在氢原子中,电子围绕原子核运动,如将电子的运动轨道看作半径为r的圆周,则原子核与电子之间的库仑力作为电子做匀速圆周运动所需的向心力,那么由库仑定律和牛顿第二定律,有=me,则
(1)电子运动速度v=;
(2)电子的动能Ek=mev2=;
(3)电子在半径为r的轨道上所具有的电势能Ep=(无限远处为零);
(4)原子的总能量就是电子的动能Ek和电势能Ep的代数和,即E=Ek+Ep=。
1.氢原子辐射出一个光子后( )
A.电子绕核旋转半径增大 B.电子的动能增大
C.氢原子的电势能增大 D.原子的能级值增大
解析:选B 根据玻尔理论可知,氢原子辐射光子后,应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道,在此跃迁过程中,电场力对电子做了正功,因而电势能应减小。另由经典电磁理论,电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力:k=m,则Ek=mv2=。可见,电子运动半径越小,其动能越大。再结合能量转化和守恒定律,氢原子放出光子,辐射出一定的能量,所以原子的总能量减少,只有B选项正确。
2.[多选]关于玻尔理论,以下论断中正确的是( )
A.原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动
B.当原子处于激发态时,原子向外辐射能量
C.只有当原子处于基态时,原子才不向外辐射能量
D.不论当原子处于何种定态时,原子都不向外辐射能量
解析:选AD 根据玻尔理论第二条假设知A正确;根据玻尔理论第一、三条假设知不论原子处于何种定态,原子都不向外辐射能量,原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时,才辐射或吸收能量。所以B、C错误,D正确。
3.根据玻尔的原子模型,氢原子核外电子在n=1和n=3的轨道上运动时,其运动的( )
A.速度大小之比为3∶1 B.轨道半径之比为1∶4
C.周期之比为1∶8 D.动能之比为8∶1
解析:选A 玻尔的原子理论表明:氢原子核外电子绕核做圆周运动,其向心力由原子核对它的库仑引力提供。由rn=n2r1,得r1∶r3=1∶9,B错误。由=,得电子在某