题目
73.(1.0分)电子在半径r=53pm球壳上出现的最大概率值就是波尔半径。()A. 对B. 错
73.(1.0分)电子在半径r=53pm球壳上出现的最大概率值就是波尔半径。()
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
本题考查对玻尔半径和电子在氢原子中概率分布的理解。
关键知识点:
- 玻尔半径:玻尔模型中氢原子的最小轨道半径,公式为 $a_0 = \frac{\varepsilon_0 h^2}{\pi m e^2} \approx 53 \, \text{pm}$,但这是经典轨道概念,量子力学中电子没有固定轨道。
- 量子力学中的概率分布:对于氢原子基态(1s轨道),电子的概率密度函数为 $\psi_{1s}^2(r) = \frac{1}{\pi a_0^3} e^{-2r/a_0}$,而电子在半径 $r$ 处的径向分布函数(单位厚度球壳内的概率)为 $4\pi r^2 \psi_{1s}^2(r) = \frac{4}{a_0^3} r^2 e^{-2r/a_0}$。
径向分布函数的极值:
对径向分布函数求导并令导数为0,可求得最大值位置:
$\frac{d}{dr}\left( r^2 e^{-2r/a_0} \right) = 0 \implies 2r - \frac{2r^2}{a_0} = 0 \implies r = a_0$
即当 $r = a_0 \approx 53 \, \text{pm}$ 时,电子在球壳上出现的概率最大(径向分布函数最大值)。
题目分析:
题目表述“电子在半径 $r=53\text{pm}$ 球壳上出现的最大概率值就是玻尔半径”,虽未明确“最大概率”指径向分布函数的最大值,但结合玻尔半径的定义和量子力学结果,此处默认该表述指向径向分布函数的峰值位置,而该位置恰好为玻尔半径。因此题目说法正确。