經(jīng)典理論認(rèn)為,氫原子核外電子在庫(kù)侖力作用下繞固定不動(dòng)的原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。已知電子電荷量的大小為e,質(zhì)量為m,靜電力常量為k,取無(wú)窮遠(yuǎn)為電勢(shì)能零點(diǎn),系統(tǒng)的電勢(shì)能可表示為Ep=-ke2r,其中r為電子與氫原子核之間的距離。
(1)設(shè)電子在半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動(dòng),求氫原子的能量;
(2)計(jì)算電子在半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),形成的等效電流的大小;
(3)在玻爾的氫原子理論中,他仍然認(rèn)為氫原子中的電子在庫(kù)侖力作用下繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng),但不同的是,電子運(yùn)行的軌道半徑不是任意的,只有當(dāng)半徑的大小符合一定條件時(shí),這樣的軌道才是可能的,也就是說(shuō)電子的軌道是量子化的,這些軌道滿足如下的量子化條件mvnrn=nh2π,其中n=1,2,3??稱為軌道量子數(shù),rn為相應(yīng)的軌道半徑,vn為電子在該軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小,h為普朗克常量,求氫原子中電子運(yùn)動(dòng)各可能軌道的半徑及電子在這些軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量。
E
p
=
-
k
e
2
r
m
v
n
r
n
=
n
h
2
π
【考點(diǎn)】分析能級(jí)躍遷過(guò)程中的能量變化(吸收或釋放能量);庫(kù)侖定律的表達(dá)式及其簡(jiǎn)單應(yīng)用;牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問(wèn)題.
【答案】(1)電子在半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動(dòng),氫原子的能量;
(2)等效電流的大小;
(3)氫原子中電子運(yùn)動(dòng)各可能軌道的半徑(n=1,2,3?),電子在這些軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量(n=1,2,3?)。
-
k
e
2
2
r
1
(2)等效電流的大小
e
2
2
π
r
1
k
m
r
1
(3)氫原子中電子運(yùn)動(dòng)各可能軌道的半徑
r
n
=
n
2
r
1
E
n
=
-
k
e
2
2
r
n
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/11/10 4:0:2組卷:72引用:2難度:0.6
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