广州市高中物理人教版选修3-5第十八章第4节玻尔的原子模型同步练习
人教版高二物理选修3-5第十八章第四节《玻尔的原子模型》学案含答案
第四节玻尔的原子模型[目标定位] 1.知道玻尔原子理论基本假设的主要内容.2.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念.3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型.一、玻尔原子理论的基本假设1.玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动.(2)电子绕核运动的轨道是量子化的.(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射.2.定态当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量.即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级.原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态.能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动.3.频率条件当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E m)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E n，m＞n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝E m－E n，该式称为频率条件，又称辐射条件.反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子能量同样由频率条件决定.低能级E n高能级E m发射光子hν＝E m－E n吸收光子hν＝E m－E n深度思考是不是所处的能级越高的氢原子，向低能级跃迁时释放的光子能量越大？答案不一定.氢原子从高能级向低能级跃迁时，所释放的光子能量一定等于能级差，氢原子所处的能级越高，跃迁时能级差不一定越大，释放的光子能量不一定越大.例1根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A.若氢原子由能量为E n的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hν＝E nB.电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC.一个氢原子中的电子从一个半径为r a的轨道自发地直接跃迁到另一半径为r b的轨道，已知r a>r b，则此过程原子要辐射某一频率的光子D.氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁解析原子由高能级向低能级跃迁满足频率条件，辐射的光子能量为hν＝E n－E m，同样吸收满足频率条件的光子后会从低能级跃迁到高能级；原子辐射的能量与电子在某一轨道上绕核的运动无关.答案 C例2 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的过程中( )A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大解析 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B 错；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：k e 2r 2＝m v 2r ，又E k ＝12m v 2，所以E k ＝ke 22r.由此式可知：电子离核越远，即r 越大时，电子的动能越小，故A 、C 错；由r 变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D 正确.答案 D当氢原子从低能量态E n 向高能量态E m (n ＜m )跃迁时，r 增大，E k 减小，E p 增大(或r 增大时，库仑力做负功，电势能E p 增大)，E 增大，故需吸收光子能量，所吸收的光子能量hν＝E m －E n .二、玻尔理论对氢光谱的解释1.氢原子能级图如图1所示图12.解释巴耳末公式 按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝E m －E n .巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2.3.解释气体导电发光通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的，原子受到电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态.4.解释氢原子光谱的不连续性原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线. 5.解释不同原子具有不同的特征谱线不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同.深度思考(1)观察氢原子能级图(图1)，当氢原子处于基态时，E1＝－13.6 eV.通过计算，E n与E1在数值上有什么关系？(2)如果氢原子吸收的能量大于13.6 eV，会发生什么现象？答案(1)通过计算得：E n＝E1n2(n＝1,2,3，…)(2)hν＝E m－E n适用于光子和原子在各定态之间跃迁情况，若吸收光子的能量大于或等于13.6 eV时，原子将会被电离.例3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2所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()图2A.42.8 eV(光子)B.43.2 eV(电子)C.41.0 eV(电子)D.54.4 eV(光子)解析由于光子能量不可分，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，故选项A中光子不能被吸收，选项D中光子能被吸收；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.故选项B、C中的电子均能被吸收.答案 A能使原子能级跃迁的两种方式：(1)吸收光子能量：原子若是吸收光子能量而被激发，光子的能量必须等于两能级差，否则不被吸收，即hν＝E m －E n .(2)吸收外来实物粒子：原子若吸收外来的实物粒子，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要实物粒子的能量大于等于两能级差值(E ≥E m －E n )，均可使原子发生跃迁. 针对训练 图3为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是( )图3A.最容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝1 能级产生的B.频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D.用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应 答案 D解析 由ΔE ＝hc λ，知λ＝hc ΔE，则由n ＝4跃迁到n ＝1能级产生的光子能量最大，波长最短，所以该光子最不容易发生衍射现象，A 项错误；因由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的光子能量大于由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生光子的能量，故其频率不是最小的，所以B 项错误；大量的氢原子由n ＝4的激发态向低能级跃迁，可能辐射出6种不同频率的光子，故C 项错误；由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出光子的能量E ＝－3.4 eV －(－13.6)eV ＝10.2 eV .因E >W 逸＝6.34 eV ，故D 项正确.氢原子跃迁问题要注意是大量氢原子跃迁还是一个氢原子跃迁，若是大量跃迁，可能辐射出的不同频率的光可用N ＝C 2n ＝n (n －1)2计算；若是一个氢原子，这个原子某时刻只能处在某一个轨道上，此时最多可以辐射n －1种不同频率的光.三、玻尔理论的局限性1.玻尔理论的成功之处玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律.2.玻尔理论的局限性保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动.1.(对玻尔理论的理解)根据玻尔的原子结构模型，原子中电子绕核运转的轨道半径()A.可以取任意值B.可以在某一范围内取任意值C.可以取不连续的任意值D.是一些不连续的特定值答案 D解析按玻尔的原子理论：原子的能量状态对应着电子不同的运动轨道，由于原子的能量状态是不连续的，则其核外电子的可能轨道是分立的，且是特定的，故上述选项只有D正确.2.(对玻尔理论的理解)根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指()A.电子的动能B.电子的电势能C.电子的电势能与动能之和D.电子的动能、电势能和原子核能之和答案 C解析根据玻尔理论，电子绕核在不同轨道上做圆周运动，库仑引力提供向心力，故电子的能量指电子的总能量，包括动能和势能，所以C选项是正确的.3.(氢原子能级及跃迁)(多选)氢原子能级如图4所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是()图4A.氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB.用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级C.一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级答案 CD解析 由氢原子能级图可知氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级的能级差大于从n ＝3跃迁到n＝2的能级的能级差，根据|E n －E m |＝hν和ν＝c λ可知，|E n －E m |＝h c λ，选项A 错误；同理从n ＝1跃迁到n ＝2的能级需要的光子能量大约为从n ＝3跃迁到n ＝2的能级差的五倍左右，对应光子波长应为从n ＝3跃迁到n ＝2的能级辐射光波长的五分之一左右，选项B 错误；一群氢原子从n ＝3跃迁到n ＝1的能级的能级差最多有三种情况，即对应最多有三种频率的光谱线，选项C 正确；氢原子在不同能级间跃迁必须满足|E n －E m |＝h c λ，选项D 正确. 4.(氢原子能级及跃迁)(多选)用光子能量为E 的光束照射容器中的氢气，氢原子吸收光子后，能发射频率为ν1、ν2、ν3的三种光子，且ν1<ν2<ν3.入射光束中光子的能量应是( )A.hν3B.h (ν1＋ν2)C.h (ν2＋ν3)D.h (ν1＋ν2＋ν3)答案 AB解析 氢原子吸收光子后发射三种频率的光，可知氢原子由基态跃迁到了第三能级，能级跃迁如图所示，由图可知该氢原子吸收的能量为hν3或h (ν1＋ν2).题组一 对玻尔理论的理解1.(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有( )A.原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D.电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射答案ABC解析原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，故A 正确；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，故B正确；电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子，故C正确；电子在绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有跃迁时才会出现，故D错误.2.(多选)关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是()A.原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力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.原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值D.电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)光子频率等于电子绕核运动的频率答案AB解析根据玻尔理论的基本假设知，原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，故A正确.玻尔原子模型结合氢原子光谱，则表明氢原子的能量是不连续的.故B正确.原子的能量包括电子的动能和势能，由于轨道是量子化的，则电子动能也是特定的值，故C错误.电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子能量等于两能级间的能级差，D 错误.3.(多选)下列说法正确的是()A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B.玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象C.玻尔继承了卢瑟福原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设D.玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征答案BCD解析卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，故A错误；玻尔理论成功地解释了氢原子的光谱现象.故B正确；玻尔的原子模型对应的是电子轨道的量子化，卢瑟福的原子模型核外电子可在任意轨道上运动，故C正确；玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，故D 正确.4.氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是( )A.电子绕核旋转的轨道半径增大B.电子的动能减少C.氢原子的电势能增大D.氢原子的能级减小答案 D解析 氢原子辐射出光子后，由高能级跃迁到低能级，轨道半径减小，此过程中库仑力做正功，电子动能增大，电势能减小.5.根据玻尔理论，氢原子有一系列能级，以下说法正确的是( )A.当氢原子处于第二能级且不发生跃迁时，会向外辐射光子B.电子绕核旋转的轨道半径可取任意值C.处于基态的氢原子可以吸收10 eV 的光子D.大量氢原子处于第四能级向下跃迁时会出现6条谱线答案 D解析 氢原子处于第二能级且向基态发生跃迁时，才会向外辐射光子.故A 错误.根据玻尔原子理论可知，电子绕核旋转的轨道半径是特定值.故B 错误.10 eV 的能量不等于基态与其他能级间的能级差，所以该光子能量不能被吸收.故C 错误.根据C 24＝6知，大量处于n ＝4能级的氢原子跃迁时能辐射出6种不同频率的光子.故D 正确.6.根据玻尔理论，某原子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E ′的轨道，辐射出波长为λ的光.以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，E ′等于( )A.E －h λcB.E ＋h λcC.E －h c λD.E ＋h c λ答案 C解析 释放的光子能量为hν＝h c λ，所以E ′＝E －hν＝E －h c λ. 题组二 氢原子能级及跃迁7.氢原子的基态能量为E 1，下列四个能级图，正确代表氢原子的是( )答案 C解析 由氢原子能级图可知，量子数n 越大，能级越密，且各能级能量E n ＝E 1n 2，所以C 正确. 8.(多选)如图1是氢原子的能级图，一群氢原子处于n ＝3能级，下列说法中正确的是( )图1A.这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eVB.从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时发出的光波长最长C.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁D.如果发出的光子中只有一种能使某金属产生光电效应，那一定是由n ＝3能级跃迁到n ＝1能级发出的答案 BD解析 由n ＝3能级跃迁到n ＝1能级，辐射的光子能量最大，ΔE ＝13.6 eV －1.51 eV ＝12.09 eV ，从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故A 错误，B 正确.一群处于n ＝3能级的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故C 错误.如果发出的光子只有一种能使某金属产生光电效应，知这种光子为能量最大的一种，即由n ＝3能级跃迁到n ＝1能级发出的.故D 正确.9.可见光光子的能量在1.61～3.10 eV 范围内.若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图2所示)可判断( )图2A.从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光B.从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光C.从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出可见光D.从n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出可见光答案 B解析发出可见光的能量hν＝|E n－E m|，故四个选项中，只有B选项的能级差在1.61～3.10 eV 范围内，故B选项正确.10.如图3所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能发出若干种频率不同的光子，在这些光中，波长最长的是()图3A.n＝4跃迁到n＝1时辐射的光子B.n＝4跃迁到n＝3时辐射的光子C.n＝2跃迁到n＝1时辐射的光子D.n＝3跃迁到n＝2时辐射的光子答案 B11.(多选)如图4所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在自发跃迁中放出一些光子，用这些光子照射逸出功为2.25 eV的钾，下列说法正确的是()图4A.这群氢原子能发出三种不同频率的光B.这群氢原子发出光子均能使金属钾发生光电效应C.金属钾表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.09 eVD.金属钾表面逸出的光电子最大初动能可能等于9.84 eVE.氢原子发出光子后其核外电子动能变小答案ACD解析根据C23＝3知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，故A正确.从n＝3跃迁到n＝1辐射的光子能量为13.6 eV－1.51 eV＝12.09 eV>2.25 eV，从n＝2跃迁到n＝1辐射的光子能量为13.6 eV－3.4 eV＝10.2 eV>2.25 eV，从n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量为3.4 eV －1.51 eV＝1.89 eV<2.25 eV，所以能发生光电效应的光有两种，故B错误.从n＝3跃迁到n ＝1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，根据光电效应方程得，E km＝hν－W0＝12.09 eV－2.25 eV＝9.84 eV.故C、D正确；原子发出光子后，向低能级跃迁，其核外电子动能变大，电势能变小，故E错误.题组三综合应用12.如图5所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，图5(1)有可能放出几种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)答案(1)6(2)第四能级向第三能级 1.88×10－6 m解析(1)由N＝C2n，可得N＝C24＝6种；(2)氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长，根据hcλ＝E4－E3＝－0.85－(－1.51) eV＝0.66 eV，λ＝hcE4－E3＝6.63×10－34×3×1080.66×1.6×10－19m≈1.88×10－6 m.13.某金属的截止频率对应的光波波长恰等于氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级所发出的光的波长.现在用氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子的最大初动能是多少电子伏？(氢原子基态能级E1＝－13.6 eV)答案7.65 eV解析 设氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级发出的光子波长为λ0，由n ＝2能级跃迁到n＝1能级所发出的光子波长为λ，则E 4－E 2＝h c λ0，并且逸出功W ＝h c λ0E 2－E 1＝h c λ， 根据爱因斯坦光电效应方程，光子的最大初动能为：E k ＝h c λ－h c λ0＝(E 2－E 1)－(E 4－E 2)＝2E 2－E 1－E 4＝2×(－3.4)eV ＋13.6 eV ＋0.85 eV ＝7.65 eV .。
物理：新人教版选修3-5 18.4玻尔的原子模型(同步练习).pptx
A．放出频率为 2- 1 的光子 B．放出频率为 2+ 1的光子
C．吸收频率为 2- 1的光子 D．吸收频率为 2+ 1的光子
二、填空题
9．氢原子基态能量 E1=-13.6eV，则氢原子处于量子数 n=5 的能级时的能量为
eV．
10．已知氢原子的基态能量是E1=-13.6eV，第 二 能 级 E2=-3.4eV．如果氢原子吸收
学海无涯
B．电子转动角速度ω1＞ω2 C．电子转动向心加速度 a1＞a2 D．总能量E1＞E2 6．根据玻尔理论，氢原子核外电子在第一条轨道和第 2 条 轨 道 运 行 时 [ ]
A．轨道半径之比为 1∶4
B．轨道能级的绝对值之比为 2∶1
C．运行周期之比为 1∶8
D．电子动能之比为 1∶4
7．已知氢原子基态能量为-13.6eV，下列说法中正确的有[ ]
玻尔的原子模型 能级练习题答案
一、选择题
1．B 2．A BC
5．BC
6．AC
二、填空题
3．B 4．BCD
7．D
8．D
三、计算题 11．5×1011V/m，2.2×10-18J
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玻尔的原子模型 同步训练
1．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
人教版高中物理选修3-5同步练测：第十八章第四节玻尔的原子模型(含答案)
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第四节 玻尔的原子模型一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.根据玻尔理论，某原子从能量为 的轨道跃迁到能量为的轨道，辐射出波长为 的光.以ℎ表示普朗克常量，表示真空中的光速，等于（） A.B.C.D.2.有关氢原子光谱的说法正确的是（A.B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C.D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关3.氢原子辐射出一个光子之后，根据玻尔理论，以下说法正确的是（A. B.C.D.电子绕核旋转的半径增大，周期变大 4.氢原子辐射出一个光子后，则（A. B. C.D.原子的能级值增大5.（江苏高考）氢原子的能级如图1所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62 eV 3.11 eV.下列说法错误的是（图1A.处于 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 3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C.大量处于 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 4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光6.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 ＝-54.4 eV ，氦离子能级的示意图如图2所示.在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）图2A.40.8 eVB.43.2eVC.51.0eVD.54.4eV7.用能量为12.30 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁的说法正确的是（A.电子能跃迁到＝2能级上去B.电子能跃迁到＝3能级上去C.电子能跃迁到＝4能级上去D.电子不能跃迁到其他能级上去8.氢原子核外电子由一个轨道向另一个轨道跃迁时，可能发生的情况是（）A.原子吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B.原子放出光子，电子的动能减少，原子的电势能减小，原子的能量减小C.原子吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大D.原子放出光子，电子的动能增加，原子的电势能减小，原子的能量减小9.如图3中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量.用下列几种能量的光子照射处于基态的原子，能使氢原子发生跃迁或电离的是（）图3A.9 eV的光子B.12 eV的光子C.10.2 eV的光子D.15 eV的光子10.图4所示为氢原子的四个能级，其中为基态.若氢原子处于激发态，氢原子处于激发态，下列说法正确的是（）图4A.原子可能辐射出3种频率的光子B.原子可能辐射出3种频率的光子C.原子能够吸收原子发出的光子并跃迁到能级D.原子能够吸收原子发出的光子并跃迁到能级二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到2能级发出的谱线属于巴耳末线系，若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出条不同频率的谱线.12.氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出波长的光子，从能级跃迁到能级时，辐射出波长为的光子.若＞，则氢原子从能级跃迁到能级时，将光子，光子的波长为 .三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（11分）如图5所示，氢原子从＞2的某一能级跃迁到=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eV的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.图514.（11分）有一群氢原子处于 =4能级上，已知氢原子的基态能量 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？15.（12分）氢原子处于基态时，原子的能量为eV（1）氢原子在 ＝4定态时，可放出几种光子？（2）若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射此原子？16.（14分）氢原子在基态时轨道半径为 =0.53×10-10m.能量 =-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）用波长多长的光照射可使其电离；（4）电子在核外旋转的等效电流.第四节玻尔的原子模型答题纸得分：一、选择题二、填空题11． 12.三、计算题13.14.15.16.第四节玻尔的原子模型参考答案一、选择题1. C 解析：释放的光子能量为：，所以:.2. BC 解析：氢原子的发射光谱是线状谱，故选项A错误；氢原子光谱说明：氢原子只能发出特定频率的光，氢原子能级是分立的，故选项B、C正确；由玻尔理论知氢原子发射出的光子能量由前、后两个能级的能量差决定，即，故选项D错误.3. BC 解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子绕核做圆周运动，静电力提供向心力，即，电子运动的动能，由此可知，离核越远，动能越小.氢原子辐射光子后，总能量减少.由于其动能，跃迁到低能级时，变小，动能变大.因此总能量等于其动能和电势能之和，故知电子的电势能减少，故选项B正确.氢原子的核外电子跃迁到低能级时在离核较近的轨道上运动，半径变小，速度变大，由周期公式π知，电子绕核运动的周期变小，故选项C正确.4. B 解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射出光子后，就有从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能就有减少，另由经典电磁理论知，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核子对电子的库仑力：，所以.可见电子运动半径减小，动能增大，再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出能量，所以原子的总能量减少，综上所述只有B选项正确.5. D 解析：A选项，处于n=3能级的氢原子吸收光子能量，电离的最小能量 1.51 eV，又因紫外线的频率大于可见光的频率，所以紫外线光子的能量≥3.11 V，故A正确.B选项，由能级跃迁理论知，氢原子由高能级向3能级跃迁时，发出光子的能量≤1.51 eV，所以发出光子的能量小于可见光光子能量，由ℎ知，发出光子频率小于可见光光子频率，所以发出的光子为红外线，具有较强的热作用，故B正确. C选项，由能级跃迁理论知，由=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可发出6种频率的光子，故C正确. D选项，由能级跃迁理论知，大量处于4能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子能分别为：0.66 eV(4→3)，2.55 eV(4→2)，12.75 eV(4→1)，1.89 eV(3→2)，12.09 eV(3→1)，10.2 eV(2→1)，所以，只有3→2和4→2跃迁发出的2种频率的光子属于可见光，故D错误.6.B 解析：根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁时光子的能量需等于能级差或大于基态能级的绝对值,氦离子的跃迁也是同样的.因为 eV=40.8 eV，选项A是可能的.＝-6.0 eV-（-54.4）eV=48.4 eV=-3.4 eV-(-54.4) eV=51.0 eV，选项C是可能的.=0-(-54.4) eV=54.4 eV,选项D是可能的.所以应选B.∞7.D 解析：根据玻尔理论，原子的能量是不连续的，即能量是量子化的.因此只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子吸收，使氢原子发生跃迁.当氢原子由基态向2,3,4轨道跃迁时吸收的光子能量分别为：＝＝-3.4 eV-（-13.6）eV＝10.20 eV.＝＝-1.51 eV-（-13.6）eV＝12.09 eV.＝＝-0.85 eV-（-13.6）eV＝12.75 eV.而外来光子的能量为12.30 eV，不等于某两能级间的能量差，故不能被氢原子吸收而发生能级跃迁，所以选D.8.CD 解析：氢原子核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道，可能有两种情况：一是由较高能级向较低能级跃迁，即原子的电子由距核远处跃迁到较近处，要放出光子，原子的能量（电子和原子核共有的电势能与动能之和，即能级）要减少，原子的电势能要减小（电场力做正功），电子的动能增加；二是由较低能级向较高能级跃迁，情况与上述相反.根据玻尔理论，在氢原子中，电子绕核做圆周运动的向心力由原子核对电子的吸引力（库仑力）提供，根据得,可见，原子由高能级跃迁到低能级时，电子轨道半径减小，动能增加.由以上分析可知C、D选项正确.9.CD 解析：能使氢原子发生基态电离的最小能量为13.6 eV，能使电子发生跃迁的最小能量为10.2 eV，故选项C、D正确.由跃迁条件可知，氢原子在各能级间跃迁时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子，即ℎ；当光子的能量大于氢原子的基态电离能时，电子将脱离原子核的束缚而成为自由电子，不末初受氢原子能级间跃迁条件的限制.10.B 解析：氢原子从激发态跃迁到基态过程中可发出的光子种数为，则原子只能发出一种光子，原子能发出3种光子.又由玻尔理论知，光子照射氢原子使其跃迁到高能级时，只能吸收特定频率的光子，则C、D错，答案为B.二、填空题11. 6 解析：（1）由于这群氢原子自发跃迁发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，故可判断这群氢原子的最高能级为4，画出氢原子谱线示意图（如图6所示）可知，这群氢原子自发跃迁时最多可发出6条不同频率的谱线.图612.辐射解析：氢原子从能级跃迁到能级时，放出的能量为ℎ，从能级跃迁到能级时，放出的能量为ℎ，从能级跃迁到能级时，需要的能量为ℎℎℎ,因为＞，所以＞0，即氢原子从能级跃迁到能级时，将辐射光子，由ℎℎℎ得，，所以光子的波长为.三、计算题13. 12.75 eV 跃迁图见图7.图7解析：氢原子从n＞2的某一能级跃迁到2的能级，满足 2.55 eV，，所以 4.基态氢原子要跃迁到4的能级，应提供：ΔeV跃迁图见图7.14.(1)6条（2）3.1×1015 Hz解析：（1）这群氢原子的能级图如图8所示，由图可以判断出，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的光谱线共有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4跃迁到1发出的光子能量最大，根据玻尔第二假设，发出光子的能量ℎ,代入数据解得:=3.1×1015 Hz.图815.（1）6种（2）3.28×1015 Hz解析：（1）原子处于＝1定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态，原子处于激发态时，不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式又多种多样.要使处于基态的氢原子电离，就是要使氢原子第一条可能轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚.原子在的定态向基态跃迁时，可放出光子数为6(种)（2）ℎ≥=13.6 eV=2.176×10-18 J∞Hz=3.28×1015 Hz.得≥∞ℎ16.（1）13.6 eV (2)-27.2 eV (3)0.914×10-7 m (4)1.05×10-3 A解析：（1）设处于基态的氢原子核外电子速度为，则有①电子的动能②①②联立得：＝ eV13.6 eV.（2）=-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV.（3）设用波长λ的光照射可使其电离ℎℎ m=0.914×10-7 m.（4）等效电流＝,又由π得＝π＝1.05×10-3 A. 所以＝π。
高中物理人教版选修3-5第十八章第4节玻尔的原子模型同步练习D卷
高中物理人教版选修3-5第十八章第4节玻尔的原子模型同步练习D卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共6题；共12分)1. （2分）关于下列四幅图说法错误的是（）A . 原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径可以是任意的B . 光电效应实验说明了光具有粒子性C . 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D . 发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围2. （2分） (2017高二下·淄川期中) 处于基态的氢原子被一束单色光照射后，共发出三种频率分别为v1、v2、v3的光子，且v1＞v2＞v3 ，则入射光子的能量应为（）A . hv1B . hv2C . hv3D . h（v1+v2+v3）3. （2分） (2017高二下·赣州期中) 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法不正确的是（）A . 图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一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是不连续的C . 图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型D . 图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性4. （2分） (2017高二下·昌平期末) 氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1=﹣54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（）A . 40.8 eVB . 43.2 eVC . 51.0 eVD . 54.4 eV5. （2分）下列说法中正确的是（）A . 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，并预言了中子的存在B . 玻尔理论不仅能解释氢的原子光谱，也能解释氦的原子光谱C . 热核反应的燃料是氢的同位素，裂变反应的燃料是铀D . 中子与质子结合成氘核的过程中需要吸收能量6. （2分）氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n=2能级跃迁时产生的．四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法不正确的是（）A . 红色光谱是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的B . 若氢原子从n=6能级直接向n=1能级跃迁，则能够产生红外线C . 若氢原子从n=6能级直接向n=3能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应D . 若氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应二、多项选择题 (共2题；共6分)7. （3分） (2017高二下·宜昌期中) 下列说法中正确的是（）A . α粒子散射实验证明了原子核还可以再分B . 天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构C . 分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，但用X射线照射时光电子的最大初动能较大D . 基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，可能发射多种频率的光子8. （3分）如图是氢原子的能级示意图。
人教版高中物理选修3-5第十八章4.玻尔的原子模型名师精编作业
主动成长夯基达标1.根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指( )A.电子的动能B.电子的电势能C.电子的动能与电势能之和D.电子的动能、电势能和原子核能量之和思路解析：根据玻尔理论，电子绕核在不同轨道上做圆周运动，库仑引力为向心力，故电子的能量指电子的总能量，包括动能与电势能，所以选项C 正确.答案：C2.氢原子的基态能量为E 1，如图18-4-3所示，四个能级图正确代表氢原子能级的是( )图18-4-3思路解析：根据氢原子能级图的特点：上密下疏，再联系各激发态与基态能级间关系121E n E =，可判断C 对. 答案：C3.氢原子辐射出一个光子后，则( )A.电子绕核旋转半径增大B.电子的动能增加C.氢原子电势能增加D.原子的能级值增大思路解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射出光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减少，另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核子对电子的库仑力：rv m r ke 222=，所以rke mv E k 22122==.可见电子运动半径减小，动能越大，再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出能量，所以原子的总能量减少，综上所述只有选项B 正确.答案：B4.原子的能量量子化现象是指( )A.原子的能量是不可改变的B.原子的能量与电子的轨道无关C.原子的能量状态是不连续的D.原子具有分立的能级思路解析：正确理解玻尔理论中量子化概念是解题的关键.根据玻尔理论,原子处于一系列不连续的能量状态中,这些能量值称为能级,原子不同的能量状态对应于不同的圆形轨道,故选项C 、D 正确.答案：CD5.氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，以下说法正确的是（ ）A.电子的动能减小，电势能增大B.电子的动能增大，电势能减小C.电子绕核旋转的半径减小，周期变小D.电子绕核旋转的半径增大，周期变大思路解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子绕核做圆周运动，静电力提供向心力，即rv m r ke 222=，电子运动的动能r ke mv E k 22122==，由此可知，离核越远，动能越小. 氢原子辐射光子后，总能量减少.由于其动能rke E k 22=,跃迁到低能级时，r 变小，动能变小，因总能量E 等于其动能和电势能之和，可知电子的电势能越小.氢原子的核外电子跃迁到低能级时在离核较近的轨道上运动，半径变小，速度变大，由周期公式vr T π2=知，电子绕核运动的周期变小. 综上所述，选项B 、C 正确.答案：BC6.欲使处于基态的氢原子被激发，下列措施可行的是 ……（ ）A.用10.2eV 的光子照射B.用11 eV 的光子照射C.用14eV 的光子照射D.用10 eV 的光子照射思路解析：用氢原子能级图算出10.2 eV 为第2能级与基态之间的能级差，能使氢原子被激发，而大于13.6 EV 的光子能使氢原子电离.答案：AC7.氢原子的量子数越小，则( )A.电子轨道半径越小B.原子的能量越小C.原子的能量越大D.原子的电势能越小思路解析：该题的物理图景是库仑引力提供电子绕核运动的向心力，可类比地球和人造卫星的运动来理解学习.根据玻尔理论，不同的轨道对应不同的能级，对应不同的量子数，量子数越小，则氢原子核外电子轨道半径减小，对应能量减小.由于静电引力做正功，电子动能越大，电子的电势能越小.答案：ABD8.光子的发射和吸收过程是( )A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B.原子不能从低能级向高能级跃迁C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值思路解析：解决此题要注意以下两个问题：一、原子的跃迁条件；二、关系式h ν=E m -E n (m ＞n ).由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形式放出能量.光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即h ν=E m -E n (m ＞n )，故选项C 、D 正确.答案：CD9.氢原子从能量为E 1的较高激发态跃迁到能量为E 2的较低激发态，设真空中的光速为c ，则( )A.吸收光子的波长为hE E c )(21- B.辐射光子的波长为h E E c )(21- C.吸收光子的波长为21E E ch - D.辐射光子的波长为21E E ch - 思路解析：由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低能级跃迁时辐射光子，由关系式h ν=E 1-E 2得，h E E v 21-=，又v c =λ，故辐射光子波长为21E E ch -=λ,选项D 正确.答案：D10.氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时，辐射的光照射在某金属上时能产生光电效应.那么，处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各种频率的光可能使此金属板发生光电效应的至少有( )A.1种B.2种C.3种D.4种思路解析：原子在跃迁时发出的光子频率由始、末能级能量之差决定，即h ν=E m -E n ，且能级越高，相邻能级的差值越小（在氢原子能级图上表现为上密下疏的特点）.发生光电效应的条件是照射光的频率要大于该金属的极限频率.本题未知该金属的极限频率，但可以用比较的办法来确定肯定能发生光电效应的频率.氢原子由高能级E 3向低能级跃迁的可能情形为3→1,3→2,2→1三种.其中3→1发出的光子频率大于2→1发出光子的频率，3→2发出的光子频率小于2→1发出的光子频率，已知2→1发出的光子能发生光电效应，则3→1发出的光子一定能使该金属发生光电效应，而3→2发出的光子无法判定是否能发生光电效应.因此辐射出的三种频率的光能使此金属板发生光电效应的至少有2种.答案：B11.某金属的极限波长恰等于氢原子由n =4能级跃迁到n =2能级所发出的光的波长.现在用氢原子由n =2能级跃迁到n =1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏？思路解析：设氢原子由n =4能级跃迁到n =2能级发出的光子波长为λ0，由n =2能级跃迁到n =1能级发出的光子波长为λ，则24λch E E =- λc h E E =-12根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能为0λλc h c h E k -= )11(0λλ-=hc )(2412hcE E hc E E hc ---= =2E 2-E 1-E 4=2×(-3.4) eV+13.6 eV+0.85 eV=7.65 eV.答案：7.65 eV12.已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1=0.528×10-10m ，量子数为n 的能级值为eV 6.132n E n -=. （1）求电子在基态轨道上运动的动能.（2）有一群氢原子处于量子数n =3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线？（3）计算这几种光中波长最短的波长.（静电力常量k =9×109N·m 2/C 2,电子电荷量e =1.6×10-19C ，普朗克常量h =6.63×10-34J·s,真空中光速c =3.00×108 m/s ）思路解析：由n n n r mv r ke 222=，可计算出电子在任意轨道上运动的动能nn kn r ke mv E 22122==,且E k n =|E n |,E p n =2E n ，并由此计算出相应的电势能E p n . （1）核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，则121212r mv r ke =,又知221mv E k = 故电子在基态轨道的动能为：2122r ke E k = J 1052.02)106.1(109102199--⨯⨯⨯⨯⨯= =2.18×1018 J=13.6 eV.（2）当n =1时，能级值为13.6eV eV 16.1321-=-=E 当n =2时，能级值为 eV 4.3eV 26.1322-=-=E 当n =3时，能级值为1.51eV eV 36.1323-=-=E . 能发出的光谱线分别为3→2,2→1,3→1共3种，能级图见右图.（3）由E 3向E 1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短.h ν=E 3-E 1,又知λcv =则有m 101.03m 106.109.121031063.67783413---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=-=E E hc λ. 答案：（1）13.6 eV （2）略 （3）1.03×10-7 m。
20192020学年高中物理第十八章原子结构4玻尔的原子模型练习含解析新人教版选修35.doc
4玻尔的原子模型基础稳固1.(多项选择 )对于玻尔的原子模型 ,以下说法正确的选项是 ()A.它完全否认了卢瑟福的核式构造学说B.它发展了卢瑟福的核式构造学说C.它完整扔掉了经典的电磁理论D.它引入了普朗克的量子理论分析玻尔的原子模型在核式构造模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁,故 A 错误,B 正确 ,它的成功就在于引入了量子化理论 ,弊端是被过多引入的经典力学所困 ,故 C 错误 ,D 正确。
答案 BD2.(多项选择 )原子的能量量子化现象是指()A.原子的能量是不能够改变的B.原子的能量与电子的轨道没关C.原子的能量状态是不连续的D.原子拥有分立的能级分析依据玻尔理论 ,原子处于一系列不连续的能量状态中 , 这些能量值称为能级 ,原子不一样的能量状态对应不一样的轨道 ,故 C、D 选项正确。
答案 CD3.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 种不一样频次的光 ,以下能表示辐射光波长最长的那种跃迁的表示图是()分析依据玻尔理论 ,波长最长的跃迁对应着频次最小的跃迁,依据氢原子能级图 ,频次最小的跃迁对应的是从 5 到 4 的跃迁 , 选项 A 正确。
答案 A(能级数4.汞原子的能级图如下图,现让一束光子能量为8.8 eV 的单色光照耀到大批处于基态n=1) 的汞原子上 ,能发出 6 种不一样频次的色光。
以下说法中正确的选项是()A.最长波长光子的能量为 1.1 eVB.最长波长光子的能量为 2.8 eVC.最大频次光子的能量为 2.8 eVD.最大频次光子的能量为 4.9 eV分析由题意知 , 汲取光子后汞原子处于n=4 的能级,向低能级跃迁时,最大频次的光子能量为(-1.6+10.4) eV=8.8 eV, 最大波长 (即最小频次 )的光子能量为 (-1.6+2.7) eV=1.1 eV, 故 A 正确。
答案 A5.在氢原子能级图中 ,横线间的距离越大 ,代表氢原子能级差越大,以下能级图中 ,能形象表示氢原子最低的四个能级的是 ()分析由氢原子能级图可知,量子数 n 越大 ,能级越密 ,因此 C 对。
2020-2021学年高中物理人教版选修3-5配套作业：第18章第4节玻尔的原子模型
第十八章 第四节请同学们认真完成 [练案10]基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5～6题为多选题)1．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n 越大，则( D )A ．电子轨道半径越小B ．核外电子运动速度越大C ．原子能级的能量越小D ．电子的电势能越大 解析：在氢原子中，量子数n 越大，电子的轨道半径越大，根据k e 2r 2＝m v 2r知，r 越大，v 越小，则电子的动能减小，因为量子数增大，原子能级的能量增大，动能减小，则电势能增大，故D 正确，A 、B 、C 错误。
2．一个氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，该氢原子( B )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，能量减少解析：一个氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，即从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少，故选项B 正确。
3．如图所示为氢原子能级图，下列说法正确的是( D )A ．当氢原子从n ＝3状态跃迁到n ＝4状态时，辐射出0.66 eV 的光子B ．玻尔理论认为原子的能量是不连续的，电子的轨道半径是连续的C ．玻尔理论也能很好地解释复杂原子的光谱D ．大量处在n ＝1能级的氢原子可以被13 eV 的电子碰撞而发生跃迁解析：从低能级跃迁到高能级需吸收光子，故A 错误；玻尔理论认为电子的轨道半径是不连续的，故B 错误；玻尔理论不能很好地解释复杂原子的光谱，C 错误；处于基态的氢原子可以被13 eV 的电子碰撞跃迁到n <5的激发态，故D 正确。
4．(2020·河北省曲周县第一中学高二下学期期中)如图所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光。
在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( C )解析：设a、b、c三种光的波长分别为λa、λb、λc，则h cλa＝E3－E1h cλb＝E3－E2h cλc＝E2－E1所以λb>λc>λa，因此按波长依次增大由左向右为a、c、b，即选项C正确。
人教版物理高二选修3-5-18.4波尔的原子模型同步训练A卷(新版)
人教版物理高二选修3-5-18.4波尔的原子模型同步训练A卷（新版）姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分）(2017·长沙模拟) 中国“北斗三号”全球组网卫星计划将在2017年7月左右进行首次发射．“北斗三号”采用星载氢原子钟，其精度将比“北斗二号”的星载铷原子钟提高一个数量级．如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是（）A . 处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子B . 欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09eV的光子照射C . 当氢原子从n=5的状态跃迁到n=3的状态时，要吸收光子D . 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射金属铂（逸出功为6.34eV）时不能发生光电效应2. （2分）(2021·徐汇一模) 阴极射线（）A . 就是射线B . 没有质量C . 在磁场中会发生偏转D . 需要介质才能传播3. （2分）(2017·渭城模拟) 氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11eV．下列说法正确的是（）A . 一个处于n=2能级的氢原子可以吸收一个能量为3eV的光子B . 大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光是不可见光C . 大量处于n=4能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出4种频率的光子D . 氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量可能大于13.6eV4. （2分）下列说法中不正确的是（）A . “原子由电子和带正电的物质组成”是通过卢瑟福α粒子散射实验判定的B . 玻尔理论认为原子只能处在能量不连续的一系列状态C . 放射性元素的半衰期与温度、压强无关D . 同一元素的两种同位素，其原子核内的质子数相同而中子数不同5. （2分） (2017高二下·临漳期中) 氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b，则（）A . 氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B . 大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时能够辐射出6种频率的光子C . a光子能量比b光子的能量大D . 氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离6. （2分） (2020高二下·扬州期末) 氢原子的能级图如图所示，假设有一个处于n=4能级的氢原子，则下列说法正确的是（）A . 氢原子向低能级跃迁过程中最多可发出6种不同频率的光B . 氢原子跃迁至基态，核外电子的动能减小C . 氢原子能吸收能量为0.31eV的光子发生跃迁D . 氢原子辐射一个光子后，电子绕核半径增大7. （2分）(2020·临汾模拟) 氢原子的核外电子从n=2的能级跃迁到n=1的能级时，发出的光恰好能使某种金属发生光电效应，则下列各种说法中正确的是（）A . 该光是氢原子所有可能发出的光中能量最大的B . 氢原子中由高能级跃迁到n=2的能级时发出的光可能使该金属发生光电效应C . 该金属发生光电效应产生的光电子的最大能量恰好等于氢原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级所放出光子的能量D . 氢原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级所放出光子的能量等于该金属的逸出功8. （2分） (2017高二下·重庆期中) 如图所示是氢原子的能级图，用光子能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有（）A . 6种B . 7种C . 10种D . 3种9. （2分）(2018·浙江模拟) 下列有关近代物理内容的叙述,正确的是（）A . 天然放射现象中的射线是原子核外电子跃迁时辐射出的B . 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大C . 原子核结合能越大越稳定D . 一束光照射到某种金属上逸出的光电子的初动能与光照强度成正比10. （2分）下列说法不正确的是（）A . 巴耳末线系光谱线的条数只有4条B . 巴耳末线系光谱线有无数多条C . 当电子从n大于2的轨道跃迁到n等于2的轨道时，所得到的谱线都属于巴耳末线系D . 巴耳末线系在可见光范围内只有4条11. （2分） (2017高二下·钦州港期中) 如图所示为氢原子的能级图．当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2 的能级时，辐射出光子a；当氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出光子b，则下列判断正确的是（）A . 光子a的能量大于光子b的能量B . 光子a的波长小于光子b的波长C . b光比a光更容易发生衍射现象D . 若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也一定能使该金属发生光电效应12. （2分）处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是（）A . Ep增大、Ek减小、En减小B . Ep减小、Ek增大、En减小C . Ep增大、Ek增大、En增大D . Ep减小、Ek增大、En不变13. （2分）如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV ，那么对氢原子在能量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B . 一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出4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8.75eVD . 用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态14. （2分）如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是（）A . 这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B . 这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C . 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD . 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV15. （2分）光子能量为E的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n=3的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6六种光谱线，且ν1＜ν2＜ν3＜ν4＜ν5＜ν6 ，则E等于（）A . hν1B . hν6C . h（ν6﹣ν1）D . h（ν1+ν2+ν3+ν4+ν5+ν6）二、填空题 (共5题；共9分)16. （2分）氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光子，从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为λ2的光子。
2019-2020学年高二物理人教版选修3-5同步作业：18.4 玻尔的原子模型 Word版含答案
课时4玻尔的原子模型对应学生用书P45一、选择题1．(多选)关于玻尔的原子模型，下面说法正确的是()A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态不可能是连续的C．原子的核外电子在轨道上运动时，要向外辐射能量D．原子的核外电子在轨道上运动时，不向外辐射能量答案BD解析原子的轨道是量子化的，其能量值也是量子化的；原子在某一状态时，电子的轨道是确定的。
电子在定态轨道上运动，不会发生电磁辐射。
故选B、D。
2．仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的答案D解析光谱中的亮线对应不同频率的光，“分离的不连续的亮线”对应着不同频率的光，B、C错误。
氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足ε＝hν，能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，A错误，D正确。
3．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的过程中()A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大答案 D解析 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B 错误；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：k e 2r 2＝m v 2r ，又E k ＝12m v 2，所以E k ＝ke 22r 。
由此式可知：电子离核越远，即r 越大时，电子的动能越小，故A 、C 错误；由r 变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D 正确。
4．(多选)下列与玻尔理论有直接关系的叙述中，正确的是( )A ．电子绕原子核运动，但并不向外辐射能量，这时原子的状态是稳定的B ．原子的一系列能量状态是不连续的C ．原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态时，吸收或放出某一频率的光子D ．氢原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核旋转 答案 ABC解析 A 、B 、C 三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念，而D 项为卢瑟福提出的核式结构模型。
高中物理人教版选修3-5第十八章第4节玻尔的原子模型同步练习(II)卷
高中物理人教版选修3-5第十八章第4节玻尔的原子模型同步练习（II）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共6题；共12分)1. （2分）下列说法正确的有（）A . 查德威克通过a粒子轰击铍核的实验发现了中子B . 太阳内部进行的热核反应属于重核裂变C . 当铀块的体积小于临界体积就会发生链式反应，瞬时放出巨大能量D . 波尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明波尔提出的原子定态概念是错误的2. （2分）氦原子被电离一个核外电子，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，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（）A . 40.8eVB . 43.2eVC . 51.0eVD . 54.6eV3. （2分） (2017高二下·南阳期中) 氢原子的能级图如图所示，下列说法中正确的是（）A . 大量处于量子数n=4的能级的氢原子向低能级跃迁时，最多辐射12种不同频率的光B . 能量为13eV的光子照射处于基态的氢原子时，可以使原子跃迁到n=4的能级C . 能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子，可以使氢原子跃迁到n=2的能级D . 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂不能发生光电效应4. （2分） (2018高二下·拉萨期末) 可见光光子的能量在1. 61～3.10 eV范围内。
若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n为（）A . 1B . 2C . 3D . 45. （2分） (2017高二下·集宁期中) 如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为1.90eV的金属铯，下列说法正确的是（）A . 这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最短B . 这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n=4跃迁到n=l所发出的光频率最高C . 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为12.75eVD . 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为10.85eV6. （2分） (2017高二下·淄川期中) 处于基态的氢原子被一束单色光照射后，共发出三种频率分别为v1、v2、v3的光子，且v1＞v2＞v3 ，则入射光子的能量应为（）A . hv1B . hv2C . hv3D . h（v1+v2+v3）二、多项选择题 (共2题；共6分)7. （3分） (2017高二下·保定期中) 如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则（）A . 氢原子能从基态跃迁到n=4的激发态上去B . 有的氢原子能从基态跃迁到n=3的激发态上去C . 氢原子最多能发射3种波长不同的光D . 氢原子最多能发射6种波长不同的光8. （3分）下列判断正确的是（）A . 玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化B . 原子核的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关C . 光电效应揭示了光具有波动性D . 中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量．E . 氢原子由n=3向n=1的能级跃迁时，只能辐射2种频率的光子三、填空题 (共2题；共5分)9. （2分）设氢原子基态的能量为=E1 ，大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为﹣0.96E ，频率最小的光子的能量为________ E1 ，这些光子可具有________种不同的频率．10. （3分） (2017高二下·武威期末) 一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能发射________种频率的光子；氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量是________eV；用n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射的光子照射下表中几种金属，金属________能发生光电效应．几种金属的逸出功金属铯钙镁钛逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 4.1四、计算题 (共2题；共20分)11. （10分） (2017高二下·巨鹿期中) 氢原子的基态能量E1=﹣13.6eV，电子绕核做圆周运动的半径r1=0.53×10﹣10m．（已知能量关系En= ，半径关系rn=n2r1 ，静电力常量k=9.0×109N•m2/C2 ，e=1.6×10﹣19C，普朗克常量h=6.63×10﹣34J•S）（1）氢原子处于n=4激发态时：①求原子系统具有的能量；②求电子在n=4轨道上运动的动能（用eV表示，保留两位小数）；（2）若要使处于n=2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子（保留两位小数）？12. （10分）某个光子是氢原子核外电子从n=4跃迁到n=1时所发出的，已知普朗克常量h=6.63×10﹣34J•s ，求：（1）该光子的能量为多少eV？（2）频率为多少Hz？参考答案一、选择题 (共6题；共12分)1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、二、多项选择题 (共2题；共6分)7-1、8-1、三、填空题 (共2题；共5分)9-1、10-1、四、计算题 (共2题；共20分)11-1、11-2、12-1、12-2、。
高中物理第十八章原子结构第4节玻尔的原子模型课后作业含解析新人教版选修3_5
第4节玻尔的原子模型A组：合格性水平训练1．(玻尔原子理论)(多选)下列说法中正确的是( )A．氢原子处于基态时,能级最低,状态最稳定B．氢原子由高能级向低能级跃迁后,动能和电势能都减小C．玻尔理论成功解释了氢原子光谱的分立特征D．光子的能量大于氢原子基态能量绝对值时,不能被氢原子吸收答案AC解析原子在不同状态中具有不同的能量,能量最低的状态叫基态。
所以基态能量最低、状态最稳定,A正确；氢原子由高能级向低能级跃迁后,动能增大,电势能减小,B错误；玻尔在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子的概念的启发下把微观世界中物理量取分立值的观点应用到原子系统,成功解释了氢原子光谱的分立特征,C正确；当光子能量大于氢原子基态电离能时,氢原子吸收后发生电离,D错误。
2．(氢原子能级跃迁)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答案 B解析当原子由高能级向低能级跃迁时,原子将发出光子,由于不只是两个特定能级之间的跃迁,所以它可以发出一系列频率的光子,形成光谱中的若干条亮线,B正确,A、C、D错误。
3．(综合)(多选)如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n＝3的激发态,在自发跃迁中放出一些光子,用这些光子照射逸出功为2.25 eV的钾,下列说法正确的是( )A．这群氢原子能发出三种不同频率的光B．这群氢原子发出的光子均能使金属钾发生光电效应C．金属钾表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.09 eVD．金属钾表面逸出的光电子最大初动能可能等于9.84 eVE．氢原子发出光子后其核外电子动能变小答案ACD解析根据C23＝3知,这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子,从n＝3能级向n＝2能级、从n＝2能级向n＝1能级和从n＝3能级向n＝1能级跃迁发出不同频率的光,所以A正确。
人教版物理选修3-5检测：第十八章 第4节 玻尔的原子模型 Word版含答案
第十八章原子结构4 玻尔的原子模型1．(多选)关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有( )A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它完全抛弃了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子理论解析：玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故A错误，B正确；它的成功就在于引入了量子化理论，缺点是被过多的引入经典力学所困，故C错误，D正确．答案：BD2．(多选)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )A．核外电子受力变小B．原子的能量减少C．氢原子要吸收一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子解析：由玻尔理论知，当电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，要放出能量，故要放出一定频率的光子；电子的轨道半径减小了，由库仑定律知它与原子核之间的库仑力增大了．故A、C错误，B、D正确．答案：BD3.(多选)如图所示给出了氢原子的6种可能的跃迁，则它们发出的光( )A．a的波长最长B．d的波长最长C．f比d的能量大D．a频率最小解析：能级差越大，对应的光子的能量越大，频率越大，波长越小．答案：ACD4.如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有( )A．15种B．10种C．4种D．1种解析：基态的氢原子的能级值为－13.6 eV，吸收13.06 eV的能量后变成－0.54 eV，原子跃迁到了第5能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子种类是n（n－1）2＝5×（5－1）2＝10(种)．答案：B5．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示．( )A．红、蓝—靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝—靛、紫解析：根据跃迁假设，发射光子的能量hν＝E m－E n.如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV的光子，由表格数据判断出它不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV，1.89 eV的三种光子，只有1.89 eV的光属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV，12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV的光属于可见光.1.89 eV的光为红光，2.55 eV的光为蓝—靛光，选项A正确．答案：AA 级 抓基础1．(多选)关于玻尔理论，以下叙述正确的是( ) 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 ．不论当原子处于何种定态时，原子都不向外辐射能量解析：据玻尔理论假设知选项A 正确．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，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，所以选项B 、C 错，D 正确．答案：AD2.如图所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光. 在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )解析：由ε＝h ν(ν为光的频率)得：波长λ＝cν，从第3能级跃迁到第1能级，能级差最大，知光的频率最大，波长最短；从第3能级跃迁到第2能级，能级差最小，知光的光子频率最小，波长最长，所以波长依次增大的顺序为a 、c 、b .故C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C3.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E 1＝－54.4 eV ，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )A．40.8 eV B．43.2 eVC．51.0 eV D．54.4 eV解析：要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件，即吸收的光子的能量必须是任两个能级的差值，40.8 eV是第一能级和第二能级的差值，51.0 eV是第一能级和第四能级的差值，54.4 eV是电子电离需要吸收的能量，均满足条件，选项A、C、D均可以，而B项不满足条件，所以选B.答案：B4．(多选)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辐射光．已知其中的两个波长分别为λ1、λ2，且λ1>λ2，则另一个波长可能是( ) A．λ1＋λ2B．λ1－λ2C.λ1λ2λ1＋λ2D.λ1λ2λ1－λ2解析：氢原子在能级间跃迁时，发出的光子的能量与能级差相等．如果这三个相邻能级分别为1、2、3能级E3＞E2＞E1，且能级差满足E3－E1＞E2－E1＞E3－E2，根据h cλ＝E高－E低可得可以产生的光子波长由小到大分别为：hcE3－E1、hcE2－E1、hcE3－E2；这三种波长满足两种关系1λ3＝1λ1＋1λ2和1λ3＝1λ2－1λ1，变形可知C、D是正确的．答案：CDB级提能力5.如图画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有( )A．两种B．三种C．四种D．五种解析：一群氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，能够发出六种不同频率的光．六种光子的能量依次为：n＝4到n＝3时：－0.85－(－1.51)＝0.66 eV＜2.22 eV，n＝3到n＝2时：－1.51－(－3.40)＝1.89 eV＜2.22 eV，n＝2到n＝1时：－3.40－(－13.60)＝10.2 eV＞2.22 eV，……前两种不能从金属钾表面打出，故有四种，C对．答案：C6．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＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1解析：画出可能的能级图(有两种情况)，再结合能量守恒定律进行筛选．由题意可知能级m高于n，k高于m(紫光频率高于红光)，从m→n有E m－E n＝hν1；①从n→k，E n－E k＝－hν2.②由以上两式，从k→m，E k－E m＝h(ν2－ν1)且ν2＞ν1.由此判断只有D是正确的．另外，此题可画出相应的能级图以帮助分析．答案：D7．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射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＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν3解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，hν3＝hν2＋hν1，解得：ν3＝ν2＋ν1，选项B正确．答案：B8．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，下列说法中正确的是( )A ．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n ＝3跃迁到n ＝2所发出的光波长最短B ．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 eVC ．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11 eVD ．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n ＝3跃迁到n ＝1所发出的光频率最高解析：氢原子从高能级向低能级跃迁放出的能量ΔE ＝E n －E m ，从n ＝3跃迁到n ＝2放出的能量最小，由E ＝hcλ知，λ最长，A 错误．从n ＝3跃迁到n ＝1能级放出的能量最大，E ＝E 3－E 1＝12.09 eV ，由光电效应方程12mv 2m ＝h ν－W 0，得12mv 2m ＝(12.09－2.49)eV ＝9.60 eV ，B 正确、C 错误．根据跃迁规律，能发出的频率数N ＝n （n －1）2＝3种，D 错误．答案：B9．现有一群处于n ＝4能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量E 1＝－13.6 eV ，氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为r ，静电力常量为k ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s.则：(1)电子在n ＝4的轨道上运动的动能是多少？ (2)这群氢原子发出的光谱共有几条谱线？ (3)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？解析：(1)电子在n ＝4的轨道上运动的半径为r ′＝16r .根据k e 2r ′2＝m v 2r ′，得E k ＝12mv 2＝k e 22r ′＝k e 232r.(2)C 2n ＝C 24＝6.这群氢原子发光的光谱共有6条． (3)从n ＝4向n ＝1跃迁，发出的光子频率最大． 根据h ν＝E 1－E 4＝E 1－E 116，代入数据，得ν＝3.1×1015Hz.答案：(1)ke 232r(2)6 (3)3.1×1015Hz。
高中物理 第18章 4 玻尔的原子模型课后巩固练习 新人教版选修35
高中物理 第18章 4 玻尔的原子模型课后巩固练习 新人教版选修35一、单项选择题1．对于基态氢原子，下列说法正确的是( A )A ．它能吸收10.2 eV 的光子B ．它能吸收11 eV 的光子C ．它能吸收动能为10 eV 的电子的能量D ．它能吸收具有11 eV 动能的电子的全部动能解析：注意到光子能量只能全部被吸收，而电子能量则可以部分被吸收.10.2 eV 刚好是n ＝1、n ＝2的能级差，而11 eV 不是，由玻尔理论知A 正确．基态氢原子只可吸收动能为11 eV 的电子的部分能量(10.2 eV)，剩余0.8 eV 仍为原来电子所有．2．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( D )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E n ＝E 1n 2(E 1＝－13.6 eV)可知，电子从低轨道(量子数n 值较小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定的能量的光子．故选项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ke 2r 2＝mv 2r ，电子运动的动能E k ＝12mv 2＝ke 22r.由此可知：电子离核越远，即r 越大时，电子的动能就越小，故选项A 、C 均可排除．3．(2011年台山模拟)如图18－4－3所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n ＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光子照射逸出功为2.49 eV 的金属钠，下列说法中正确的是( D )图18－4－3A ．这群氢原子能辐射出三种频率不同的光，其中从n ＝3跃迁到n ＝2所发出的光波长最短B ．氢原子向低能级跃迁后，电势能增大C ．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eVD ．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV解析：从n ＝3跃迁到n ＝2所发出的光频率最小，波长最大，A 错；氢原子在辐射光子后，电子轨道半径减小，动能增大，电势能减小，总能量减小，B 错；辐射光子的最大能量为12.09 eV ，所以金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为(12.09－2.49)eV ＝9.60 eV ，C 错，D 对．4．(2011年广州二模)氢原子的部分能级如图18－4－4所示．氢原子吸收以下能量可以从基态跃迁到n＝2能级的是( A )图18－4－4A．10.2 eV B．3.4 eVC．1.89 eV D．1.51 eV二、双项选择题5．如图18－4－5所示为氢原子的部分能级图．关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( AC )图18－4－5A．用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态B．用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离D．大量处于基态的氢原子吸收了能量为12.09 eV的光子后，能辐射2种不同频率的光解析：10.2 eV等于1、2两能级之差，所以该光子可以被基态的氢原子吸收，并跃迁到第2能级.11.0 eV不大于基态的电离能，也不恰好等于基态与任一能级之间的能级之差，所以该光子不能被原子吸收；14.0 eV大于基态的电离能，吸收后可使原子电离；12.09 eV 等于1、3两能级之差，吸收使电子跃迁到第3能级，再发生自发跃迁，可能发出3种光子．6．下列说法中正确的是( BC )A．一群氢原子处于n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子B．由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质C．实际上，原子中的电子没有确定的轨道，但在空间各处出现的概率具有一定的规律D．α粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的解析：n＝3的激发态向较低能级跃迁，可能发出3种光子．α粒子散射实验揭示原子的核式结构．7．如图18－4－6所示，图甲为弗兰克(Franck)－赫兹(Hertz) 实验装置示意图，其中弗兰克－赫兹管内含有水银蒸气. 1914年，弗兰克与赫兹用实验观察热电子被加速穿透汞蒸气时，到达回路阳极的热电子流大小的起伏变化，以验证汞原子内的电子能态是量子化的．图乙为实验结果电流与电压的关系．下列有关此实验的叙述正确的是( AD )图18－4－6A ．图乙中AB 之间为原子吸收电子能量，使得电流降低B ．弗兰克—赫兹管中汞原子的电离能为4.9 eVC ．弗兰克—赫兹管中电子由右向左运动D ．可验证原子具有不连续能量稳定态解析：A 、B 之间的电流急剧减小，说明电子与原子碰撞时，一部分能量被原子吸收，所以电子不能达到阳极，电流减小，由此可见原子具有不连续的能量稳定态．电子在加速电场中向右运动．某两个能级间的能级差为4.9 eV.8．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．当一个氢原子从n ＝4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是( AD )A ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能增加B ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小C ．氢原子可能辐射6种不同波长的光D ．氢原子可能辐射3种不同波长的光解析：从高到低，库仑力做正功，电势能减小，速度增大，动能增大．只有一个氢原子，最多辐射三种光子，最少辐射一种光子．9．氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可能发出三种不同波长的辐射光．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( CD )A ．λ1＋λ2B ．λ1－λ2 C.λ1λ2λ1＋λ2 D.λ1λ2λ1－λ2解析：由题设条件可知，hν3＝hν1＋hν2或hν3＝hν2－hν1，即1λ3＝1λ1＋1λ2或1λ3＝1λ2－1λ1，由此可知C 、D 选项正确．三、非选择题10．如图18－4－7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，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．图18－4－7解：氢原子从n ＞2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，满足：hν＝E n －E 2＝2.55 eV ①E n ＝hν＋E 2＝－0.85 eV ，所以n ＝4 ②基态氢原子要跃迁到n ＝4的能级，应提供：ΔE ＝E 4－E 1＝12.75 eV ③跃迁图如图3所示．图311．设氢原子的基态能量为E 1.某激发态的能量为E ，则当氢原子从这一激发态跃迁到基态时，所辐射的光子在真空中的波长为多少？解： 根据玻尔原子理论知：氢原子核外电子从高能态跃迁到低能态时，应辐射出光子，光子能量为E 0＝E －E 1另外，光子能量E 0与光波长λ间的关系为E 0＝hc λ 其中h 为普朗克常量，c 为真空中光速，由此可解得λ＝hc E －E 1. 12．氢原子处于基态时，原子的能级为E 1＝－13.6 eV ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，氢原子在n ＝4的激发态时，问：(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？(2)能放出的光子的最大能量是多少？解：(1)设E 4为氢原子此时的能级E 4＝E 1n 2＝－13.642 eV ＝－0.85 eV 使氢原子电离需要的最小能量E ＝0.85 eV.(2)从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时，辐射的光子能量最大，为ΔE ＝E 4－E 1＝12.75 eV.13．如图18－4－8所示为氢原子的四个能级，其中E 1为基态，若氢原子A 处于激发态E 2，氢原子B 处于激发态E 3，则下列说法正确的是( B )图18－4－8A ．原子A 可能辐射出3种频率的光子B ．原子B 可能辐射出2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E 4D ．原子B 能够吸收原子A 发出的光子并跃迁到能级E 4解析：原子A 辐射只有一种可能，只能辐射一种光子．原子B 有辐射3种可能性．但只有一个原子，所以概率辐射只有一种，能辐射两种光子或一种光子．原子B 发出的光子的能量都不等于2、4能级之差，同样，A 发出的也不是3、4能级之差，不能被吸收．14．氢原子的能级如图18－4－9所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV ，下列说法错误的是( D )图18－4－9A ．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种不同频率的可见光 解析：紫外线光子的能量都大于处于能级3氢原子的电离能，能使它电离．高能级向n ＝3的能级跃迁时，发出的光子能量均小于1.51 eV ，这些光在红外区，具有显著的热效应．从n ＝4能级向低能级跃迁时能放出6种光子，但在可见光范围内的只有2种．15．19世纪50年代人们发现氢原子光谱中1λ＝R ⎪⎭⎫ ⎝⎛221-21n (R 为一常量，n ＝3、4、5…)，物理学家玻尔在他28岁时连续发表三篇论文，成功地解释了氢原子光谱的规律，揭示了光谱线与原子结构的内在联系，玻尔理论是从经典理论向量子理论的一个重要过渡，为量子力学的诞生提供了条件．玻尔既引入量子化的概念，同时又运用了“轨道”等经典物理理论和牛顿力学的规律推导出上述公式．请同学们试用课本知识和以下假设定量做玻尔的推导．(1)绕氢原子核旋转的电子质量为m ，电量为－e ；(2)取离核无限远处的电势能为零，半径r 处电子的电势能为E p ＝－ke 2r(k 为静电力常量)；(3)电子所在的轨道的圆周长与其动量的乘积等于普朗克常量h 的整数倍时，这样的轨道才是电子的可能轨道．解：设氢原子核外电子的速度为v ，可能的轨道半径为r ，则有k e 2r 2＝m v 2r ，E k ＝12mv 2＝ke 22r所以核外电子的总能量为E ＝E k ＋E p ＝－ke 22r由题意知2πrmv ＝nh ，故E ＝－2π2k 2e 4m n 2h 2由玻尔的跃迁理论有h c λ＝E n －E 2 即h c λ＝－2π2k 2e 4m h 2⎪⎭⎫ ⎝⎛2221-1n 1λ＝2m π2k 2e 4ch 3⎪⎭⎫ ⎝⎛221-21n 故巴耳末线系的波长符合公式1λ＝R ⎪⎭⎫ ⎝⎛221-21n .。
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广州市高中物理人教版选修3-5第十八章第4节玻尔的原子模型同步练习
姓名:________ 班级:________ 成绩:________
一、选择题 (共6题；共12分)
1. （2分）(2018·浙江模拟) 下列有关近代物理内容的叙述,正确的是（）
A . 天然放射现象中的射线是原子核外电子跃迁时辐射出的
B . 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大
C . 原子核结合能越大越稳定
D . 一束光照射到某种金属上逸出的光电子的初动能与光照强度成正比
2. （2分）下列说法正确的是（）
A . 玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律
B . 原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C . 在原子核中，核力只能发生在邻近核子之间，且只表现为引力
D . 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量变小
3. （2分） (2017高二下·黄陵期末) 如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠．下列说法正确的是（）
A . 这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短
B . 这群氢原子能发出2种不同频率的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最小
C . 金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60eV
D . 这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应
4. （2分） (2017高二下·钦州港期中) 一个氢原子中的电子从一半径为ra的轨道自发地直接跃迁至另一半径为rb的轨道，已知ra＞rb ，则在此过程中（）
A . 原子发出一系列频率的光子
B . 原子要吸收一系列频率的光子
C . 原子要吸收某一频率的光子
D . 原子要辐射某一频率的光子
5. （2分） (2017高二下·射洪期中) 已知一群氢原子处于量子数n=4的激发态，如图所示．这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光．能量大于或则等于2.60eV的光有（）
A . 一种
B . 二种
C . 三种
D . 四种
6. （2分） (2017高二下·金州期中) 用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子．停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3 ，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②hν3；③h（ν1+ν2）；④h（ν1+ν2+ν3）以上表示式中（）
A . 只有①③正确
B . 只有②正确
C . 只有②③正确
D . 只有④正确
二、多项选择题 (共2题；共6分)
7. （3分） (2019高二下·天津期末) 下列说法正确的是（）
A . 玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律
B . 一个静止的原子核发生α 衰发时，新核与α 粒子的总质量小于原来的原子核的质量
C . 在原子核中，核力只能发生在邻近核子之间，且只表现为引力
D . 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量变小
8. （3分）关于光子的发射与吸收，下列说法正确的是（）
A . 原子从较高能量状态跃迁到较低能量状态时发射光子
B . 原子从较低能量状态跃迁到较高能量状态时发射光子
C . 原子发射光子能量等于两个原子状态的能量差
D . 原子一般吸收能量等于两个能级差值的那些光子
三、填空题 (共2题；共4分)
9. （2分）根据氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3能级的激发态，在向较低能级跃迁的过程中能向外发出三种频率不同的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长________ （填“最长”或“最短”），用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为________ eV ．
10. （2分）人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程．请按要求回答下列问题．
卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献．
请选择其中的两位，指出他们的主要成绩．
①________．②________．
四、计算题 (共2题；共18分)
11. （3分） (2017高二下·宜昌期中) 氢原子的能级图如图所示．原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应．有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属．普朗克常量h=6.63×10﹣34 J•s，
（1）
氢原子向较低能级跃迁时共能发出________种频率的光；
（2）
该金属的逸出功________
（3）
截止频率________（保留一位小数）
12. （15分）在研究原子物理时，科学家们经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力（可忽略不计），而是粒子间的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电量大小都是e=1.60×10﹣19C，电子在第一、二可能轨道运行时，其运动半径分别为r1、r2 ，且r2=4r1 ，其中r1=0.53×10﹣10m．据此试求：
（1）电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能；
（2）当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还须吸收10.2eV的光子，那么氢原子的电势能增加了多少eV？（静电力恒K=9.0×109N•m2/C2）
（3）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，试计算氢原子处于n=2的激发态时，核外电子运动的
等效电流．（保留一位有效数字）（设电子质量为m=0.91×10﹣30kg）？
参考答案一、选择题 (共6题；共12分)
1-1、
2-1、
3-1、
4-1、
5-1、
6-1、
二、多项选择题 (共2题；共6分)
7-1、
8-1、
三、填空题 (共2题；共4分)
9-1、
10-1、
四、计算题 (共2题；共18分)
11-1、
11-2、11-3、
12-1、12-2、12-3、。