跃迁的能级。
(2)注意能级的负值的意义。
【解析】由于大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，可知氢原子处于最高能级是n=3，跃迁发生前这些原子分布在两个激发态能级上；其中最高能级的能量值是E3=-1.51 eV。
答案：2 -1.51
8.【解析】(1)这群氢原子的能级如图所示，由图可以判断，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的谱线共有6条。
(2)频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能级差也最大，即从n=4跃迁到n=1能级时发出的光子能量最大，根据玻尔理论，发出光子的能量：
hν=E4-E1
代入数据，解得：ν=3.1×1015 Hz。
(3)波长最长的光子能量最小，对应的跃迁的能级差也最小。即从n=4跃迁到n=3能级。
所以=E4-E3
=1.884×10-6 m。
答案：(1)6条 (2)3.1×1015 Hz (3)1.884×10-6 m
【总结提升】处理氢原子能级跃迁需要特别注意的五个问题
1.一个氢原子从某一轨道向另一轨道跃迁时,可能的情况只有一种,但是大量氢原子就会出现多种可能的情况。
2.氢原子从高能级向低能级跃迁过程中,辐射光子能量最大的频率最大,是由处于最高能级的氢原子直接向基态跃迁时发出的。
3.辐射的光子波长最长的是能量最小的,是氢原子在能级差最小的两轨道间跃迁时发出的。
4.发生能级跃迁时,从高能级可以直接跃迁到基态,也可能是先跃迁到其他低能级,再向基态跃迁,可能的情况有种，即种。
5.能使氢原子发生能级跃迁的有光子,也有实物粒子,比如电子。氢原子吸收光子时,若光子的能量大于其电离能,则可以吸收13.60 eV完成电离,剩余的以电子动能的形式存在;若光子能量小于其电离能,则只能选择性吸收能量等于能级差的光子;若是电子,氢原子可以从电子部分吸收等于能级差的能量以完成其跃迁需要,剩余的仍以电子动能的形式存在。