2019高中物理 课时提升作业七 第二章 原子结构 2.4 玻尔的原子模型 能级 教科版选修3-5.doc
1课时提升作业课时提升作业 七七 玻尔的原子模型玻尔的原子模型 能级能级(30(30 分钟分钟 5050 分分) )一、选择题一、选择题( (本大题共本大题共 6 6 小题小题, ,每小题每小题 5 5 分分, ,共共 3030 分分) )1.(多选)根据玻尔理论,氢原子中,量子数 n 越大,则下列说法中正确的是( )A.电子的轨道半径越大B.核外电子的速率越大C.氢原子能级的能量越大D.核外电子的电势能越大【解析】选 A、C、D。由玻尔理论和氢原子能级图知量子数越大,则轨道半径及总能量越大,电势能也越大,故 A、C、D 都正确;当轨道半径变大时电场力做负功,动能减小,因此速率越小,故 B 错。2.用紫外线照射一些物质时,会发生荧光效应,即物质发出可见光。这些物质中的原子先后发生两次跃迁,其能量变化分别为 E1和 E2。下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是 ( )A.先向高能级跃迁,再向低能级跃迁,且|E1|E2|C.两次均向高能级跃迁,且|E1|>|E2|D.两次均向低能级跃迁,且|E1|E2|,B 正确。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=-54.4eV,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 eV B.43.2 eVC.51.0 eV D.54.4 eV2【解析】选 B。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 E2-E1=-13.6eV-(-54.4)eV=40.8 eV,选项 A 是可能的。E3-E1=-6.0eV-(-54.4)eV=48.4 eVE4-E1=-3.4eV-(-54.4)eV=51.0eV,选项 C 是可能的。E-E1=0-(-54.4)eV=54.4eV,选项 D 是可能的.所以本题选 B。4.(多选)根据玻尔理论,氢原子核外电子在 n=1 和 n=2 的轨道上运动时,其运动的 ( )A.轨道半径之比为 14B.动能之比为 14C.速度大小之比为 41D.周期之比为 18【解析】选 A、D。玻尔的原子理论表明:氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动,其向心力由原子核对它的库仑引力来提供.因为 rn=n2r1,所以 r1r2=14由=得,电子在某条轨道上运动时,电子运动的动能 Ekn=,则 Ek1Ek2=41电子运动的速度 vn=e得 v1v2=21由电子绕核做圆周运动的周期Tn=得 T1T2=18故选项 A、D 正确。5.(多选)关于氢原子能级的跃迁,下列叙述中正确的是 ( )A.用波长为 60nm 的 X 射线照射,可使处于基态的氢原子电离出自由电子B.用能量为 10.2eV 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 11.0eV 的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D.用能量为 12.5eV 的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态【解析】选 A、B。波长为 60nm 的 X 射线,3光子能量 E=h =6.63×10-34×J=3.32×10-18J=20.75eV氢原子的电离能E=0-(-13.6)eV=13.6eV<E=20.75eV所以可使氢原子电离,A 项正确.据 h=En-Em得,Em1=h+E1=10.2eV+(-13.6)eV=-3.4eVEm2=11.0eV+(-13.6)eV=-2.6eVEm3=12.5eV+(-13.6)eV=-1.1eV只有 Em1=-3.4eV 对应于 n=2 的状态,因电子绕核运动时,吸收光子只能吸收能量恰好为两能级差的光子,所以只有能量为 10.2eV 的光子可使氢原子从基态跃迁到激发态,B 项正确。6.(多选)氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在 1.62eV 到 3.11eV 之间。由此可推知,氢原子 ( )A.从高能级向 n=1 能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B.从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光均为可见光C.从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D.从 n=3 能级向 n=2 能级跃迁时发出的光为可见光【解析】选 A、D。从高能级向 n=1 的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为 10.20eV,不在 1.62eV 到 3.11eV 之间,A 正确.已知可见光子能量在 1.62eV 到 3.11 eV 之间,从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光的能量3.40eV,B 错.从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光只有能量大于 3.11eV 的光的频率才比可见光高,C 错.从 n=3 到 n=2 的过程中释放的光子的能量等于 1.89eV,介于 1.62eV 到 3.11eV 之间,所以是可见光,D 对。二、非选择题二、非选择题( (本大题共本大题共 2 2 小题小题, ,共共 2020 分分) )7.(10 分)氢原子在基态时轨道半径 r1=0.53×10-10m,能量 E1=-13.6eV。求氢原子处于基态4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=9.1×10-31kg)【解析】(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为 v1,则 k=,所以电子动能 Ek1= m=eV=13.6eV。(2)因为 E1=Ek1+Ep1,所以 Ep1=E1-Ek1=-13.6eV-13.6eV=-27.2eV。(3)设用波长 的光照射可使氢原子电离:=0-E1。所以 =-=m=9.14×10-8m。答案:(1)13.6 eV (2)-27.2eV (3)9.14×10-8m【总结提升】氢原子的能级跃迁与电离(1)氢原子从低能级跃迁到高能级需吸收能量,通常吸收能量的方法有两种:一种是用一定能量的光子使氢原子跃迁,光子的能量必须等于两个能级间的能量差;另一种是用一定能量的实物粒子使氢原子跃迁,实物粒子的动能不小于氢原子的两能级差即可。(2)氢原子发生电离时,可以吸收光子,也可以与实物粒子发生碰撞,要使氢原子发生电离,光子的能量及实物粒子的动能均要大于氢原子的电离能。58.(10 分)将氢原子电离,就是从外部给电子以能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。(1)若要使 n=2 激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子?(2)若用波长为 200nm 的紫外线照射氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大?(电子电荷量 e=1.6×10-19C,电子质量 me=0.91×10-30kg)【解题指南】解答本题需明确以下两点:(1)电离是指使激发态的原子的核外电子跃迁到 n=的轨道,氢原子电离吸收的能量最小值等于电离能。(2)电离后电子的动能等于吸收的能量减去电离能后剩下的能量。【解析】(1)n=2 时,E2=eV=-3.4eV。所谓电离,就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到 n=的轨道,n=时,E=0。所以,要使处于 n=2 激发态的原子电离,电离能为 E=E-E2=3.4eV,=Hz=8.21×1014Hz。(2)波长为 200nm 的紫外线一个光子所具有的能量E0=h=h =6.63×10-34×J=9.945×10-19J,电离能 E=3.4×1.6×10-19J=5.44×10-19J,由能量守恒 h-E= mv2,代入数值解得 v=106m/s.6答案:(1)8.21×1014Hz (2)106m/s
