课时跟踪检测(十四) 玻尔原子模型（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版 福建专用）

课时跟踪检测(十四)　玻尔原子模型 (网阅作业，选择题请在答题区内作答) 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.玻尔对前人的原子模型做了改进，提出了一些假设，其中的一个假设是 (　　) A.整个原子是电中性的 B.电子在原子核外运动 C.正电荷集中在原子中心的原子核上 D.电子仅能在一些半径为特定值的轨道上运行 2.(2025·泉州高二检测)一个氢原子中的电子从一个半径为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.原子辐射一系列频率的光子 B.原子吸收一系列频率的光子 C.原子吸收某一频率的光子 D.原子辐射某一频率的光子 3.在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末系。若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出不同频率的谱线的条数是 (　　) A.2　　　　　　　　　　 B.5 C.4 D.6 4.(2024·安徽高考)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。如图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有 (　　) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 5.国家航天局发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取的太阳Hα谱线精细结构。Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，其对应的能级跃迁过程为 (　　) A.从∞跃迁到n=2 B.从n=5跃迁到n=2 C.从n=4跃迁到n=2 D.从n=3跃迁到n=2 6.铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，元电荷e=1.60×10-19C) (　　) A.103Hz B.106Hz C.109Hz D.1012Hz 7.(2025·甘肃高考)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He+离子相对基态的能级图(设基态能量为0)如图所示。用电子碰撞He+离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为50 eV，则He+离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为 (　　) A.n=4→n=3能级 B.n=4→n=2能级 C.n=3→n=2能级 D.n=3→n=1能级 8.(2025·漳州高二质检)有些金属原子受激后，从某激发态跃迁回基态时，会发出特定颜色的光。图甲所示为钠原子和锂原子分别从激发态跃迁回基态的能量差值，钠原子发出频率为5.09×1014 Hz的黄光，可见光谱如图乙所示。锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为 (　　) A.红色 B.橙色 C.绿色 D.蓝色 9.(2024·重庆高考)(双选)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n=3和n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线(如图)，则 (　　) A.Hα的波长比Hβ的小 B.Hα的频率比Hβ的小 C.Hβ对应的光子能量为3.4 eV D.Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 10.(2025·厦门高二检测)一群处在量子数n=4的激发态中的氢原子，在发光的过程中，下列说法正确的是 (　　) A.频率最高的光是从n=4向n=3跃迁时产生的 B.波长最短的光是从n=4向n=3跃迁时产生的 C.氢原子的能量增加，电子的动能减小 D.氢原子的能量减小，电子的动能增大 11.核磁共振成像(缩写为MRI)是一种人体不接触放射线，可进行人体多部位检查的医疗影像技术。基本原理是：外来电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，去掉外来电磁波后，吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号。关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的是 (　　) A.电磁波的频率越高具有的能量越低 B.吸收了电磁波的氢原子处于的状态叫基态 C.氢原子吸收的电磁波与释放的电磁波频率不相等 D.氢原子只能吸收某些特定频率的电磁波 12.玻尔为了解释氢原子光谱的规律，提出了玻尔原子理论，成功地解释了氢原子光谱，但在解释除氢原子以外的其他原子光谱时就遇到了困难，究其原因，是在其理论中过多地保留了经典电磁理论。如认为电子绕原子核做匀速圆周运动，库仑引力提供向心力就属于经典电磁理论。根据玻尔的这一观点，以及氢原子的能量量子化和轨道量子化，并参考氢原子的能级图，已知氢原子的核外电子绕核运动的轨道半径间的关系是rn=n2r1，下列判断正确的是 (　　) A.电子在n=1和n=3的轨道上运动的周期之比是1∶9 B.电子在n=1和n=3的轨道上运动的动能之比是3∶1 C.若氢原子核外电子的基态动能大小是13.6 eV，则氢原子在基态时的电势能是-27.2 eV D.氢原子从n=1跃迁到n=3的过程中，电势能的增加量等于动能的减少量 13.(12分)氢原子基态能量E1=-13.6 eV，电子绕原子核做圆周运动的半径r1=0.53×10-10 m。求氢原子处于n=4激发态时： (1)原子系统具有的能量；(3分) (2)电子在n=4轨道上运动的动能；(已知能量关系En=E1，半径关系rn=n2r1，k=9.0×109 N·m2/C2，e=1.6×10-19 C，结果保留三位有效数字)(6分) (3)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?(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)(3分) 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(十四) 1.选D　玻尔原子理论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，玻尔理论认为电子绕核运动，不向外辐射能量，处于定态，能级间跃迁时辐射或吸收光子能量等于两能级间的能量差，故D正确，A、B、C错误。 2.选D　由于ra>rb，可知ra轨道能级高，电子从高能级向低能级跃迁，原子会辐射能量，题目中为一个氢原子，故只能辐射某一特定频率的光子，即轨道能量差为定值，如果是一群氢原子从高能级跃迁至低能级，则可能出现多个频率的光子，故选D。 3.选D　一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，即是从n=3、n=4能级跃迁到n=2能级，故电子的最高能级应该是n=4的能级，这群氢原子自发跃迁时最多能发出=6条不同频率的谱线。 4.选B　大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的光有=3种，辐射出光子的能量分别为ΔE1=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，ΔE2=E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV，ΔE3=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV，其中ΔE1>3.11 eV，ΔE2<3.11 eV，ΔE3>3.11 eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种。故选B。 5.选D　Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，根据ν=，可知Hα是氢原子巴耳末系中频率最小的谱线，根据氢原子的能级图，利用玻尔理论得hν=En-E2，可见能级差越小，频率越低，波长越长，故Hα对应的能级跃迁过程为从n=3跃迁到n=2。 6.选C　铯原子钟利用的两能级的能量差量级对应的能量为E=10-5eV=10-5×1.6×10-19J=1.6×10-24J，由光子能量的表达式E=hν可得，跃迁发射的光子的频率为ν==Hz≈2.4×109Hz，跃迁发射的光子的频率量级为109Hz。 7.选C　根据题意可知，用能量为50 eV的电子碰撞He+离子，可使He+离子跃迁到n=3能级和n=2能级，由ΔE=Em-En=hν=h可知，He+离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为n=3→n=2能级，故选C。 8.选A　根据题意可知，钠原子从激发态跃迁回基态有ENa=hνNa，锂原子从激发态跃迁回基态有ELi=hνLi，联立可得νLi=νNa=×5.09×1014 Hz≈4.48×1014Hz，根据题图乙可知，锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为红色，故选A。 9.选BD　氢原子n=3与n=2的能级差小于n=4与n=2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误，B正确；Hβ对应的光子能量为E=(-0.85)eV-(-3.40)eV=2.55 eV，故C错误；氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量E'=(-3.40)eV-(-13.6)eV=10.2 eV，Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。 10.选D　由玻尔理论可知，从n=4向n=3跃迁时产生的光子的能量最小，由ε=hν=可知，光的频率最小，波长最长，A、B错误；氢原子向低能级跃迁后，即在发光的过程中，氢原子的能量减小，轨道半径减小，由库仑定律和牛顿第二定律可得=m，解得v=，可知核外电子的速度增大，动能增大，C错误，D正确。 11.选D　电磁波的频率越高具有的能量越高，A错误；吸收了电磁波的氢原子处于的状态叫激发态，B错误；氢原子吸收的电磁波与释放的电磁波频率是相等的，从而形成核磁共振信号，C错误；根据玻尔理论可知，氢原子只能吸收某些特定频率的电磁波然后才能发生跃迁，最后以电磁波的形式释放出来，D正确。 12.选C　核外电子绕核运动时，库仑力提供向心力，有k=mrn=m，解得Tn=∝，Ekn=m=∝，又因为rn=n2r1，所以电子在n=1和n=3的轨道上运动的周期之比为===，动能之比为==，故A、B错误；氢原子核外电子在基态时的动能与电势能之和为-13.6 eV，所以此时若电子的动能为13.6 eV，则电势能为-27.2 eV，故C正确；根据上述分析可知，氢原子从n=1跃迁到n=3的过程中，动能减小，而总能量增大，所以电势能的增加量大于动能的减少量，故D错误。 13.解析:(1)由En=E1得，E4==-0.85 eV。 (2)由rn=n2r1，得r4=16r1， 由圆周运动知识得 k=m，电子的动能Ek4=mv2== eV≈0.85 eV。 (3)要使处于n=2轨道的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为hν=0-，解得ν≈8.21×1014 Hz。 答案:(1)-0.85 eV　(2)0.85 eV　(3)8.21×1014 Hz $