课后提升练（13）玻尔原子模型（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

课后提升练(十三)　玻尔原子模型 [对应学生用书P158] 1．一个氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级，也就是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，该原子(　　) A．吸收光子，能量增大　　　B．吸收光子，能量减小 C．放出光子，能量增大 D．放出光子，能量减小 A　解析：氢原子从低能级向高能级跃迁时，吸收光子，能量增大，故选A。 2．(2022·河南濮阳高二期末)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到另一半径为rb的轨道，已知ra>rb，则在此过程中(　　) A．原子要放出某一频率的光子 B．原子要吸收某一频率的光子 C．原子可能要放出一系列频率的光子 D．原子可能要吸收一系列频率的光子 A　解析：根据题意有ra>rb则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到另一半径为rb的轨道，能量减小，向外辐射光子，由于能级差固定，则只能放出某一频率的光子，故B、C、D错误，A正确。 3．(2021·河北邢台高二检测)原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁。原子的跃迁伴随着能量的变化。一个氢原子从n＝2能级跃迁到n＝5能级的过程中，下列说法正确的是(　　) A．该氢原子吸收光子，能量增加，电子的动能减少，电势能增加 B．该氢原子吸收光子，能量减少，电子的动能减少，电势能减少 C．该氢原子放出光子，能量增加，电子的动能增加，电势能增加 D．该氢原子放出光子，能量减少，电子的动能增加，电势能减少 A　解析：一个氢原子从n＝2能级跃迁到n＝5能级，该氢原子吸收光子，能量增加，轨道半径变大，库仑力做负功，电势能增加，动能减小，故选A。 4．(2022·甘肃民乐第一中学高二期中)图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a 是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子(　　) A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光 B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光 C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光 D．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时的辐射光 B　解析：氢原子从高能级向低能级跃迁，能量以光子的形式向外辐射，根据c＝λν，可知两种谱线的频率大小关系为νa<νb，所以两种光子的能量关系为εa＝hνa<εb＝hνb，根据题意可知εa＝hνa＝E4－E2，因为a和b是邻近的谱线，所以只有从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射的光子能量大于a光的光子能量且与a光的光子能量最接近，A、C、D错误，B正确。 5. (2022·湖南益阳平高学校高二期末)氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.61～3.10 eV，下列说法正确的是(　　) A．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能同时发出6种不同频率的光 B．大量处于n＝3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 C．处于n＝1能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 D．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 D　解析：一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出不同频率的光子数为N＝n－1＝3，A错误；大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出不同频率的光子数为C32＝3，对应光子的能量分别为12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV，其中只有一种属于可见光，B错误；吸收光子的能量必须等于两个能级的能量差，才能向高能级跃迁，要使处于n＝1能级的氢原子要发生电离，需要吸收的光子能量至少为13.6 eV，C错误；大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光子能量均小于1.51 eV，属于红外线，故具有显著的热效应，D正确。 6. (2022·青海模拟预测)氢原子能级图如图所示，大量处于基态的氢原子被光子能量为E的光照射后处于激发态，这些氢原子向低能级跃迁时共产生六种不同频率的光。已知可见光光子的能量范围约为1.62～3.11 eV。则根据玻尔理论可知(　　) A．入射光子的能量E＝12.75 eV B．电子在低能级的动能小于其在高能级的动能 C．六种不同频率的光中有三种是可见光 D．氢原子向低能级跃迁时，核外电子远离原子核 A　解析：大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时共产生六种不同频率的光，由于C42＝6，可知氢原子处于n＝4能级，则入射光子能量E＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.60 eV)＝12.75 eV，A正确；氢原子的核外电子由较低能级跃迁到较高能级时，根据＝可得Ek＝mv2＝，故轨道半径越小，动能减大，即电子在低能级的动能大于其在高能级的动能，B错误；可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV，满足此范围的只有n＝4到n＝2和n＝3到n＝2，所以有2种不同频率的可见光，C错误；根据玻尔原子模型可知，处于n＝1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动，所以氢原子向低能级跃迁时，核外电子靠近原子核，D错误。 7. (多选)(2022·广东梅州高二期末)光谱分析仪能够灵敏、迅速地根据物质的光谱来鉴别物质，及确定它的化学组成和相对含量。如图所示的是氢原子的能级示意图，则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征，下列说法中正确的是(　　) A．大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出6种不同频率的光子 B．大量处于n＝3能级的氢原子吸收能量为0.9 eV的光子可以跃迁到n＝4能级 C．处于基态的氢原子吸收能量为14 eV的光子可以发生电离 D．氢原子发射光谱属于连续光谱 AC　解析：大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出＝6，可以辐射出6种不同频率的光子，A正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝4能级ΔE＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，所以该光子不能被吸收，B错误；处于基态的氢原子吸收能量为14 eV的光子可以发生电离，剩余的能量变为光电子的初动能，C正确；氢原子的轨道是不连续的，发射的光子的能量值是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，D错误。 8. (多选)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示。下列说法正确的是(　　) A．用10 eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁 B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子 C．现用光子能量介于10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种 D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的能量之比为97∶255 BC　解析：处于基态的氢原子，在照射光中吸收10.2 eV的光子能量可以跃迁到n＝2能级，吸收－1.51 eV－(－13.6) eV＝12.09 eV的光子能量可以跃迁到n＝3能级，吸收－0.85 eV－(－13.6) eV＝12.75 eV的光子能量可以跃迁到n＝4能级，可知照射光中有三种频率的光子被吸收，故C正确，A错误；大量处于n能级激发态的氢原子能发出Cn2种不同频率的光子，则大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射C42＝6种不同频率的光子，故B正确；E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55 eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97 eV，光子a与光子b的能量之比为255∶97，故D错误。 9．将氢原子电离，就是从外部给电子能量，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)若要使处于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200 nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e＝1.6×10-19 C，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，电子质量 me＝9.1×10-31 kg) 答案：(1)8.21×1014 Hz　(2)9.95×105 m/s 解析：(1)n＝2时，E2＝－ eV＝－3.4 eV 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 ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV ν＝＝ Hz≈8.21×1014 Hz。 (2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量为 E0＝hν＝6.63×10-34× J＝9.945×10-19 J 电离能ΔE＝3.4×1.6×10-19 J＝5.44×10-19 J 由能量守恒与转化得E0－ΔE＝mev2 代入数值解得v≈9.95×105 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $$