4. 玻尔的原子模型 能级（分层作业）物理教科版选择性必修第三册

第4.4课 玻尔的原子模型 能级 ID： 一、单选题 1．关于玻尔的氢原子模型，下列说法正确的是（    ） A．按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时向外辐射电磁波 B．电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁到高能级 C．原子只能处于一系列不连续的能量状态中，其中“基态”的原子能量最大 D．玻尔的氢原子模型彻底解决了卢瑟福原子结构模型的缺陷，原子结构从此不再神秘 2．核能的利用离不开人类对微观世界的不断探索。下图表示了科学家对原子认识的演变史，下列说法正确的是（　　） A．德布罗意基于电子的发现事实建构了枣糕模型 B．卢瑟福建构的行星模型（核式结构模型）不仅揭示了原子内存在原子核而且揭示了原子核的组成结构 C．玻尔基于行星模型（核式结构模型）和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广 D．基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学研究价值 3．极紫外线光刻机又通常被称为EUV光刻机，在光刻机领域犹如王冠上的明珠，是最尖端的技术。普朗克常量，光在真空中的速度为，。某种光刻机，使用434纳米光源，如果这种光由氢原子跃迁产生，则下列可能的跃迁方式为（   ） A．由能级跃迁到基态 B．由能级跃迁到基态 C．由能级跃迁到能级 D．由能级跃迁到能级 4．我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳Hα波段光谱成像的空间观测。氢原子由n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时发出的光，对应的谱线为可见光区的四条谱线，分别为Hα、Hβ、Hγ、Hδ，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．Hα光的波长小于Hβ光的波长 B．Hα光子的能量小于Hβ光子的能量 C．Hγ对应的光子能量为0.54eV D．Hδ光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 5．氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 二、多选题 6．关于光子的发射和吸收过程，下列说法中正确的是（　　） 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．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为v，则其发光的频率也是v C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，电子的电势能增加 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 7．下列有关氢原子光谱的说法正确的是（　　） A．氢原子的吸收光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 8．依据玻尔原子理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径及相应的能量，从而得到氢原子的能级图，氢原子的部分能级结构如图，已知可见光的光子能量在1.6eV~3.1eV之间，下列说法正确的是（　　） A．玻尔理论可以定量解释所有原子的光谱现象 B．氢原子跃迁能辐射出红外线、可见光、紫外线 C．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为1l.34eV的金属，不能发生光电效应 D．一群处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁，辐射的频率最大的光子是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的 三、解答题 9．氢原子的能级图如图所示。一束光长时间照射容器中大量处于n = 3能级的氢原子，氢原子吸收光子后发出6种频率的光。 （1）求入射光子的能量； （2）氢原子向n = 2能级跃迁，可以发出可见光，求这6种频率的光中可见光光子的最大能量； （3）发出的光使得部分氢原子发生了电离，求电离后电子的最大动能。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4.4课 玻尔的原子模型 能级 ID： 一、单选题 1．关于玻尔的氢原子模型，下列说法正确的是（    ） A．按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时向外辐射电磁波 B．电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁到高能级 C．原子只能处于一系列不连续的能量状态中，其中“基态”的原子能量最大 D．玻尔的氢原子模型彻底解决了卢瑟福原子结构模型的缺陷，原子结构从此不再神秘 【答案】B 【详解】A．按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时不会向外辐射电磁波，故A错误； B．根据频率条件（也称辐射条件） 可知电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁到高能级，故B正确； C．原子只能处于一系列不连续的能量状态中，其中“基态”的原子能量最低，故C错误； D．玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量，来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难，但没有解决卢瑟福原子模型在其它方面的困难，故D错误。 故选B。 2．核能的利用离不开人类对微观世界的不断探索。下图表示了科学家对原子认识的演变史，下列说法正确的是（　　） A．德布罗意基于电子的发现事实建构了枣糕模型 B．卢瑟福建构的行星模型（核式结构模型）不仅揭示了原子内存在原子核而且揭示了原子核的组成结构 C．玻尔基于行星模型（核式结构模型）和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广 D．基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学研究价值 【答案】C 【详解】A．汤姆孙基于道尔顿的实心小球模型和电子的发现事实建构了枣糕模型，也叫西瓜模型，故A错误； B．卢瑟福建构的行星模型揭示了原子内存在原子核，但是并没有揭示原子核内部的组成结构，故B错误； C．玻尔基于行星模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广，该模型对于氢原子以外的原子不成立，故C正确； D．基于量子理论建构的电子云模型并没有完全否定玻尔模型的正确性及其科学研究价值，故D错误。 故选C。 3．极紫外线光刻机又通常被称为EUV光刻机，在光刻机领域犹如王冠上的明珠，是最尖端的技术。普朗克常量，光在真空中的速度为，。某种光刻机，使用434纳米光源，如果这种光由氢原子跃迁产生，则下列可能的跃迁方式为（   ） A．由能级跃迁到基态 B．由能级跃迁到基态 C．由能级跃迁到能级 D．由能级跃迁到能级 【答案】D 【详解】A．根据玻尔理论得辐射出的光子能量 当时，可计算得 由能级跃迁到基态，，故A错误； B．由能级跃迁到基态，，故B错误； C．由能级跃迁到能级，，故C错误； D．由能级跃迁到能级，，故D正确。 故选D。 4．我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳Hα波段光谱成像的空间观测。氢原子由n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时发出的光，对应的谱线为可见光区的四条谱线，分别为Hα、Hβ、Hγ、Hδ，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．Hα光的波长小于Hβ光的波长 B．Hα光子的能量小于Hβ光子的能量 C．Hγ对应的光子能量为0.54eV D．Hδ光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 【答案】B 【详解】AB．Hα光对应的能级差小于Hβ光对应的能级差，可知Hα光的频率小于Hβ光的频率，则Hα光的波长大于Hβ光的波长，根据，可知Hα光子的能量小于Hβ光子的能量，选项A错误，B正确； C．Hγ对应的光子能量为EHr=(-0.54eV)-(-3.4eV)=2.86eV 选项C错误； D．Hδ光在介质中传播时频率不变，即Hδ光在玻璃中传播时的频率等于它在空气中传播时的频率，选项D错误。 故选B。 5．氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 【答案】B 【详解】A．这群氢原子最多可能辐射种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波光子能量最大，光子频率最大，根据光子能量 可知光子能量越大，波长越短，故从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短，故B正确； C．根据玻尔理论可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子能量大，结合B选项分析可知，光子能量越大，频率越大，故从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率高，故C错误； D．在能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离，故D错误。 故选B。 二、多选题 6．关于光子的发射和吸收过程，下列说法中正确的是（　　） 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．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为v，则其发光的频率也是v C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，电子的电势能增加 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 【答案】CD 【详解】A．原子从基态跃迁到激发态要吸收光子，吸收的光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差，A错误； B．电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，B错误； C．原子吸收光子可从低能级跃迁到高能级，该过程电子的动能变小，电势能增加，总能量增加，C正确； D．根据玻尔理论可知，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，D正确。 故选CD。 7．下列有关氢原子光谱的说法正确的是（　　） A．氢原子的吸收光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 【答案】BC 【详解】AB．由于氢原子发射（或吸收）的光子的能量 所以发射（或吸收）的光子的能量值是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，A错误，B正确； C．由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级 故氢原子的能级是不连续的，即是分立的，C正确； D．当氢原子从较高轨道第能级跃迁到较低轨道第能级时，发射的光子的能量为 显然的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，D错误； 故选BC。 8．依据玻尔原子理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径及相应的能量，从而得到氢原子的能级图，氢原子的部分能级结构如图，已知可见光的光子能量在1.6eV~3.1eV之间，下列说法正确的是（　　） A．玻尔理论可以定量解释所有原子的光谱现象 B．氢原子跃迁能辐射出红外线、可见光、紫外线 C．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为1l.34eV的金属，不能发生光电效应 D．一群处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁，辐射的频率最大的光子是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的 【答案】BCD 【详解】A．玻尔理论只能定量解释氢原子的光谱现象，故A错误； B．根据能级图以及电磁波谱可知氢原子跃迁辐射出的光子能量可能在红外线、可见光或紫外线光子的能量范围内，故B正确。 C．n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为 所以用该光照射逸出功为1l.34eV的金属，不能发生光电效应，故C正确； D．一群处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁，辐射的频率最大的光子是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的，故D正确。 故选BCD。 三、解答题 9．氢原子的能级图如图所示。一束光长时间照射容器中大量处于n = 3能级的氢原子，氢原子吸收光子后发出6种频率的光。 （1）求入射光子的能量； （2）氢原子向n = 2能级跃迁，可以发出可见光，求这6种频率的光中可见光光子的最大能量； （3）发出的光使得部分氢原子发生了电离，求电离后电子的最大动能。 【答案】（1）0.66eV；（2）2.55eV；（3）11.9eV 【详解】（1）由 可知大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁能发出6种频率的光，所以n = 3能级的氢原子吸收入射光子的能量跃迁到n=4能级，则入射光子的能量 （2）氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁过程中发出的光子能量为 -0.85eV-(-1.51eV)=0.66eV 氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁过程中发出的光子能量为 -0.85eV -（-3.4eV）=2.55eV 氢原子从n=4能级向n=1能级跃迁过程中发出的光子能量为 -0.85eV -（-13.6eV）=12.75eV 氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时，发出的光子能量 -1.51 eV -（-3.40eV）=1.89eV 氢原子从n=3能级向n=1能级跃迁时，发出的光子能量 -1.51 eV -（-13.6eV）=12.09eV 氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时，发出的光子能量 -3.40 eV -（-13.6eV）=10.20eV 可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，这6种频率的光中可见光光子的最大能量是2.55eV。 （3）发出的这6种频率的光，最大能量是12.75eV，氢原子发生电离后电子的最大动能 / 学科网（北京）股份有限公司 $$