高考物理一轮复习 考点规范练习本34 原子结构玻尔理论（含答案解析）

2020版高考物理 考点规范练习本34

原子结构玻尔理论

1.一群氢原子处于同一较高的激发态,它们向较低激发态或基态跃迁的过程中(　　)

A.可能吸收一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条暗线

B.可能发出一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条亮线

C.只吸收频率一定的光子,形成光谱中的一条暗线

D.只发出频率一定的光子,形成光谱中的一条亮线

2.不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是(　　)

A．原子中心有一个很小的原子核

B．原子核是由质子和中子组成的

C．原子质量几乎全部集中在原子核内

D．原子的正电荷全部集中在原子核内

3.许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的,因此光谱的研究是探索原子结构的一条重要途径。关于氢原子光谱、氢原子能级和氢原子核外电子的运动,下列说法正确的是(　　)

A.氢原子巴耳末线系谱线是包含从红外到紫外的线状谱

B.氢原子光谱的不连续性,表明了氢原子的能级是不连续的

C.氢原子处于不同能级时,电子在各处的概率是相同的

D.氢光谱管内气体导电发光是热辐射现象

4.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中(　　)

A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大

B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小

C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大

D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大

5.已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是(　　)

6.不同色光的光子能量如下表所示:

氢原子部分能级的示意图如图所示:

大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁,发射出的光的谱线有些在可见光范围内,其颜色分别为(　　)

A.红、蓝—靛        B.红、紫          C.橙、绿        D.蓝—靛、紫

7.20世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子．下图是(　　)

A．卢瑟福的α粒子散射实验装置

B．卢瑟福发现质子的实验装置

C．汤姆孙发现电子的实验装置

D．查德威克发现中子的实验装置

8.原子从A能级跃迁到B能级时吸收波长为λ1的光子,原子从B能级跃迁到C能级时发射波长为λ2的光子。已知λ1>λ2,那么原子从A能级跃迁到C能级时将要(　　)

A.发出波长为λ1-λ2的光子

B.发出波长为的光子

C.吸收波长为λ1-λ2的光子

D.吸收波长为的光子

9. (多选)根据玻尔理论,氢原子辐射一个光子后,下列说法正确的是 (　　)

A.电子绕核运动的半径变小

B.氢原子的电势能减小

C.核外电子的动能减小

D.氢原子的能量减小

10. (多选)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是(　　)

A.电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的

B.电子在绕原子核做圆周运动时,稳定地产生电磁辐射

C.电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时,要辐射光子

D.不同频率的光照射处于基态的氢原子时,只有某些频率的光可以被氢原子吸收

11. (多选)如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是(　　)

A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象

B．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光

C．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eV

D．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

12. (多选)氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4 eV,氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的粒子中,能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(　　)

A.54.4 eV(光子)    B.50.4 eV(光子)     C.48.4 eV(电子)      D.42.8 eV(光子)

13.下图为氢原子的能级图,氢原子从某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子。

(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?

(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。

14.用能量为E0的光子照射基态氢原子,刚好可使该原子中的电子成为自由电子,这一能量E0称为氢的电离能。现用一频率为ν的光子能从基态氢原子中击出一电子(电子质量为m)。求:

(1)该电子在远离核以后速度的大小;

(2)其德布罗意波长λ。(普朗克常量为h)

答案解析

1.答案为：B；

解析：处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁,能量减小,原子要发出光子,由于放出光子的能量满足hν=Em-En,处于较高能级的电子可以向较低的激发态跃迁,激发态不稳定可能继续向较低能级跃迁,所以原子要发出一系列频率的光子,故A、C、D错误,B正确。

2.答案为：B；

解析：

为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．

3.答案为：B；

解析：巴耳末系谱线是可见光的线状谱,A项错误;原子的能级是不连续的,B项正确;氢原子的电子处于低能级的概率大,C项错误;气体导电发光是电离现象,D项错误。

4.答案为：D；

解析：

根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，

由能量公式En=(E1=－13.6 eV)，可知电子从低轨道(量子数n小)向高轨道(n值较大)跃迁时，

要吸收一定能量的光子，选项B可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，

其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即=，电子运动的动能Ek=mv2=，

由此可知电子离核越远，r越大时，则电子的动能就越小，选项A、C均可排除；

由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，

即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项D正确．

5.答案为：A；

解析：

由图示可知，在A所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长．选项A正确．

6.答案为：A；

解析：氢原子处于第4能级,能够发出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的6种光子,1.89eV和2.55eV属于可见光,1.89eV的光子为红光,2.55eV的光子为蓝—靛。

7.答案为：A；

解析：题图

8.答案为：B；

解析：原子从A能级状态跃迁到B能级状态时吸收波长为λ1的光子,原子从B能级状态跃迁到C能级状态时发射波长为λ2的光子,已知λ1>λ2,所以B、C能级之间能量等于A、C能级与A、B能级之间能量之和,即有,故从A能级状态跃迁到C能级状态时将要放出波长为λ3=的光子,B正确。

一         、多选题

9.答案为：ABD；

解析：氢原子辐射出一个光子,从高能级向低能级跃迁,氢原子的能量减小,能级减小,即半径减小,库仑力做正功,电势能减小,A、B、D正确;根据k=m,得v=,轨道半径减小,v增大,则动能增大,C错误。

10.答案为：AD；

解析：玻尔原子理论的基本假设之一就是电子运行的轨道半径是量子化的,是不连续的,故A正确;假设之二就是电子在特定轨道上绕原子核做圆周运动时,不会产生电磁辐射,只有在不同轨道间跃迁时才会产生电磁辐射,故B错误;氢原子在不同轨道上的能级表达式为En=E1,电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时能量增大,要吸收光子,故C错误;由于氢原子发射的光子的能量满足E=En-Em,即E1-E1=hν,所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时,只有某些频率的光才可以被吸收,故D正确。

11.答案为：BC；

解析：

当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n=3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D错误．

12.答案为：AC；

解析：由玻尔理论可知,基态的氦离子要实现跃迁,入射光子的能量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差,因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收;而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差,均可能被吸收。氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为:ΔE1=E∞-E1=0-(-54.4eV)=54.4eV,ΔE2=E4-E1=-3.4eV-(-54.4eV)=51.0eV,ΔE3=E3-E1=-6.0eV-(-54.4eV)=48.4eV,ΔE4=E2-E1=-13.6eV-(-54.4eV)=40.8eV。故光子能量为54.4eV、电子能量为48.4eV可使氦离子从基态发生跃迁,故A、C正确。

二         、简答题

13. (1)氢原子从某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出光子一定是从大于n=2的能级跃迁的,

辐射光子的频率满足hν=Em-E2=2.55eV,

则Em=hν+E2=-0.85eV结合题图知m=4。

基态氢原子要跃迁到m=4的能级,应吸收的能量为ΔE=E4-E1=12.75eV

所以最少给基态氢原子提供12.75eV的能量。

(2)辐射跃迁图如图所示。

14.解：

(1)由能量守恒定律,hν=E0+mv2,解得:v=。

(2)电子动量p=mv=m,德布罗意波长λ=。