《高中物理 第3章 原子世界探秘 3_3 量子論視野下的原子模型學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第3章 原子世界探秘 3_3 量子論視野下的原子模型學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版選修3-5（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

3.3 量子論視野下的原子模型 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.關(guān)于玻爾的原子模型，下述說(shuō)法中正確的有(　　) A.它徹底否定了經(jīng)典的電磁理論 B.它發(fā)展了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō) C.它完全拋棄了經(jīng)典的電磁理論 D.它引入了普朗克的量子理論 E.它保留了一些經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典的電磁理論 【解析】　原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的種種矛盾說(shuō)明，經(jīng)典電磁理論已不適用于原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量子化的概念，提出了量子化的原子模型；但在玻爾的原子模型中仍然認(rèn)為原子中有一很小的原子核，電子在核外繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電子受到的庫(kù)侖力提供向心力，并沒(méi)有完全拋棄經(jīng)典的電磁理論. 【答案】　BDE 2.下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，正確的說(shuō)法是(　　) A.原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量 B.原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量 C.原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子 D.原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的 E.原子從高能級(jí)態(tài)躍遷到另一低能級(jí)態(tài)時(shí)，一定要輻射光子，但光子的頻率不固定 【解析】　根據(jù)玻爾原子理論可以判定選項(xiàng)A、B、D均正確；原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，可能輻射一定頻率的光子，也可能吸收一定頻率的光子，故選項(xiàng)C不正確；原子從高能級(jí)態(tài)躍遷到另一低能級(jí)態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子，E錯(cuò)誤. 【答案】　ABD 3.設(shè)氫原子由n＝3的狀態(tài)向n＝2的狀態(tài)躍遷時(shí)放出能量為E、頻率為ν的光子.則氫原子(　　) 圖332 A.躍遷時(shí)可以放出或吸收能量為任意值的光子 B.由n＝2的狀態(tài)向n＝1的狀態(tài)躍遷時(shí)放出光子的能量大于E C.由n＝2的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時(shí)吸收光子的能量等于E D.由n＝4的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時(shí)放出光子的頻率大于ν E.由n＝4的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時(shí)放出光子的頻率一定小于ν 【解析】　原子躍遷時(shí)可以放出或吸收能量為特定值的光子，A錯(cuò)；由n＝2的狀態(tài)向n＝1的狀態(tài)躍遷時(shí)，能量比由n＝3的狀態(tài)向n＝2的狀態(tài)躍遷時(shí)要大，所以放出光子的能量大于E，B項(xiàng)正確；由n＝2的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時(shí)吸收光子的能量等于由n＝3的狀態(tài)向n＝2的狀態(tài)躍遷時(shí)放出的能量E，C項(xiàng)正確；由n＝4的狀態(tài)向n＝3的狀態(tài)躍遷時(shí)放出光子的能量較小，所以頻率小于ν，D項(xiàng)錯(cuò)，E項(xiàng)正確. 【答案】　BCE 4.已知?dú)湓拥哪芗?jí)圖如圖333所示，現(xiàn)用光子能量介于10～12.9 eV范圍內(nèi)的光去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67080030】 圖333 A.在照射光中可能被吸收的光子能量有無(wú)數(shù)種 B.在照射光中可能被吸收的光子能量只有3種 C.照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射不同波長(zhǎng)的光有6種 D.照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射不同波長(zhǎng)的光有3種 E.照射后觀測(cè)到氫原子發(fā)射的光中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光是由n＝4向n＝3躍遷時(shí)發(fā)出的 【解析】　根據(jù)躍遷規(guī)律hν＝Em－En和能級(jí)圖，可知A錯(cuò)，B對(duì)；氫原子吸收光子后能躍遷到最高為n＝4的能級(jí)，能發(fā)射的光子的波長(zhǎng)有C＝6種，故C對(duì)，D錯(cuò)；氫原子由n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)發(fā)射出的光的頻率最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故E正確. 【答案】　BCE 5.用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為ν1、ν2、ν3，由此可知，開(kāi)始用來(lái)照射容器的單色光的光子能量可以表示為_(kāi)_______或________. 【解析】　氫原子吸收光子能向外輻射三種不同頻率的光子，說(shuō)明其吸收光子后從基態(tài)躍遷到第三能級(jí)，在第三能級(jí)不穩(wěn)定，又向較低能級(jí)躍遷，發(fā)出光子.其中從第三能級(jí)躍遷到基態(tài)的光子能量最大為hν3，所以氫原子吸收的光子能量應(yīng)為E＝hν3，且關(guān)系式hν3＝hν1＋hν2成立. 【答案】　hν3　hν1＋hν2 6.氫原子的能級(jí)圖如圖334所示.某金屬的極限波長(zhǎng)恰等于氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)所發(fā)出的光的波長(zhǎng).現(xiàn)在用氫原子由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光去照射，求從該金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能是多少電子伏？ 圖334 【解析】　設(shè)氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)所發(fā)出的光子波長(zhǎng)為λ0，由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)所發(fā)出的光子波長(zhǎng)為λ，則E4－E2＝h，并且逸出功W0＝h，E2－E1＝h，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電方程Ek＝hν－W0得，光子的最大初動(dòng)能為Ek＝h－h(huán)＝hc＝hc＝2E2－E1－E4＝7.65 eV. 【答案】　7.65 eV 7.已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑為r1＝0.52810－10 m，量子數(shù)為n的能級(jí)值為En＝－ eV. (1)求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能； (2)有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài).畫(huà)出能級(jí)圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線(xiàn)； (3)計(jì)算這幾條光譜線(xiàn)中波長(zhǎng)最短的一條的波長(zhǎng). (其中靜電力常量k＝9.0109 Nm2/C2，電子電量e＝1.610－19 C，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，真空中光速c＝3.0108 m/s) 【解析】　(1)設(shè)電子的質(zhì)量為m，電子在基態(tài)軌道上的速率為v1，根據(jù)牛頓第二定律和庫(kù)侖定律有m＝，所以Ek＝mv＝＝ J ＝2.1810－18 J＝13.6 eV. (2)當(dāng)氫原子從量子數(shù)n＝3的能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，可以得到3條光譜線(xiàn)，如圖所示. (3)與波長(zhǎng)最短的一條光譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)的能級(jí)差為E3－E1. λ＝＝ m ＝1.0310－7 m. 【答案】　(1)13.6 eV (2)見(jiàn)解析 (3)1.0310－7 m [能力提升] 8.如圖335為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，則氫原子(　　) 圖335 A.從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng) B.從n＝5能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)比從n＝5能級(jí)躍遷到n＝4能級(jí)輻射出電磁波的速度大 C.處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的 D.從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子一定向外放出能量 E.處于n＝5能級(jí)的一群原子躍遷時(shí)，最多可以發(fā)出6種不同頻率的光子 【解析】　根據(jù)ΔE＝hν，ν＝，可知ΔE＝hν，λ＝＝，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)放出能量小，所以從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確；電磁波的速度是光速，與電磁波的波長(zhǎng)、頻率無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率不相同，C正確；從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子一定向外放出能量，D正確；處于n＝5能級(jí)的一群原子躍遷時(shí)，最多可以發(fā)出10種不同頻率的光子，E項(xiàng)錯(cuò)誤. 【答案】　ACD 9.氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖336所示，不同色光的光子能量如下表所示： 圖336 色光 紅 橙 黃 綠 藍(lán)—靛 紫 光子能量 范圍(eV) 1.61～ 2.00 2.00～ 2.07 2.07～ 2.14 2.14～ 2.53 2.53～ 2.76 2.76～ 3.10 處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線(xiàn)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為_(kāi)_______、________. 【解析】　由七種色光的光子的不同能量可知，可見(jiàn)光光子的能量范圍在1.61～3.10 eV，故可能是由第4能級(jí)向第2能級(jí)躍遷過(guò)程中所輻射的光子，ΔE1＝－0.85－(－3.40) eV＝2.55 eV，即藍(lán)—靛光；也可能是氫原子由第3能級(jí)向第2能級(jí)躍遷過(guò)程中所輻射的光子，ΔE2＝－1.51－(－3.40) eV＝1.89 eV，即紅光. 【答案】　紅　藍(lán)—靛 10.原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級(jí)躍遷(在碰撞中，動(dòng)能損失最大的是(完全非彈性碰撞).一個(gè)具有13.6 eV動(dòng)能、處于基態(tài)的氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對(duì)心正碰，設(shè)碰撞中損失的能量全部被靜止的氫原子吸收. 圖337 (1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷(氫原子能級(jí)如圖337所示). (2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離，則氫原子的初動(dòng)能至少為多少？ 【解析】　設(shè)運(yùn)動(dòng)氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動(dòng)能ΔE被基態(tài)氫原子吸收.若ΔE＝10.2 eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1躍遷到n＝2.由動(dòng)量守恒和能量守恒有： mv0＝2mv① mv＝mv2＋mv2＋ΔE② mv＝Ek③ Ek＝13.6 eV 解①②③④得，ΔE＝mv＝6.8 eV 因?yàn)棣＝6.8 eV<10.2 eV.所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷. (2)若使基態(tài)氫原子電離，則ΔE＝13.6 eV，代入①②③得Ek＝27.2 eV. 【答案】　不能　(2)27.2 eV