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第一节　原子的结构
［分值：60分］
1~7题每题4分，共28分
考点一　原子的核式结构
1.关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有 (　　)
A.J.J.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B.J.J.汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷量
C.卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小
D.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子的核式结构模型的主要依据
2.α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，打到金箔上，最后在环形荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是 (　　)
A.α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发生了碰撞
B.当α粒子接近金箔中的电子时， 电子对α粒子的吸引力使之发生明显偏转
C.通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为 10-10 m
D.α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全部的质量
3.(多选)如图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是 (　　)
A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数只比放在A位置时稍少些
C.放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
考点二　原子的能级结构
4.(多选)下列说法正确的是 (　　)
A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差
B.原子不能从低能级向高能级跃迁
C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，电子的电势能增加
D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差
5.关于玻尔原子理论，下列说法中不正确的是 (　　)
A继承了卢瑟福的核式结构模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B.氢原子核外电子的轨道半径越大，核外电子动能越大
C.能级跃迁吸收(辐射)光子的频率由两个能级的能量差决定
D.原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
6.氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量在1.64~3.11 eV之间。处在n=2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的 (　　)
A.红外线 B.红光
C.紫外线 D.紫光
7.图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。处于n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光子。其中光子能量的最大值和最小值分别是 (　　)
A.13.6 eV和0.85 eV
B.10.2 eV和1.89 eV
C.12.75 eV和0.66 eV
D.12.75 eV和2.55 eV
8~11题每题6分，共24分
8.(2024·汕头市模拟)扫描隧道显微镜让人类对原子有了直观的感受，下列关于原子结构的说法正确的是 (　　)
A.玻尔的原子结构理论认为核外电子可在任意轨道上运动
B.α粒子散射实验中，绝大多数α粒子发生了大角度散射
C.原子光谱是分立的，不同原子的光谱可能相同
D.氢原子在激发态自发跃迁时，氢原子能量减少
9.如图为氢原子6种可能的跃迁，对它们发出的光，下列说法正确的是 (　　)
A.a光的波长最长
B.c光的频率最低
C.f光的光子能量最大
D.b、d光的光子能量之和大于e光的光子能量
10.(2023·梅州市高二期末)氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.63~3.10 eV的光为可见光，要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为 (　　)
A.12.09 eV B.10.20 eV
C.1.89 eV D.1.51 eV
11.(2022·重庆卷)如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53~2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76~3.10 eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为 (　　)
A.10.20 eV B.12.09 eV
C.12.75 eV D.13.06 eV
(8分)
12.氢原子能级如图所示，用光子能量为2.55 eV的光照射大量处于n=2能级的氢原子，氢原子向低能级跃迁时辐射出的光照射到逸出功为9 eV的金属板时，射出光电子最大初动能为 (　　)
A.4.6 eV B.3.75 eV
C.3.09 eV D.1.2 eV
答案精析
1.D　［J.J.汤姆孙发现电子后猜想出原子核内的正电荷是均匀分布的，故A错误；密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷量，故B错误；卢瑟福提出的原子核式结构模型，能够很好地解释原子中带正电部分的体积占比很小，质量占比很大，故C错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子的核式结构模型的主要依据，故D正确。］
2.D　［α粒子发生偏转主要是占原子质量绝大部分的带正电的原子核的斥力造成的，电子的质量很小，α粒子与电子碰撞后对α粒子运动轨迹的影响可忽略不计，A、B错误；α粒子散射实验可以用来估算核半径，对于一般的原子核，实验确定的原子核半径的数量级为10-15 m，C错误；占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转，D正确。］
3.AD　［卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验时，在A位置能观察到大部分α粒子，在B位置能观察到少数α粒子，在C、D位置能观察到极少数α粒子，故选项A、D正确。］
4.CD　［原子从基态跃迁到激发态要吸收光子，吸收的光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差，故A错误；原子吸收光子可从低能级跃迁到高能级，该过程电子动能变小，电子的电势能增加，故B错误，C正确；根据玻尔理论可知，原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差，故D正确。］
5.B　［玻尔原子理论继承了卢瑟福的原子核式结构模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设，A正确；按照玻尔理论，电子在一系列定态轨道上运动的时候，并不向外辐射能量，当电子从外轨道向内轨道跃迁时才会向外辐射能量，所以氢原子核外电子轨道半径越大，氢原子的能量越大，但核外电子动能越小，B错误；能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量由两个能级的能量差决定，即hν=|Em-En|，C正确；按照玻尔理论，原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量，D正确。］
6.C　［处在n=2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子能量为E=-3.4 eV-(-13.6) eV=10.2 eV，大于可见光光子能量，所以处在n=2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的紫外线。］
7.C　［一群处在n=4的能级的氢原子向低能级跃迁时，能够发出=6种不同频率的光子，其中从n=4能级跃迁到n=1能级释放出的光子的能量值最大，为Emax=E4-E1=-0.85 eV+13.6 eV=12.75 eV，从n=4能级跃迁到n=3能级释放出的光子的能量值最小，为Emin=E4-E3=-0.85 eV+1.51 eV=0.66 eV，故A、B、D错误，C正确。］
8.D　［玻尔的原子结构理论认为核外电子的轨道是量子化的，电子只能在特定的轨道上运动，故A错误；α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿着原来的方向前进，少数α粒子穿过金箔后发生了大角度的偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来，故B错误；原子光谱是分立的，不同原子的光谱不同，故C错误；氢原子在激发态自发跃迁时，辐射光子释放能量，氢原子能量减少，故D正确。］
9.A　［原子在两个定态之间跃迁时，将辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量为hν=Em-En(m>n)，又依据能级公式En=，波长公式λ=，得到a光的光子能量最小、频率最低、波长最长，c光的光子能量最大，故B、C错误，A正确；b、d光的光子能量之和为E'=(-)+(-)=-，e光的光子能量为E″=(-E1)=-，由于E1<0，可知E″>E'，故D错误。］
10.A　［由题意可知，基态(n=1)氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁时才可能产生能量在1.63~3.10 eV的可见光，故ΔE=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，故选A。］
11.C　［由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n=4能级向低能级跃迁可辐射蓝光(即从n=4跃迁到n=2辐射蓝光)，不辐射紫光，则需激发氢原子到n=4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE=E4-E1=12.75 eV，故选C。］
12.B　［用光子能量为2.55 eV的光照射大量处于n=2能级的氢原子，2.55 eV-3.40 eV=-0.85 eV，氢原子跃迁到n=4能级，氢原子向低能级跃迁时辐射出的光子最大能量Em=(-0.85) eV-(-13.6) eV=12.75 eV，照射到逸出功为9 eV的金属板时，射出光电子最大初动能为Ek=12.75 eV-9 eV=3.75 eV，故B正确。］第一节　原子的结构
［学习目标］　1.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容(重点)。2.了解氢原子的光谱的实验规律，知道氢原子光谱分立的特点。3.知道玻尔原子理论的主要内容，了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念(重难点)。
一、原子核式结构的提出
1.电子的发现：　　　　　　　　在气体电离和光电效应实验现象中发现了电子。
2.J.J.汤姆孙的原子结构模型：原子是一个球体，正电荷　　　　地分布在其中，质量很小的电子镶嵌其中，被形象称为“枣糕模型”或“葡萄干布丁模型”。
3.α粒子散射实验
(1)物理学家　　　　指导他的助手进行了α粒子散射实验。
(2)如图所示，α粒子散射实验装置由α粒子源、　　　　、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于　　　　中。
(3)实验现象：　　　　　　　　α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有　　　　　　α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到了180°。
4.核式结构模型：原子的中心有一个带正电的很小的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕原子核旋转。
5.原子的大小：原子半径的数量级大约是　　　　 m，而原子核半径的数量级为10-15~10-14 m，仅相当于原子半径的万分之一。
1.按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大？最不可能沿哪些方向前进？
2.α粒子在飞行过程中碰到电子，其运动情况会发生什么变化？少数α粒子发生大角度偏转的原因是什么？
例1　关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是 (　　)
A.原子的质量几乎全部集中在原子核内
B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大
C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑斥力
D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力
二、氢原子光谱
如图所示为氢原子的光谱。
仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？
1.原子光谱：某种　　　　的气体通电后可以发光并产生　　　　　　　　的光谱。
2.不同的原子发光产生的光谱不同，每一种原子都有自己的特征谱线。
3.经典理论的困难：经典物理学无法解释原子的　　　　，也无法解释氢原子光谱是　　　　的。
例2　关于原子光谱，下列说法不正确的是 (　　)
A.原子光谱是分立的
B.由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的
C.由于不同原子的结构不同，所以不同原子的光谱也不相同
D.分析物质发光的光谱，可以鉴别物质含有哪些元素
三、原子的能级结构
1.轨道量子化
(1)电子绕原子核运动的轨道半径是　　　的，电子只能在某些　　　　的轨道上运动。
(2)氢原子的电子轨道最小半径为r1=0.053 nm，其余轨道半径满足rn=n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数。
2.能级：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量。这些分立的　　　　被称为原子的能级。
3.跃迁：原子从一个能级变化到　　　　能级的过程叫作跃迁。
处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以　　　　形式向外辐射，辐射出的光子的能量等于两能级间的能量差，即hν=　　　　　　　　。
氢原子能级图(如图所示)
4.基态与激发态：
(1)基态：氢原子处于　　　　的能级E1(n=1)，这个最低能级对应的状态称为基态。选取电子处于无穷远处时氢原子的能量为零，则氢原子各能级的能量为负值，其中，氢原子在基态时的能量为　　　　 eV。
(2)激发态：当电子受到外界激发时，可从外界　　　　能量，并从基态跃迁到　　　　的能级E2，E3，…上，这些能级对应的状态称为激发态。氢原子各能级的关系为：En=E1(E1=-13.6 eV，n=1，2，3，…)。
5.玻尔理论的局限性
玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但对于稍微复杂一点的原子例如氦原子，就无法解释它的光谱现象。玻尔理论的局限性在于保留了　　　　　　　　的观念，把电子的运动仍然看做为经典理论下的　　　　运动。
(1)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量状态跃迁到较高的能量状态。 (　　)
(2)原子从高能级向低能级跃迁时辐射任意频率的光子。 (　　)
(3)原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，从较高能级跃迁到较低能级会放出光子。 (　　)
(4)核外电子运动轨道半径可取任意值。 (　　)
例3　(2023·潮州市高二期末)如图所示，处于n=4的激发态的氢原子跃迁到基态，释放出的光子能量为　　　　 eV，若用它照射铝片(铝的逸出功为4.2 eV)，逸出的光电子最大初动能Ek=　　　　 eV。
例4　氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是 (　　)
A.电子绕核旋转的半径增大
B.氢原子的能量增大
C.氢原子的电势能增大
D.氢原子核外电子的速率增大
原子的能量及变化规律
1.原子的能量En=Ekn+Epn。
2.电子绕原子核运动时：k=m，
故Ekn=m=
电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小。
3.当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大，反之，电势能减小。
4.电子的轨道半径增大时，说明原子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道。即电子轨道半径越大，原子的能量越大。
答案精析
一、
1.J.J.汤姆孙　2.均匀
3.（1）卢瑟福　（2）金箔　真空　（3）绝大多数　极少数
5.10-10
讨论与交流
1.α粒子受到的各方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此α粒子沿直线运动的可能性最大，最不可能发生大角度偏转。
2.α粒子He）是氦原子核，质量是电子质量的7 300倍，其质量比电子大得多，在飞行过程中碰到电子其运动方向基本不发生变化，还是沿直线运动。α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的占原子质量绝大部分的原子核的排斥力发生了大角度偏转。
例1　A　［卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，原子核几乎集中了全部的质量，A正确；绝大多数α粒子不偏转，是因为原子核占据空间很小，B错误；α粒子带正电，原子核质量很大，且也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使α粒子产生大角度偏转，C、D错误。］
二、
从右至左，相邻谱线间的距离越来越小。
梳理与总结
1.原子　固定不变
3.稳定性　分立
例2　B　［原子光谱是分立的，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；根据不同原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确。］
三、
1.（1）分立　特定
2.能量值
3.另一个　光子　Em-En
4.（1）最低　-13.6　（2）吸收　较高
5.经典粒子　轨道
易错辨析
(1)√　(2)×　(3)√　(4)×
例3　12.75　8.55
解析　处于n=4的激发态的氢原子跃迁到基态，释放出的光子能量为hν=E4-E0=12.75 eV
用它照射铝片(铝的逸出功为4.2 eV)，逸出的光电子最大初动能为Ek=hν-W0=8.55 eV。
例4　D　［电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，原子总能量减少，根据k=m，Ek=mv2，解得Ek=k，可知半径越小，电子动能越大，电子的速率越大，原子的电势能越小，故A、B、C错误，D正确。］(共49张PPT)
DIWUZHANG
第五章
第一节　原子的结构
1.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容(重点)。
2.了解氢原子的光谱的实验规律，知道氢原子光谱分立的特点。
3.知道玻尔原子理论的主要内容，了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念(重难点)。
学习目标
一、原子核式结构的提出
二、氢原子光谱
课时对点练
三、原子的能级结构
内容索引
原子核式结构的提出
一
1.电子的发现： 在气体电离和光电效应实验现象中发现了电子。
2.J.J.汤姆孙的原子结构模型：原子是一个球体，正电荷 地分布在其中，质量很小的电子镶嵌其中，被形象称为“枣糕模型”或“葡萄干布丁模型”。
3.α粒子散射实验
(1)物理学家 指导他的助手进行了α粒子散射实验。
(2)如图所示，α粒子散射实验装置由
α粒子源、 、显微镜等几部分组
成，实验时从α粒子源到荧光屏这段
路程应处于 中。
J.J.汤姆孙
均匀
卢瑟福
金箔
真空
(3)实验现象： α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有 α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到了180°。
4.核式结构模型：原子的中心有一个带正电的很小的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕原子核旋转。
5.原子的大小：原子半径的数量级大约是 m，而原子核半径的数量级为10-15~10-14 m，仅相当于原子半径的万分之一。
绝大多数
极少数
10-10
1.按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大？最不可能沿哪些方向前进？
讨论与交流
答案　α粒子受到的各方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此α粒子沿直线运动的可能性最大，最不可能发生大角度偏转。
2.α粒子在飞行过程中碰到电子，其运动情况会发生什么变化？少数α粒子发生大角度偏转的原因是什么？
答案　 α粒子He)是氦原子核，质量是电子质量的7 300倍，其质量比电子大得多，在飞行过程中碰到电子其运动方向基本不发生变化，还是沿直线运动。α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的占原子质量绝大部分的原子核的排斥力发生了大角度偏转。
　关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是
A.原子的质量几乎全部集中在原子核内
B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大
C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑斥力
D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力
例1
√
返回
卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，原子核几乎集中了全部的质量，A正确；
绝大多数α粒子不偏转，是因为原子核占据空间很小，B错误；
α粒子带正电，原子核质量很大，且也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使α粒子产生大角度偏转，C、D错误。
氢原子光谱
二
如图所示为氢原子的光谱。
仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？
答案　从右至左，相邻谱线间的距离越来越小。
1.原子光谱：某种 的气体通电后可以发光并产生 的光谱。
2.不同的原子发光产生的光谱不同，每一种原子都有自己的特征谱线。
3.经典理论的困难：经典物理学无法解释原子的 ，也无法解释氢原子光谱是 的。
梳理与总结
原子
固定不变
稳定性
分立
　关于原子光谱，下列说法不正确的是
A.原子光谱是分立的
B.由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的
C.由于不同原子的结构不同，所以不同原子的光谱也不相同
D.分析物质发光的光谱，可以鉴别物质含有哪些元素
例2
√
原子光谱是分立的，A正确；
各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；
根据不同原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确。
返回
原子的能级结构
三
1.轨道量子化
(1)电子绕原子核运动的轨道半径是 的，电子只能在某些 的轨道上运动。
(2)氢原子的电子轨道最小半径为r1=0.053 nm，其余轨道半径满足rn=n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数。
2.能级：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量。这些分立的 被称为原子的能级。
分立
特定
能量值
3.跃迁：原子从一个能级变化到 能级的过程叫作跃迁。
处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以 形式向外辐射，辐射出的光子的能量等于两能级间的能量差，即hν= 。
氢原子能级图(如图所示)
另一个
光子
Em-En
4.基态与激发态：
(1)基态：氢原子处于 的能级E1(n=1)，这个最低能级对应的状态称为基态。选取电子处于无穷远处时氢原子的能量为零，则氢原子各能级的能量为负值，其中，氢原子在基态时的能量为 eV。
(2)激发态：当电子受到外界激发时，可从外界 能量，并从基态跃迁到 的能级E2，E3，…上，这些能级对应的状态称为激发态。氢原子各能级的关系为：En=E1(E1=-13.6 eV，n=1，2，3，…)。
最低
-13.6
吸收
较高
5.玻尔理论的局限性
玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但对于稍微复杂一点的原子例如氦原子，就无法解释它的光谱现象。玻尔理论的局限性在于保留了 的观念，把电子的运动仍然看做为经典理论下的______运动。
经典粒子
轨道
(1)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量状态跃迁到较高的能量状态。 (　　)
(2)原子从高能级向低能级跃迁时辐射任意频率的光子。 (　　)
(3)原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，从较高能级跃迁到较低能级会放出光子。 (　　)
(4)核外电子运动轨道半径可取任意值。 (　　)
×
√
√
×
　(2023·潮州市高二期末)如图所示，处于n=4的激发态的氢原子跃迁到基态，释放出的光子能量为_____eV，若用它照射铝片(铝的逸出功为4.2 eV)，逸出的光电子最大初动能Ek=　　　 eV。
例3
12.75
8.55
处于n=4的激发态的氢原子跃迁到基态，释放出的光子能量为hν=E4-E0=12.75 eV
用它照射铝片(铝的逸出功为4.2 eV)，逸出的光电子最大初动能为Ek=hν-W0=8.55 eV。
　氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是
A.电子绕核旋转的半径增大
B.氢原子的能量增大
C.氢原子的电势能增大
D.氢原子核外电子的速率增大
例4
电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，原子总能量减少，根据k，Ek=mv2，解得Ek=k，可知半径越小，电子动能越大，电子的速率越大，原子的电势能越小，故A、B、C错误，D正确。
√
总结提升
原子的能量及变化规律
1.原子的能量En=Ekn+Epn。
2.电子绕原子核运动时：k，
故Ekn=
电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小。
3.当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大，反之，电势能减小。
4.电子的轨道半径增大时，说明原子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道。即电子轨道半径越大，原子的能量越大。
返回
课时对点练
四
考点一　原子的核式结构
1.关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有
A.J.J.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B.J.J.汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷量
C.卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释原子中带正电部分的体积、
质量占比都很小
D.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子的核式
结构模型的主要依据
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
基础对点练
√
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
J.J.汤姆孙发现电子后猜想出原子核内的正电荷是均匀分布的，故A错误；
密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷量，故B错误；
卢瑟福提出的原子核式结构模型，能够很好地解释原子中带正电部分的体积占比很小，质量占比很大，故C错误；
α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子的核式结构模型的主要依据，故D正确。
2.α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，打到金箔上，最后在环形荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是
A.α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发
生了碰撞
B.当α粒子接近金箔中的电子时， 电子对α粒子
的吸引力使之发生明显偏转
C.通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为 10-10 m
D.α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全部
的质量
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α粒子发生偏转主要是占原子质量绝大部分的
带正电的原子核的斥力造成的，电子的质量
很小，α粒子与电子碰撞后对α粒子运动轨迹
的影响可忽略不计，A、B错误；
α粒子散射实验可以用来估算核半径，对于一般的原子核，实验确定的原子核半径的数量级为10-15 m，C错误；
占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转，D正确。
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3.(多选)如图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是
A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光
次数最多
B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次
数只比放在A位置时稍少些
C.放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
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卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验时，在A位置能观察到大部分α粒子，在B位置能观察到少数α粒子，在C、D位置能观察到极少数α粒子，故选项A、D正确。
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考点二　原子的能级结构
4.(多选)下列说法正确的是
A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、
末两个能级的能量差
B.原子不能从低能级向高能级跃迁
C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，电子的电势能增加
D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量
恒等于始、末两个能级的能量差
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原子从基态跃迁到激发态要吸收光子，吸收的光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差，故A错误；
原子吸收光子可从低能级跃迁到高能级，该过程电子动能变小，电子的电势能增加，故B错误，C正确；
根据玻尔理论可知，原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差，故D正确。
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5.关于玻尔原子理论，下列说法中不正确的是
A继承了卢瑟福的核式结构模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子
化假设
B.氢原子核外电子的轨道半径越大，核外电子动能越大
C.能级跃迁吸收(辐射)光子的频率由两个能级的能量差决定
D.原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
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玻尔原子理论继承了卢瑟福的原子核式结构模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设，A正确；
按照玻尔理论，电子在一系列定态轨道上运动的时候，并不向外辐射能量，当电子从外轨道向内轨道跃迁时才会向外辐射能量，所以氢原子核外电子轨道半径越大，氢原子的能量越大，但核外电子动能越小，B错误；
能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量由两个能级的能量差决定，即hν=|Em-En|，C正确；
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按照玻尔理论，原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量，D正确。
6.氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量在1.64~3.11 eV之间。处在n=2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的
A.红外线 B.红光
C.紫外线 D.紫光
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处在n=2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子能量为E=-3.4 eV-(-13.6) eV=10.2 eV，大于可见光光子能量，所以处在n=2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的紫外线。
7.图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。处于n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光子。其中光子能量的最大值和最小值分别是
A.13.6 eV和0.85 eV
B.10.2 eV和1.89 eV
C.12.75 eV和0.66 eV
D.12.75 eV和2.55 eV
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一群处在n=4的能级的氢原子向低能级跃迁时，能够发出=6种不同频率的光子，其中从n=4能级跃迁到n=1能级释放出的光子的能量值最大，为Emax=E4-E1=-0.85 eV+13.6 eV=12.75 eV，从n=4能级跃迁到n=3能级释放出的光子的能量值最小，为Emin=E4-E3=-0.85 eV+1.51 eV=0.66 eV，故A、B、D错误，C正确。
8.(2024·汕头市模拟)扫描隧道显微镜让人类对原子有了直观的感受，下列关于原子结构的说法正确的是
A.玻尔的原子结构理论认为核外电子可在任意轨道上运动
B.α粒子散射实验中，绝大多数α粒子发生了大角度散射
C.原子光谱是分立的，不同原子的光谱可能相同
D.氢原子在激发态自发跃迁时，氢原子能量减少
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玻尔的原子结构理论认为核外电子的轨道是量子化的，电子只能在特定的轨道上运动，故A错误；
α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿着原来的方向前进，少数α粒子穿过金箔后发生了大角度的偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来，故B错误；
原子光谱是分立的，不同原子的光谱不同，故C错误；
氢原子在激发态自发跃迁时，辐射光子释放能量，氢原子能量减少，故D正确。
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9.如图为氢原子6种可能的跃迁，对它们发出的光，下列说法正确的是
A.a光的波长最长
B.c光的频率最低
C.f光的光子能量最大
D.b、d光的光子能量之和大于e光的光子能量
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b、d光的光子能量之和为E'=()+()=-，e光的光子能量为E″=(-E1)=-，由于E1<0，可知E″>E'，故D错误。
原子在两个定态之间跃迁时，将辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量为hν=Em-En(m>n)，又依据能级公式En=，波长公式λ=，得到a光的光子能量最小、频率最低、波长最长，c光的光子能量最大，故B、C错误，A正确；
10.(2023·梅州市高二期末)氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.63~3.10 eV的光为可见光，要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供
的能量为
A.12.09 eV B.10.20 eV
C.1.89 eV D.1.51 eV
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由题意可知，基态(n=1)氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁时才可能产生能量在1.63~3.10 eV的可见光，故ΔE=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，故选A。
11.(2022·重庆卷)如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53~2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76~3.10 eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，
则激发氢原子的光子能量为
A.10.20 eV B.12.09 eV
C.12.75 eV D.13.06 eV
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由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n=4能级向低能级跃迁可辐射蓝光(即从n=4跃迁到n=2辐射蓝光)，不辐射紫光，则需激发氢原子到n=4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE=E4-E1=12.75 eV，故选C。
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12.氢原子能级如图所示，用光子能量为2.55 eV的光照射大量处于n=2能级的氢原子，氢原子向低能级跃迁时辐射出的光照射到逸出功为9 eV的金属板时，射出光电子最大初动能为
A.4.6 eV B.3.75 eV
C.3.09 eV D.1.2 eV
尖子生选练
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用光子能量为2.55 eV的光照射大量处于n=2能级的氢原子，2.55 eV-3.40 eV=-0.85 eV，氢原子跃迁到n=4能级，氢原子向低能级跃迁时辐射出的光子最大能量Em=(-0.85) eV-
返回
(-13.6) eV=12.75 eV，照射到逸出功为9 eV的金属板时，射出光电子最大初动能为Ek=12.75 eV-9 eV=3.75 eV，故B正确。

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