1、考点规范练38原子结构玻尔理论一、单项选择题1.许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的,因此光谱的研究是探索原子结构的一条重要途径。关于氢原子光谱、氢原子能级和氢原子核外电子的运动,下列说法正确的是()A.氢原子巴耳末线系谱线是包含从红外到紫外的线状谱B.氢原子光谱的不连续性,表明了氢原子的能级是不连续的C.氢原子处于不同能级时,电子在各处的概率是相同的D.氢光谱管内气体导电发光是热辐射现象答案:B解析:巴耳末系谱线是可见光的线状谱,A项错误;原子的能级是不连续的,B项正确;氢原子的电子处于低能级的概率大,C项错误;气体导电发光是电离现象,D项错误。2.不同色光的光子能量如下表所示:色光红橙
2、黄绿蓝靛紫光子能量范围/eV1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10氢原子部分能级的示意图如图所示:大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁,发射出的光的谱线有些在可见光范围内,其颜色分别为()A.红、蓝靛B.红、紫C.橙、绿D.蓝靛、紫答案:A解析:氢原子处于第4能级,能够发出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的6种光子,1.89eV和2.55eV属于可见光,1.89eV的光子为红光,2.55eV的光子为蓝靛。3.一群氢原子处于同一较高的激发态,它们向较低激发态或基态跃迁的过程中()A.
3、可能吸收一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条暗线B.可能发出一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条亮线C.只吸收频率一定的光子,形成光谱中的一条暗线D.只发出频率一定的光子,形成光谱中的一条亮线答案:B解析:处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁,能量减小,原子要发出光子,由于放出光子的能量满足h=Em-En,处于较高能级的电子可以向较低的激发态跃迁,激发态不稳定可能继续向较低能级跃迁,所以原子要发出一系列频率的光子,故A、C、D错误,B正确。4.原子从A能级跃迁到B能级时吸收波长为1的光子,原子从B能级跃迁到C能级时发射波长为2的光子。已知12,那么原子从A能级跃迁到C能级时将要()A
4、.发出波长为1-2的光子B.发出波长为121-2的光子C.吸收波长为1-2的光子D.吸收波长为121-2的光子答案:B解析:原子从A能级状态跃迁到B能级状态时吸收波长为1的光子,原子从B能级状态跃迁到C能级状态时发射波长为2的光子,已知12,所以B、C能级之间能量等于A、C能级与A、B能级之间能量之和,即有hc2=hc1+hc3,故从A能级状态跃迁到C能级状态时将要放出波长为3=121-2的光子,B正确。二、多项选择题5.以下关于玻尔原子理论的说法正确的是()A.电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B.电子在绕原子核做圆周运动时,稳定地产生电磁辐射C.电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为
5、3的能级时,要辐射光子D.不同频率的光照射处于基态的氢原子时,只有某些频率的光可以被氢原子吸收答案:AD解析:玻尔原子理论的基本假设之一就是电子运行的轨道半径是量子化的,是不连续的,故A正确;假设之二就是电子在特定轨道上绕原子核做圆周运动时,不会产生电磁辐射,只有在不同轨道间跃迁时才会产生电磁辐射,故B错误;氢原子在不同轨道上的能级表达式为En=1n2E1,电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时能量增大,要吸收光子,故C错误;由于氢原子发射的光子的能量满足E=En-Em,即1n2E1-1m2E1=h,所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时,只有某些频率的光才可以被吸收,故D正确。6.根
6、据玻尔理论,氢原子辐射一个光子后,下列说法正确的是()A.电子绕核运动的半径变小B.氢原子的电势能减小C.核外电子的动能减小D.氢原子的能量减小答案:ABD解析:氢原子辐射出一个光子,从高能级向低能级跃迁,氢原子的能量降低,能级减小,即轨道半径减小,库仑力做正功,电势能减小,A、B、D正确;根据ke2r2=mv2r,得v=ke2mr,轨道半径减小,v增大,则动能增大,C错误。7.氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4 eV,氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的粒子中,能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A.54.4 eV(光子)B.50
7、.4 eV(光子)C.48.4 eV(电子)D.42.8 eV(光子)答案:AC解析:由玻尔理论可知,基态的氦离子要实现跃迁,入射光子的能量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差,因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收;而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差,均可能被吸收。氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为:E1=E-E1=0-(-54.4eV)=54.4eV,E2=E4-E1=-3.4eV-(-54.4eV)=51.0eV,E3=E3-E1=-6.0eV-(-54.4eV)=48.4eV,E4=E2-E1=-13.6eV-(-54.4eV)=40.8eV
8、。故光子能量为54.4eV、电子能量为48.4eV可使氦离子从基态发生跃迁,故A、C正确。三、非选择题8.(2019江苏卷)在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长=6.410-7 m,每个激光脉冲的能量E=1.510-2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3108 m/s。计算结果保留一位有效数字)答案:51016解析:每个光子的能量为E0=h=hc,每个激光脉冲的能量为E,所以每个脉冲中的光子个数为n=EE0,联立且代入数据解得n=51016。9.右图为氢原子的能级图,氢原子从某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子。(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。答案:(1)12.75 eV(2)跃迁图见解析解析:(1)氢原子从某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出光子一定是从大于n=2的能级跃迁的,辐射光子的频率满足h=Em-E2=2.55eV,则Em=h+E2=-0.85eV结合题图知m=4。基态氢原子要跃迁到m=4的能级,应吸收的能量为E=E4-E1=12.75eV所以最少给基态氢原子提供12.75eV的能量。(2)辐射跃迁图如图所示。
