2016-2017学年高中物理第3章原子结构之谜第4节原子的能级结构学业分层测评粤教版选修

原子的能级结构 (建议用时：45分钟)学业达标1根据玻尔理论，以下说法正确的是 ()A电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量 C原子内电子的可能轨道是不连续的D原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差E原子能级跃迁时，辐射或吸收光的能量取决于初始状态的能量【解析】根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故选项A错误，选项B正确玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，选项C正确原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个轨道的能量差，故选项D正确、E错误【答案】BCD2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En的定态向低能级m跃迁，则氢原子要辐射的光子能量为hEnEmB电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为，则其发光的频率也是C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到另一半径为rb的轨道，已知ra>rb，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E氢原子放出光子后，将从高能级向低能级跃迁【解析】原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，故A、E对；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错【答案】ACE3一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射了1、2、3三种频率的光子，且123，则()A被氢原子吸收的光子的能量为h1B被氢原子吸收的光子的能量为h2C123D312Eh1h2h3【解析】氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子，说明氢原子从基态跃迁到了第三能级态(如图所示)，在第三能级态不稳定，又向低能级跃进，发出光子，其中从第三能级跃迁到第一能级的光子能量最大，为h1，从第二能级跃迁到第一能级的光子能量比从第三能级跃迁到第二能级的光子能量大，由能量守恒可知，氢原子一定是吸收了能量为h1的光子，且关系式h1h2h3，123存在【答案】ACE4氢原子的能级如图344所示，已知可见光的光子能量范围约为1.623.11 eV.下列说法正确的是()图344A处于n3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n3能级跃迁时，可能发出可见光C大量处于n4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一个处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光E一个处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出2种不同频率的光子【解析】由于E31.51 eV，紫外线光子的能量大于可见光光子的能量，即E紫EE31.51 eV，可以使氢原子电离，A正确；大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，最大能量为1.51 eV，即辐射出光子的能量最大为1.51 eV，小于可见光光子的能量，B错误；n4时跃迁发出光的频率数为C6种，C正确；一个处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出(31)2种不同频率的光，D错误，E正确【答案】ACE5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电子的_【解析】根据玻尔理论，电子绕核在不同轨道上做圆周运动，库仑力提供向心力，故电子的能量指电子的总能量，包括动能和电势能【答案】电势能与动能之和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，辐射出波长为的光以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，E等于_【解析】释放的光子能量为hh，所以EEhEh.【答案】Eh7氢原子部分能级的示意图如图345所示，不同色光的光子能量如下表所示：色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(eV)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10图345处于某激发态的氢原子，发射的光谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为_【解析】由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.613.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E10.85 eV(3.40) eV2.55 eV，即蓝靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E21.51 eV(3.40) eV1.89 eV，即红光【答案】红、蓝靛能力提升8氢原子能级图如图346所示，a，b，c分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和a、b、c，若a光恰能使某金属产生光电效应，则()图346AabcB.CEbEaEcDc光也能使该金属产生光电效应Eb光一定能使该金属发生光电效应【解析】EaE2E1，EbE3E1，EcE3E2，故EbEaEc，C项正确；又因为Ehh，故，A项错误，B项正确；a光恰能使某金属发生光电效应，而EaEb，Ea>Ec.故D项错误，E项正确【答案】BCE9根据玻尔原子结构理论，氦离子(He)的能级图如图347所示电子处在n3轨道上比处在n5轨道上离氦核的距离_(选填“近”或“远”)当大量He处在n4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条图347【解析】由玻尔理论知，能级越低，电子的轨道半径越小，电子离核越近；当大量的氦离子处在n4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线条数为C6.【答案】近610氢原子第n能级的能量为En，其中E1为基态能量当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为2，则_.【解析】根据En可得h1，h2E1，两式联立解得.【答案】11氢原子处于基态时，原子的能量为E113.6 eV.问：(1)氢原子在n4的定态上时，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. 【导学号：78220039】【解析】(1)原子处于n1的定态，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，而跃迁的方式多种多样，当氢原子从n4的定态向基态跃迁时，可释放出6种不同频率的光子(2)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，则hEE113.6 eV2.1761018 J即 Hz3.281015 Hz.【答案】(1)6种(2)3.281015 Hz12已知氢原子的基态能量为13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.531010 m，电子质量me9.11031 kg，电荷量为1.61019 C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和原子的电势能各多大？ 【导学号：78220040】【解析】氢原子能量E3E11.51 eV电子在第三轨道时半径为r3n2r132r19r1电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供，所以由可得电子动能为Ek3mev eV1.51 eV由于E3Ek3Ep3，故原子的电势能为Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV.【答案】1.51 eV1.51 eV3.02 eV5