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(共20张PPT)
课后达标检测
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1．下列对原子结构的认识错误的是(　　)
A．原子核的电荷数就是核中的质子数
B．电子在核外绕核旋转，向心力由库仑力提供
C．原子的全部正电荷都集中在原子核里
D．原子的直径大约为10－15 m
解析：原子核的电荷数等于核中的质子数，A正确；
核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，即向心力由库仑力提供，B正确；
原子的全部正电荷都集中在原子核里，C正确；
原子核直径的数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10 m，D错误。
2．(多选)在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相碰，则下列说法正确的是(　　)
A．α粒子发生大角度的偏转
B．α粒子不会发生明显偏转
C．α粒子可能被弹回
D．α粒子能量几乎不变
解析：粒子间的碰撞满足动量守恒定律，因为α粒子的质量远远大于电子的质量，α粒子动量几乎不变，所以α粒子不会发生明显偏转，不可能被弹回，能量也几乎不会发生改变。故A、C错误，B、D正确。
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3．(2023·广西桂林期中)α粒子散射实验中，α粒子大角度偏转(　　)
A．是由于与电子的碰撞
B．是由于库仑引力
C．反映了原子核由质子和中子组成
D．是由于原子核中带正电的核的作用
解析：α粒子散射实验中，α粒子受到原子核中带正电的核(质量大，带电量多)的库仑斥力的作用而发生大角度偏转。
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4．(多选)卢瑟福提出的原子核式结构学说包含的内容有(　　)
A．原子中心有一个很小的核
B．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
C．原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上
D．带负电的电子在核外空间绕原子核旋转
解析：卢瑟福提出的原子核式结构模型是：原子中心有一个很小的原子核，它集中了原子的几乎全部质量和所有的正电荷，电子在核外绕原子核旋转。
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5．对α粒子散射实验的实验装置的描述，下列选项正确的是(　　)
A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的显微镜
B．金箔的厚度对实验结果无影响
C．如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象
D．实验装置放在空气中和真空中都可以
解析：α粒子散射实验的实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的显微镜，故A正确；
金箔厚度太大，α粒子就不能穿透了，所以不可以太厚，故B错误；
如果不用金箔改用铝箔也会发生散射现象，只是铝的延展性不如金好，不能做到很薄，所以实验结果会受到影响，故C错误；
实验装置必须在真空中进行，否则α粒子会电离空气，造成实验现象不明显，故D错误。
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6．(多选)在α粒子散射实验中，下列选用金箔的原因的说法正确的是(　　)
A．金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔
B．金核不带电
C．金原子核质量大，被α粒子轰击后不易移动
D．金核半径大，易形成大角度散射
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解析：α粒子散射实验中，选用金箔是因为金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔，α粒子很容易穿过，A正确；
金原子核质量大，被α粒子轰击后不易移动，C正确；
金核带正电，半径大，易形成大角度散射，D正确，B错误。
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7．卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，开有小孔的铅盒里面包裹着少量的放射性元素钋。铅能够很好地吸收α粒子使得α粒子只能从小孔射出，形成一束很细的射线射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(　　)

A．α粒子碰撞到了电子会反向弹回
B．绝大多数α粒子发生了大角度偏转
C．该实验为汤姆孙的“枣糕模型”奠定了基础
D．该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子核上
解析：电子质量很小，α粒子与电子碰撞，运动方向几乎不改变，故A错误；
绝大多数α粒子方向不发生改变，少数发生了大角度偏转，故B错误；
该实验为卢瑟福的原子的核式结构理论奠定了基础，从而否定了汤姆孙的“枣糕模型”，故C错误；
该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子核上，故D正确。
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8．人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关
B．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型
C．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型
D．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型
解析：卢瑟福通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了原子的核式结构模型，故B正确，A、C、D错误。
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9.(多选)α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近的示意图如图所示，A、B、C分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是(　　)
A．α粒子在A处的速度比B处的速度小
B．α粒子在B处的动能最大，电势能最小
C．α粒子在A、C两处的速度大小相等
D．α粒子在B处的速度比在C处的速度要小
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解析：α粒子由A经B运动到C，由于受到库仑斥力的作用，α粒子先减速后加速，A错误，D正确；
库仑斥力对α粒子先做负功后做正功，使动能先减小后增大，电势能先增大后减小，B错误；
A、C处于同一个等势面上，从A到C库仑力不做功，α粒子在A、C两处的速度大小相等，C正确。
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10．如图是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线，要使荧光屏的亮线向下(z轴负方向)偏转，下列措施可采用的是(　　)
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
解析：加磁场时，由左手定则可判断磁场方向应沿y轴正方向；加电场时，电场方向应沿z轴正方向。
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11．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等，则下列说法正确的是(　　)

A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了核式结构模型
B．大多数α粒子几乎沿原方向返回
C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能一直增大
D．α粒子经过a、b两点时动能相等
解析：卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故A正确；
根据α粒子散射现象可知，大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误；
α粒子受到静电力作用，根据静电力做功特点可知α粒子从a经过b运动到c的过程中静电力先做负功后做正功，所以α粒子的电势能先增大后减小，故C错误；
由于α粒子从a运动到b的过程中静电力做负功，则动能减小，故D错误。
答案：2.7×10－14 m(共21张PPT)
课后达标检测
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1．下列说法正确的是(　　)
A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱
B．同种原子在任何条件下发出的线状谱都不相同
C．气体发出的光只能产生线状光谱
D．甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱
解析：根据连续光谱的产生可知A正确；
每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度等条件而改变，B错误；
气体发出的光也能产生连续光谱，C错误；
甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，D错误。
2．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱(　　)
A．按光的频率顺序排列
B．按光子的质量大小排列
C．按光的速度大小排列
D．按光子的能量大小排列
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解析：光谱是将光按波长展开排列的，而波长与频率相对应，A正确；
光子没有静止质量，各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传播速度不同，B错误，C正确；
由爱因斯坦的光子说可知光子能量与光子频率相对应，D正确。
3．关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A．吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关
B．吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合
C．明线光谱与吸收光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应
D．明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学组成
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解析：吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，A、B错误；
明线光谱与吸收光谱都是原子的特征谱线，但是明线光谱是原子光谱，吸收光谱不是原子光谱，C错误；
明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D正确。
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4．太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线。产生这些暗线是由于(　　)
A．太阳表面大气层中缺少相应的元素
B．太阳内部缺少相应的元素
C．太阳表面大气层中存在着相应的元素
D．太阳内部存在着相应的元素
解析：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相对应的元素，故C正确。
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5．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用吸收光谱
B．光谱分析的优点是非常灵敏而迅速
C．使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，就可以对前者的化学组成进行分析
D．摄下月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的
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解析：由于每种元素都有自己的特征谱线，因此，可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱，光谱分析的优点是灵敏而迅速，A、B正确；
分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行，C错误；
月球的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的，D错误。
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6．(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A.经典电磁理论很容易解释原子的稳定性
B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上
C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的
D．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论
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解析：根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，经典物理学无法解释原子的稳定性，并且原子光谱应该是连续的。氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是要引入新的观念。
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7．(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是(　　)
A．使固体钠在空气中燃烧
B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气
C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气
D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气
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解析：炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；
稀薄气体发光产生线状谱，B正确；
强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误。
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8．(多选)关于巴尔末公式，下列说法正确的是(　　)
A．巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式
B．巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式
D．巴尔末公式准确反映了氢原子发光的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的
解析：由于巴尔末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴尔末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴尔末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光，由此可知，C、D正确。
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9．(2024·河南南阳期末)包含各种波长的复合光，被原子吸收了某些波长的光子后，连续光谱中这些波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱叫作吸收光谱。传到地球表面的太阳光谱就是吸收光谱(　　)
A．太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的
B．太阳光谱中的暗线是地球大气中的原子吸收光子后产生的
C．利用太阳光谱可以分析地球大气中含有哪些元素
D．利用太阳光谱可以分析太阳光中含有哪些元素
解析：太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的，且太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是可以利用太阳光谱分析太阳大气中存在哪些金属元素。
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10．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是(　　)
A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．同一种物质的线状谱上的亮线与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系
解析：高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，A错误；
某种物质发射的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；
高温物体发出的光通过某物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线由所经过的物质决定，C错误；
某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此同一物质线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。
12．(10分)已知氢原子光谱中巴尔末系第一条谱线Hα的波长为656.5 nm(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速c＝3×108 m·s－1)，则：
(1)试推算里德伯常量的值；(4分)
答案：1.097×107 m－1
(2)利用巴尔末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量。(6分)
答案：4.102×10－7 m(或410.2 nm)　4.85×10－19 JINCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" \* MERGEFORMAT
题组1　对玻尔理论的理解
1．(多选)关于玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
A．电子围绕原子核运动的轨道是量子化的
B．当电子在特定轨道上运动时，不向外辐射能量，也不吸收能量
C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量可以是连续的
D．原子的能量是量子化的，当原子处于能量最高状态时是最稳定的
解析：选AB。由玻尔理论可知，电子运动的轨道是量子化的，特定轨道上的能量也是量子化的，原子是稳定的，故A、B正确；原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量是不连续的，故C错误；原子的能量是量子化的，当原子处于能量最低状态时是最稳定的，故D错误。
2．利用氢气光谱管发光，可以产生氢的线状谱，这些谱线的产生是由于(　　)
A．大量氢原子处于不同的激发状态，从而辐射不同频率的光子
B．大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁，从而辐射不同频率的光子
C．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而辐射不同频率的光子
D．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而吸收不同频率的光子
解析：选B。根据玻尔理论可知，大量氢原子从较高的能级向较低的能级跃迁时，发出不同频率的光，从而辐射不同频率的光子，产生线状谱。
3．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．原子处于能级最低的状态时，最稳定
B．原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子
C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征
D．原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁
解析：选ABC。原子在不同的状态中具有不同的能量，能量最低的状态最稳定，A正确；原子由高能级向低能级跃迁时，能量减小，放出光子，B正确；能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征，C正确；原子只能吸收等于能级差的光子向高能级跃迁，D错误。
题组2　原子能级和能级跃迁
4.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(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-26.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-26.TIF" \* MERGEFORMAT
A．10.20 eV B．12.09 eV
C．12.75 eV D．13.06 eV
解析：选C。由题知使处于基态氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知从氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光(即从n＝4，跃迁到n＝2辐射蓝光)，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量ΔE＝E4－E1＝12.75 eV。
5．(2024·江西卷，T2)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV(约3.52×10－19 J)，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则发光频率约为(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-27.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-27.TIF" \* MERGEFORMAT
A．6.38×1014 Hz B．5.67×1014 Hz
C．5.31×1014 Hz D．4.67×1014 Hz
解析：选C。根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19 J，由光子的能量ε＝hν得ν＝≈5.31×1014 Hz。
6．如图所示的是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4能级。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "WWWA44.TIF" INCLUDEPICTURE "WWWA44.TIF" \* MERGEFORMAT
A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光子
B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为 10.2 eV
C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出的光的波长最长
D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量后向更高能级跃迁
解析：选C。根据C＝6知，这群氢原子能够发出6种不同频率的光子，故A错误；由n＝4跃迁到n＝1，辐射的光子能量最大，即ΔE＝E4－E1＝[－0.85－(－13.6)] eV＝12.75 eV，故B错误；从n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确；这群氢原子发生跃迁时吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D错误。
7．(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(　　)
A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
解析：选ABC。A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合。电子跃迁辐射的能量hν＝En－Em与电子绕核做的圆周运动无关，D错误。
INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" \* MERGEFORMAT
8.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(　　)
INCLUDEPICTURE "25XS162.TIF" INCLUDEPICTURE "25XS162.TIF" \* MERGEFORMAT
A．红外线 B．可见光
C．紫外线 D．γ射线
解析：选C。处在n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子能量E＝－3.40 eV－(－13.60 eV)＝10.2 eV，此能量大于可见光光子的能量，故A、B错误；由于γ射线是从原子核辐射出来的，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，故C正确，D错误。
9．(多选)如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别为λa、λb、λc，则下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "RWS142.TIF" INCLUDEPICTURE "RWS142.TIF" \* MERGEFORMAT
A．从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放的光子的波长可表示为λb＝
B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增大
C．用能量为11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁
D．用能量为12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种不同频率的光
解析：选AD。设三种波长的光子的能量分别为Ea、Eb、Ec，由En－Em＝hν和ν＝，可得Eb＝Ea＋Ec，即h＝h＋h，解得λb＝，A正确；当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，释放能量，氢原子的能量减小，电子的势能减小，动能增加，B错误；用电子碰撞处于基态的氢原子时，电子会将一部分能量转移给氢原子，如果这部分能量正好等于某能级与基态的能量差，则氢原子可以发生跃迁，C错误；当用能量为12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，氢原子受到激发能从n＝1能级跃迁到n＝3能级，这些处于激发态的氢原子向基态跃迁的过程中，可以发出三种不同频率的光，D正确。
10．如图所示的是氢原子的能级图，下列说法不正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "XPZ36.TIF" INCLUDEPICTURE "XPZ36.TIF" \* MERGEFORMAT
A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能会增大，电势能会减小
B．氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子
C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出3条光谱线
D．用能量为12.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁
解析：选D。电子做圆周运动，电场力提供向心力，则有k＝m，Ek＝mv2，联立可得Ek＝，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的轨道半径减小，由动能表达式分析可知电子的动能会增大，因电场力做正功，电势能会减小，故A不符合题意；根据玻尔假设可知氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子，故B不符合题意；一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出光谱线种类为n－1＝4－1＝3，故C不符合题意；从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，12.6 eV>10.2 eV，用能量为12.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子跃迁到n＝2能级，故D符合题意。
11.(多选)氢原子的能级图如图所示，已知氢原子各能级的能量可以用En＝公式计算，现有大量处于n＝5能级(图中未标出)的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "XPZ38.TIF" INCLUDEPICTURE "XPZ38.TIF" \* MERGEFORMAT
A．这些氢原子一定能发出10种不同频率的可见光(可见光能量范围：1.62～3.11 eV)
B．用能量为0.85 eV的光子照射处于n＝5能级的氢原子时，可以使其发生电离
C.氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级释放的光子波长最长
D．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝4能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增大
解析：选BD。大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁，可能辐射出C＝10种不同频率的光子，但是这些光子中只有3→2、4→2、5→2跃迁时产生的光子在可见光的范围内，A错误；E5＝≈－0.54 eV，只要光子能量大于0.54 eV，就可以使n＝5能级的氢原子发生电离，故B正确；氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级释放的光子能量最大，则频率最大，波长最短，故C错误；氢原子从n＝5能级跃迁到n＝4能级时向外辐射光子，原子的总能量减小，电子做圆周运动的轨道半径变小，则核外电子运动的动能增大，故D正确。
12.某原子的能级图如图所示，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "LZ1-13.TIF" INCLUDEPICTURE "LZ1-13.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "LZ1-14.TIF" INCLUDEPICTURE "LZ1-14.TIF" \* MERGEFORMAT
解析：选C。由能级图及En－Em＝hν知，E3－E1＞E2－E1＞E3－E2，即νa＞νc＞vb，又λ＝，知λa＜λc＜λb，所以C正确。INCLUDEPICTURE "物JKXZXBX3第四章LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "物JKXZXBX3第四章LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
第1节　电子的发现
INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．了解人类探索原子及其结构的历史。　2.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分。
3．知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍。　4.知道汤姆孙的原子结构模型。
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
一、阴极射线
1．阴极射线：科学家在研究稀薄气体放电时，发现真空度很高的玻璃管阴极会发射出一种射线。这种射线沿直线传播，撞击到玻璃壁上会产生黄绿色的荧光，科学家们把这种射线称为阴极射线。
2．汤姆孙的研究
(1)英国物理学家汤姆孙正是通过气体放电管中阴极射线在磁场或电场中产生偏转，来确定射线微粒的带电性质的。
(2)汤姆孙阴极射线实验装置示意图如图所示，从阴极A发出的射线穿过小孔B，射到管壁产生荧光斑点。用磁铁使射线发生偏转，进入集电器，用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷。
INCLUDEPICTURE "JKBT18.TIF" INCLUDEPICTURE "JKBT18.TIF" \* MERGEFORMAT
二、微粒比荷的测定　元电荷
1．比荷：带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷，比荷是带电微粒的基本属性之一。
2．汤姆孙发现这种粒子的比荷是氢离子比荷的1 000多倍，阴极射线粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本上是相同的。汤姆孙将这种粒子命名为电子。
汤姆孙在实验中又变换了几种阴极的材料，发现实验结果是相同的，他推定电子广泛地存在于各种不同的原子之中。
3．电子的发现使人们认识到原子是可分的，传统的物质观念终于被否定了。汤姆孙对阴极射线的研究敲开了原子的大门，这标志着人类对物质结构的认识进入了一个崭新的阶段。
4．电子电荷量的测量最早是由美国科学家密立根采用“油滴实验”实现的。密立根通过带电油滴在电场力与重力作用下的平衡，测量出油滴的电荷量。
5．元电荷
密立根测定了数千个带电油滴的电荷量，发现各个油滴所带电荷量是不连续的，它们都是某一最小电荷的整数倍，这个能独立存在的最小电荷被称为元电荷，电子所带的电荷就是元电荷。
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
判断下列说法是否正确。
(1)阴极射线在真空中沿直线传播。(　　)
(2)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。(　　)
(3)组成阴极射线的粒子是电子。(　　)
(4)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。　(　　)
提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
知识点一　对阴极射线的认识
1．对阴极射线本质的认识——两种观点
(1)电磁波说，认为这种射线是一种电磁辐射。
(2)粒子说，认为这种射线是一种带电粒子流。
2．阴极射线带电性质的判断方法
(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定带电的性质。
(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和磁场方向利用左手定则确定带电的性质。
3．实验结果
根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)下面对阴极射线的认识正确的是(　　)
A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的
B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生
C．阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线
D.阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极
[解析]　阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线，故A错误，C正确；只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，故B错误，D正确。
[答案]　CD
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现(　　)
A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D．汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的电荷量
[解析]　阴极射线在电场中偏向正极板一侧，因此阴极射线应该带负电荷，A正确；阴极射线在磁场中受力情况跟负电荷受力情况相同，B错误；不同材料所产生的阴极射线的比荷相同，C错误；汤姆孙并没有直接测到阴极射线粒子的电荷量，D错误。
[答案]　A
知识点二　电子比荷的测定
INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
汤姆孙的气体放电管如图所示。
INCLUDEPICTURE "XPZ22.TIF" INCLUDEPICTURE "XPZ22.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？
(2)在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向上偏转？
提示：(1)阴极射线向下偏转，与电场线方向相反，说明阴极射线带负电。
(2)由左手定则可得，在金属板D1、D2之间单独加垂直于纸面向外的磁场，可以让阴极射线向上偏转。
1．利用磁偏转测定电子比荷
(1)让电子通过正交的电磁场，如图甲所示，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)得到电子的运动速度v＝。
INCLUDEPICTURE "RWS109.TIF" INCLUDEPICTURE "RWS109.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图乙所示，保留磁场让电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r，则由qvB＝m，得＝＝。
INCLUDEPICTURE "RWS110.TIF" INCLUDEPICTURE "RWS110.TIF" \* MERGEFORMAT
2．利用电偏转测定电子比荷
带电粒子在匀强电场中运动，如图丙所示，偏转量y＝at2＝·，故＝，所以在偏转电场中，U、d、L已知时，只需测量v和y即可。
INCLUDEPICTURE "20S5.tif" INCLUDEPICTURE "20S5.tif" \* MERGEFORMAT
3．电子发现的意义
(1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒。
(2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分。
(3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　如图所示的是汤姆孙做阴极射线实验时用到的气体放电管，在K、A之间加高电压，便有阴极射线射出；C、D 间不加电压时，荧光屏上O点出现亮点，当C、D之间加如图所示的电压时，光屏上P 点出现亮点。
INCLUDEPICTURE "XPZ25.TIF" INCLUDEPICTURE "XPZ25.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)要使K 、A 之间有阴极射线射出，则 K 应接高压电源____________(选填“正极”或“负极”)；要使荧光屏上P 处的亮点再回到O点，可以在C、D 间加垂直于纸面____________(选填“向里”或“向外”)的匀强磁场。
(2)汤姆孙换用不同材料的阴极做实验，发现不同阴极发出的射线的比荷是____________(选填“相同”或“不同”)的。
[解析]　(1)要使K 、A 之间有阴极射线射出，则 K 应接高压电源负极；要使光屏上P 处的亮点再回到O点，则洛伦兹力向上，根据左手定则可知，可以在C、D 间加垂直于纸面向外的匀强磁场。
(2)汤姆孙换用不同材料的阴极做实验，发现不同阴极发出的射线的比荷是相同的。
[答案]　(1)负极　向外　(2)相同
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　在汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑。若在D、G间加上方向向下、电场强度为E的匀强电场，则阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直于纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
INCLUDEPICTURE "20S6.tif" INCLUDEPICTURE "20S6.tif" \* MERGEFORMAT
(1)说明阴极射线的电性；
(2)说明图中磁场的方向；
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷。
[解析]　(1)由于阴极射线在电场方向向下的匀强电场中向上偏转，因此所受电场力方向向上，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电。
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则得磁场的方向垂直于纸面向里。
INCLUDEPICTURE "20S7.tif" INCLUDEPICTURE "20S7.tif" \* MERGEFORMAT
(3)设此射线所带电荷量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qE＝qvB。当射线在D、G间的磁场中偏转时，有qvB＝
同时又有L＝r sin θ，如图所示
解得＝。
[答案]　见解析
知识点三　密立根油滴实验
1．密立根实验的装置如图所示
INCLUDEPICTURE "RWS111.TIF" INCLUDEPICTURE "RWS111.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接，使上板带正电，下板带负电。油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中。
(2)大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降。观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察。
2．方法
(1)两板间的电势差、距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E。但是由于油滴太小，其质量很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量。没加电场时，由于空气的黏性，空气给油滴的摩擦力很快就等于油滴所受的重力大小而使油滴匀速下落，可测得速度v1。
(2)再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡。根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量。
3．结论
带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e。
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　密立根油滴实验原理如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正、负极相接，板间距离为d，板间电压为U，形成竖直向下、电场强度为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "20S12.tif" INCLUDEPICTURE "20S12.tif" \* MERGEFORMAT
A．悬浮油滴带正电
B．悬浮油滴的电荷量为
C．增大电场强度，悬浮油滴将向上运动
D．油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍
[解析]　带电油滴在两板间静止时，电场力向上，应带负电，A错误；qE＝mg，即q＝mg，所以q＝，B错误；当E变大时，qE变大，合力向上，油滴将向上运动，C正确；任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍，D错误。
[答案]　C
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　))
1．(阴极射线)(多选)关于阴极射线的性质，判断正确的是(　　)
A．阴极射线带负电
B．阴极射线带正电
C．阴极射线的比荷比氢原子比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小
解析：选AC。通过对阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，其比荷比氢原子的比荷大得多，故A、C正确。
2.(阴极射线)阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示。若要使射线向上偏转，则所加磁场的方向应为(　　)
INCLUDEPICTURE "20S9.tif" INCLUDEPICTURE "20S9.tif" \* MERGEFORMAT
A．平行于纸面向左　 　
B．平行于纸面向上
C．垂直于纸面向外
D．垂直于纸面向里
解析：选C。由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，当磁场方向垂直于纸面向外时，得出电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，满足题意，故C正确。
3.(阴极射线)(多选)一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB，发现射线径迹下偏，如图所示，则下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "20S10.TIF" INCLUDEPICTURE "20S10.TIF" \* MERGEFORMAT
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹向上偏，则可以通过改变AB中电流的方向来实现
D．电子束的径迹与AB中电流的方向无关
解析：选BC。在阴极射线管中射出的阴极射线是带负电的电子流，在导线AB形成的磁场中向下偏转，由左手定则可知磁场是垂直于纸面向里的，根据安培定则可知导线AB中的电流是由B流向A的，A错误，B正确；通过改变AB中的电流方向可以改变磁场方向从而使阴极射线的受力方向向上，使电子束的径迹向上偏，C正确，D错误。
4．(密立根油滴实验)美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先精确测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图所示，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正、负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
INCLUDEPICTURE "WWWA40.TIF" INCLUDEPICTURE "WWWA40.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)若要测出该油滴的电荷量，则需要测出的物理量有________。
A．油滴质量m B．两板间的电压U
C．两板间的距离d D．两板的长度L
(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q＝________。(已知重力加速度为g)
(3)若电子的电荷量为e，则该油滴中带的电子数为________。
解析：(1)由题意及电场力公式可得，油滴静止时有
mg＝qE＝q
所以需要测油滴质量、两板间的电压和两板间的距离。
(2)由上述分析可得q＝。
(3)设油滴中带的电子数为n，则有
ne＝q，n＝＝。
答案：(1)ABC　(2)　(3)
5.(求电子的比荷)如图所示，让一束均匀的阴极射线垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，然后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷。
INCLUDEPICTURE "20S16.TIF" INCLUDEPICTURE "20S16.TIF" \* MERGEFORMAT
解析：因为带电粒子不偏转，所以受到的电场力与洛伦兹力平衡，即qE＝qvB，则v＝，
撤去电场后，粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力qvB＝
可得半径R＝
则＝。
答案：章末过关检测(四)
(时间：75分钟　分值：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．下列说法正确的是(　　)
A．原子的核式结构模型是汤姆孙建立起来的
B．在α粒子散射实验中，绝大多数粒子发生了大角度偏转
C．玻尔模型能够解释所有原子的光谱现象
D．玻尔认为，电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的
解析：选D。汤姆孙首先发现了电子，提出了“葡萄干面包”式原子模型，原子的核式结构模型是卢瑟福建立起来的，故A错误；卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有极少数α粒子发生大角度偏转，故B错误；玻尔模型只能够解释氢原子的光谱现象，故C错误；玻尔理论的假设：电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，故D正确。
2．关于线状谱，下列说法正确的是　(　　)
A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同
B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同
C．每种原子在任何外界条件下发光的线状谱都相同
D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同
解析：选C。每种原子在任何外界条件下发光的线状谱都相同，不同原子的线状谱不同。
3．一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法正确的是(　　)
A．电子绕原子核运动的动能将会变大
B．电子绕原子核运动的频率将会变大
C．向低能级跃迁时，发出光子的频率一定等于吸收光子的频率
D．吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光
解析：选D。基态的氢原子吸收光子后，半径变大，由k＝得Ek＝mv2＝，即电子的动能减小，A错误；由＝4π2mf2r，f2＝，即电子绕核运动的频率减小，B错误；因基态与激发态能级差大，由基态跃迁时吸收光子属于紫外线，若n＝2的能级，发出的光子与吸收的光子频率相同，若其他能级，可能先跃迁到n＝2的能级，再跃迁到基态，故发出光子的频率可能等于吸收光子的频率，也可能小于吸收光子的频率，C错误，D正确。
4．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝，其中n＝2，3，4，…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从n＝2能级电离的光子的最大波长为(　　)
A．－ B．－
C．－ D．－
解析：选C。依题意可知氢原子在n＝2能级能量为E2＝，要使氢原子从该激发态电离，需要的能量至少为ΔE＝0－E2＝hν，又波长、频率与波速的关系为c＝νλ，联立解得最大波长λ＝－，C正确。
5．已知类氢结构氦离子(He＋)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知(　　)
INCLUDEPICTURE "20S63.TIF" INCLUDEPICTURE "20S63.TIF" \* MERGEFORMAT
A．氦离子(He＋)处于n＝1能级时，能吸收45 eV的能量跃迁到n＝2能级
B．大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子
C．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长
D．若氦离子(He＋)从n＝2能级跃迁到基态，释放的光子比从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子的能量小
解析：选C。吸收的光子能量等于两能级间的能量差，才能发生跃迁，从n＝1跃迁到n＝2，吸收的光子能量为40.8 eV，故A错误；大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，能发出3种不同频率的光子，故B错误；由题图可知，n＝4和n＝3的能量差小于n＝3和n＝2的能量差，则从n＝4跃迁到n＝3能级释放的光子能量小于从n＝3跃迁到n＝2能级辐射的光子能量，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的频率低，波长长，故C正确；从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能量为－13.6 eV－(－54.4 eV)＝40.8 eV，从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV＜40.8 eV，故D错误。
6．有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与它发生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收，从而使该原子由基态跃迁到激发态，然后此原子向低能级跃迁，并放出光子。若氢原子碰撞后放出一个光子，已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)。则速度v0至少为(　　)
A． B．
C． D．
解析：选C。由动量守恒定律有mv0＝2mv，碰撞过程损失的动能为ΔE＝mv－·2mv2，由能级跃迁知识有ΔE至少为由n＝2的能级跃迁至基态时的能量变化，则ΔE＝E2－E1＝－E1，联立解得v0＝ ，故C正确。
7.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则(　　)
INCLUDEPICTURE "20S64.tif" INCLUDEPICTURE "20S64.tif" \* MERGEFORMAT
A．a光的光子能量大于b光的光子能量
B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C．处于能级n＝4的电子的动能大于能级n＝2的动能
D．在真空中传播时，b光的波长较短
解析：选A。根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级的能量差，公式：hν＝Em－En，可知从n＝4向n＝2跃迁时辐射光子的能量大于从n＝3向n＝2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量大于b，又根据光子能量E＝hν可得，a光子的频率大于b，由λ＝，则a光的波长小于b光，故A正确，D错误；从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射出的光子能量小于a光子的能量，因为紫外线的能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故B错误；根据玻尔理论，库仑力提供向心力k＝m，可知，越靠近原子核的速度越大，动能越大，那么处于n＝4能级电子的动能小于n＝2能级电子的动能，故C错误。
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是(　　)
A．解释α粒子散射现象
B．用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小
C．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性
D．结合经典电磁理论，解释氢原子光谱
解析：选AB。原子核很小，绝大多数α粒子穿过金箔后几乎沿原方向前进，少数发生较大偏转，故A正确；影响α粒子运动的主要原因是带正电的原子核，而绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变，只有极少数α粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转，根据α粒子散射实验，可以估算出原子核的直径约为10－15 m，故B正确；卢瑟福的模型在经典电磁理论下是不稳定的，电子绕核运转会辐射电磁波损失能量，故C错误；经典电磁理论中能量是连续变化的，如此说来原子光谱就应该是连续谱，但是事实上原子光谱是线状谱，故D错误。
9.氢原子的能级图如图所示，其中n＝1为基态，若一群氢原子A处于激发态n＝4能级，一个氢原子B处于激发态n＝3能级，则下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-32.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-32.TIF" \* MERGEFORMAT
A．A最多能辐射出6种频率的光子
B．A最多能辐射出3种频率的光子
C．B最多能辐射出3种频率的光子
D．B最多能辐射出2种频率的光子
解析：选AD。一群处于n能级的氢原子向基态跃迁时最多可以辐射出C种频率的光子，当一个氢原子从n能级向基态跃迁时，最多可产生n－1种频率的光子；因为A处于n＝4能级，且A为一群氢原子，所以A最多能辐射6种不同频率的光子；B为一个氢原子，处于n＝3能级，所以B最多能辐射2种不同频率的光子。
10．氢原子辐射出一个光子后，下列说法正确的是(　　)
A．电子绕核旋转半径减小
B．电子的动能减小
C．氢原子的电势能减小
D．原子的能级值减小
解析：选ACD。氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据＝，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则氢原子的电势能减小。
11．用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态，此时出现的氢光谱中有N条谱线，其中波长的最大值为λ。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到N′条，其中波长的最大值变为λ′。下列各式中可能正确的是(　　)
A．N′＝N＋n B．N′＝N＋n－1
C．λ′>λ D．λ′<λ
解析：选AC。氢原子处于n能级向较低激发态或基态跃迁时，可能产生的光谱线条数的计算公式为N＝C＝。设氢原子被激发到量子数为n′的激发态时出现的氢光谱中有N′条谱线，若n′＝n＋1，N′＝＝N＋n，故A正确；氢原子能级越高相邻能级差越小，由ΔE＝，n′>n，则ΔE′<ΔE，所以λ′>λ，故C正确。
三、非选择题(本题共5小题，共52分)
12．(8分)一群氢原子处于n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：
INCLUDEPICTURE "20S66.TIF" INCLUDEPICTURE "20S66.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)这群氢原子最多能发射几种频率的光子？(4分)
(2)氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是多少？(4分)
解析：(1)因为C＝6，知这群氢原子最多能发射6种频率的光子；
(2)氢原子由n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量等于能级差，即
E＝E4－E2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV。
答案：(1)6种　(2)2.55 eV
13．(10分)已知电子质量为9.1×10－31 kg，电荷量为－1.6×10－19 C，静电力常量k＝9×109 N·m2/C2，当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10 m时，求电子绕核运动的速度大小、频率、动能和等效的电流。
解析：根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力可知
k＝m，v＝e
＝1.6×10－19× m/s
≈2.19×106 m/s；
而v＝2πfr，即f＝＝ Hz
≈6.58×1015 Hz；
Ek＝mv2＝≈2.17×10－18 J；
设电子运动周期为T，则
T＝＝ s≈1.52×10－16 s
电子绕核的等效电流I＝＝＝ A≈1.05×10－3 A。
答案：2.19×106 m/s　6.58×1015 Hz　2.17×10－18 J　1.05×10－3 A
14．(10分)氢原子的基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核运动的半径r1＝0.53×10－10 m，已知电子电荷量e＝1.6×10－19 C，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则氢原子处于n＝2的激发态时：
(1)原子系统具有的能量是多少？(2分)
(2)电子在轨道上运动的动能为多少？(4分)
(3)电子具有的电势能为多少？(4分)
解析：(1)由En＝可得E2＝－ eV＝－3.4 eV，即为原子系统的能量。
(2)由F＝ eq \f(ke2,r) ＝得，Ek2＝mv2＝＝，
代入数据，解得Ek2≈3.4 eV，
即电子在轨道上的动能为3.4 eV。
(3)由Epn＝En－Ekn，得Ep2＝E2－Ek2＝－6.8 eV，即电子具有的电势能为－6.8 eV。
答案：(1)－3.4 eV　(2)3.4 eV　(3)－6.8 eV
15.(10分)汤姆孙在1897年用阴极射线管测量了电子的比荷(电子电荷量与质量之比)，其实验原理如图所示。电子流平行于极板射入，极板P、P′间同时存在匀强电场E和垂直于纸面向里的匀强磁场B时，电子流不会发生偏转；极板间只存在垂直于纸面向里的匀强磁场B时，电子流穿出平行板电容器时的偏转角θ＝ rad。已知极板长L＝3.0×10－2 m，电场强度大小为E＝1.5×104 V/m，磁感应强度大小为B＝5.0×10－4 T。求电子比荷。
INCLUDEPICTURE "20S67.TIF" INCLUDEPICTURE "20S67.TIF" \* MERGEFORMAT
解析：
INCLUDEPICTURE "20S68.tif" INCLUDEPICTURE "20S68.tif" \* MERGEFORMAT
无偏转时，洛伦兹力和电场力平衡，则eE＝evB
只存在磁场时，有evB＝m，
由几何关系r＝
偏转角很小时，r≈
联立上述各式并代入数据得电子的比荷
＝≈1.3×1011 C/kg。
答案：1.3×1011 C/kg
16．(14分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51 eV，则：(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(4分)
(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(4分)
(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中最多能释放出几种频率的光子？其中波长最长是多少？(6分)
解析：(1)根据玻尔理论
E3－E1＝h
λ＝＝ m
≈1.03×10－7 m。
(2)要使处于基态的氢原子电离，入射光子需满足
hν≥0－E1
解得ν≥－＝ Hz
≈3.28×1015 Hz。
(3)当大量氢原子处于n＝3能级时，最多能释放出的光子频率种类为N＝＝3种
由于E2＝＝－＝－3.4 eV
氢原子由n＝3能级向n＝2能级跃迁时放出的光子波长最长，设为λ′，则h＝E3－E2
所以λ′＝＝ m
≈6.58×10－7 m。
答案：(1)1.03×10－7 m　(2)3.28×1015 Hz
(3)3种　6.58×10－7 mINCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" \* MERGEFORMAT
1．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
D．通过实验测出电子的比荷和电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
解析：选BD。电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的，电荷是量子化的也是密立根发现的，A、C错误，B正确；测出电子比荷的值和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，D正确。
2．(多选)关于电子的发现，下列说法正确的是(　　)
A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成
B．电子的发现，说明原子具有一定的结构
C．在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒
D．原子对外显电中性，电子带负电，使人们意识到原子内应该还有带正电的部分
解析：选BCD。发现电子时，人们对原子的结构仍然不清楚，但它使人们意识到电子应该是原子的组成部分，故A错误，B正确；在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒，C正确；原子对外显电中性，而电子带负电，使人们意识到原子中应该还有其他带正电的部分，D正确。
3．(多选)1897年英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是(　　)
A．任何物质中均有电子
B．不同物质中具有不同性质的电子
C．电子质量是质子质量的1 836倍
D．电子是一种粒子，是比原子更基本的物质单元
解析：选AD。汤姆孙用不同的材料做阴极，都能发现阴极射线且阴极射线均为同一物质——电子，这说明任何物质中均含有电子，A正确，B错误；根据对电子比荷的测定可知，电子电荷量和氢原子核的电荷量相同，电子的质量远小于质子质量，是质子质量的，电子是一种粒子，并且电子是比原子更基本的物质单元，C错误，D正确。
4．关于阴极射线，下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
B.阴极射线是在真空管内由正极发出的电子流
C．阴极射线粒子的电荷量大小与氢离子相同
D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小
解析：选C。阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，故A、B错误；阴极射线是电荷量大小与氢离子相同，而质量比氢离子小得多的粒子，故C正确；阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子比荷大，故D错误。
5．(6分)如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的电场，出电场时打在屏上P点，经测量O′P为X0，求电子的比荷。
INCLUDEPICTURE "20S8.tif" INCLUDEPICTURE "20S8.tif" \* MERGEFORMAT
解析：由于电子进入电场中做类平抛运动，沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动。
满足X0＝at2＝＝ eq \f(eUl2,2dmv)
则＝ eq \f(2dX0v,Ul2) 。
答案： eq \f(2dX0v,Ul2)
INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" \* MERGEFORMAT
6．(多选)汤姆孙的气体放电管的示意图如图所示，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "20S11.tif" INCLUDEPICTURE "20S11.tif" \* MERGEFORMAT
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直于纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
解析：选AC。实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，C正确，B错误；加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，A正确。
7．(多选)如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-23.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-23.TIF" \* MERGEFORMAT
A．油滴带负电
B．油滴质量可通过天平来测量
C．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量
D．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍
解析：选AD。由题图可知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴带负电，故A正确；油滴的质量很小，不能通过天平测量，故B错误；根据油滴受力平衡可得mg＝qE＝q，解得q＝，可知要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴所带的电荷量，故C错误；根据密立根油滴实验研究可知，该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍，故D正确。
8．(8分)如图所示，初速度可忽略不计的电子经加速电场加速后从小孔O进入磁感应强度为B的有界匀强磁场，磁场宽度为l，射出磁场时电子的偏转角为α。已知加速电场电势差为U，求电子的比荷。
INCLUDEPICTURE "20S18.TIF" INCLUDEPICTURE "20S18.TIF" \* MERGEFORMAT
解析：
INCLUDEPICTURE "20S19.tif" INCLUDEPICTURE "20S19.tif" \* MERGEFORMAT
在加速电场中由动能定理得
eU＝mv2
在匀强磁场中由牛顿第二定律得
evB＝
如图所示，由几何关系得
R＝
解得 ＝。
答案：
9．(10分)电子的电荷量最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图所示，两块水平放置的平行金属板的上、下极板与电源正负极相接，上、下极板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带负电，油滴进入上极板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动，两金属板间距为d，重力加速度为g，不计空气阻力和浮力。
INCLUDEPICTURE "20S17.TIF" INCLUDEPICTURE "20S17.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)调节两板的电势差u，当u＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，求油滴所带的电荷量q。(4分)
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u＝U时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动时，经过时间t运动到下极板，求此油滴的电荷量Q。(6分)
解析：(1)油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡，由平衡条件得q＝m1g，得q＝。
(2)油滴加速下落，其所带电荷量为Q，因油滴带负电，则油滴所受的电场力方向向上，设此时加速度的大小为a，由牛顿第二定律和运动学公式得
m2g－Q＝m2a，d＝at2，解得Q＝。
答案：(1)　(2)(共36张PPT)
第2节　原子的核式结构模型
学习目标
1．了解α粒子散射实验的原理、现象和结论。　2.知道卢瑟福的原子核式结构模型的内容和意义。
3．知道原子和原子核大小的数量级以及原子核的电荷数和核外电子数的关系。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、汤姆孙原子模型
1．物质中的电子是带______的，而通常情况下物质都呈现电中性。这个事实使人们推测原子是否应当由两部分组成：一部分是电子，带负电；另一部分则带正电，而且其所带的正电荷应与电子所带的负电荷______。原子在整体上呈电中性。
负电
相等
2．汤姆孙根据已知的实验现象和认识提出了影响较大的“枣糕模型”，如图所示，假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“镶嵌”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上。
二、α粒子散射实验
1．卢瑟福和他的助手盖革、马斯登用α粒子轰击金箔，研究α粒子散射的情况，其实验装置如图所示。α粒子源封装在铅盒中，铅盒壁上有一个小孔，α粒子可以从小孔中射出，打到前方的金箔中心。探测器可以绕着金箔中心点做圆周运动，从α粒子源到探测器之间是真空的。被金箔向各个方向散射的α粒子打在探测器上时会发出荧光，从而被探测到。沿圆周移动探测器，就可以探测α粒子在各个方向上的散射情况。
绝大多数
少数
极少数
三、原子核式结构模型
1．卢瑟福否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出了新的原子结构模型，认为原子中间有一个体积很小、带_________的核，而______在核外绕核运动。这种结构模型被称为原子的“核式结构模型”。
2．原子中带正电部分体积很小，但____________原子的全部质量，称之为原子核。
卢瑟福推算出原子核的直径约为______m，只有原子直径的十万分之一。
正电荷
电子
几乎占有
10－15
四、原子核式结构模型的局限性
原子核式结构模型与经典理论之间存在一定的差异。在核式结构模型中，电子绕原子核做圆周运动，电子具有加速度。根据经典电磁理论，带电粒子做加速运动时，要向外发射电磁波，要辐射能量。原子是不稳定的，与实际不符。
判断下列说法是否正确。
(1)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。(　　)
(2)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。(　　)
(3)α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹。(　　)
(4)卢瑟福否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子核式结构模型。　(　　)
(5)原子的质量几乎全部集中在原子核上。(　　)
(6)原子中所有正电荷都集中在原子核内。(　　)
√
√
×　
√
√
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　α粒子散射实验
图为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图。
试探究：(1)该实验中为什么用金箔作靶子？
提示：金的延展性好，可以做得很薄而且金的原子序数大，产生的库仑斥力大，偏转明显。
(2)当把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，相同时间内哪个位置观察到屏上的闪光次数最多？
提示：相同时间内在A处观察到屏上的闪光次数最多。
1．α粒子散射实验的实验现象
(1)绝大多数α粒子运动方向不会明显变化(因为电子的质量相对于α粒子很小)。
(2)少数α粒子发生大角度偏转，甚至被弹回。
(3)如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180°，这种机会极少。
2．实验解释
(1)少数α粒子靠近原子核时，受到的库仑斥力大。
(2)大多数α粒子离原子核较远，受到的库仑斥力较小。
3．实验结论
卢瑟福分析了实验数据后认为，事实应该是：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。卢瑟福提出了自己的原子模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核内，原子中绝大部分是空的。
√
角度1　α粒子散射实验现象
　　　卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子核式结构模型，实验装置如图所示，带电粒子打到光屏上就会产生光斑，为验证α粒子散射实验结论，现在1、2、3、4四处放置带有荧光屏的显微镜，则这四处位置一段时间内统计的闪烁次数符合实验事实的是(　　)
A．1 605、35、11、1
B．1 242、1 305、723、203
C．2、10、655、1 205
D．1 232、1 110、733、203
[解析]　α粒子散射实验现象是绝大多数粒子直接穿过，少数发生大角度偏转，极少数甚至原路返回，故A符合事实，B、C、D不符合事实。
√
角度2　α粒子散射实验现象分析
　　　如图所示是α粒子散射实验装置的示意图。从α粒子源发射的α粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90°。下列说法正确的是(　　)
A．α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的质子流
B．实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内
C．α粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对α粒子的作用引起的
D．α粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对α粒子的库仑力引起的
[解析]　α粒子是从放射性物质中发射出来的氦核，A错误；
若原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内，α粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会平衡，对α粒子运动的影响不会很大，不会出现大角度偏转的实验结果，B错误；
由于电子的质量极小，其对α粒子速度的影响可以忽略，C错误；
原子核带正电，体积很小，但几乎集中了原子的全部质量，电子在核外运动，当α粒子进入原子区域后，大部分离原子核很远，受到的库仑力很小，运动方向几乎不变，只有极少数α粒子离原子核很近，因此受到很强的库仑力，发生大角度偏转，D正确。
知识点二　原子的核式结构模型
1．原子的两种模型
核式结构 “枣糕”模型
原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体
电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内
2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近它们的原子序数。
3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数。
4．原子半径的数量级是10－10m，原子核半径的数量级是10－15m，两者相差10万倍之多。
　　　(多选)关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容,下列叙述正确的是(　　)
A．原子是一个质量分布均匀的球体
B．原子的质量几乎全部集中在原子核内
C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内
D．原子核半径的数量级是10－15 m
√
√
[解析]　原子的质量几乎全部集中在原子核内，A错误，B正确；
原子的正电荷全部集中在一个很小的核内，负电荷绕原子核做圆周运动，C错误；
原子核半径的数量级是10－15 m，D正确。
　　　(2024·山东日照阶段练)卢瑟福的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
√
[解析]　α粒子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运动轨迹的影响可忽略不计，A错误；
α粒子散射可以用来估算核半径，对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15 m，而整个原子半径的数量级是10－10 m，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的，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。
知识点三　α粒子散射实验中α粒子的轨迹与库仑力做功
1．α粒子的运动情况
在离原子核较远处，α粒子做近似匀速直线运动。在α粒子靠近原子核的运动过程中，库仑斥力随运动距离和运动方向的变化而变化，是变力，所以，α粒子做变速运动，当运动方向与α粒子和原子核的连线不在同一方向上时，α粒子做变速曲线运动，受库仑斥力作用，曲线向原子核外侧弯曲且库仑斥力方向与速度方向分布于轨迹两侧。
2．库仑力对α粒子的做功情况
(1)当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。
(2)当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。
√
　　　卢瑟福的α粒子散射实验如图所示，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为(　　)
A．轨迹a　　　　　　
B．轨迹b
C．轨迹c
D．轨迹d
[解析]　卢瑟福通过研究α粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，因此α粒子离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越大，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，故A正确，B、C、D错误。
√
　　　如图所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从A运动到B再运动到C的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．动能先增大后减小
B．电势能先减小后增大
C．电场力先做负功后做正功，总功等于零
D．加速度先减小后增大
[解析]　α粒子及原子核均带正电，故α粒子受到原子核的斥力，α粒子从A运动到B，电场力做负功，动能减小，电势能增大，从B运动到C，电场力做正功，动能增大，电势能减小，A、C在同一等势面上，A、C两点的电势差为零，则α粒子从A到C的过程中电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(对α粒子散射实验现象的认识)卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图如图所示，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法正确的是(　　)
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，
观察到的实验结果基本相似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹
√
解析：α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，极少数α粒子有大角度散射，所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，A、B错误；
α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，D错误，C正确。
2．(对α粒子散射实验现象的解释)(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A．该实验说明原子中正电荷是均匀分布的
B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用
C.只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构理论
√
√
√
解析：在α粒子散射实验中，有极少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的物质存在；二是这一物质带有较大的正电荷；三是这一物质的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故A错误，B、C正确；
卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，D正确。
3．(原子的核式结构模型)(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(　　)
A．原子的中心有个核，叫原子核
B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内
D．带负电的电子在核外空间绕着核旋转
解析：卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见，B错误，A、C、D正确。
√
√
√
4．(α粒子的受力情况)卢瑟福α粒子散射实验的金原子核和两个α粒子的径迹如图所示，其中可能正确的是(　　)
√
解析：α粒子与金原子核都带正电，相互排斥，α粒子径迹越靠近金原子核，所受库仑斥力越大，运动方向的偏转角度就越大，根据这个特点可以判断，A正确。(共3张PPT)
章末知识网络建构
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THANKS(共20张PPT)
课后达标检测
√
1．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
D．通过实验测出电子的比荷和电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
√
解析：电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的，电荷是量子化的也是密立根发现的，A、C错误，B正确；
2．(多选)关于电子的发现，下列说法正确的是(　　)
A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成
B．电子的发现，说明原子具有一定的结构
C．在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒
D．原子对外显电中性，电子带负电，使人们意识到原子内应该还有带正电的部分
√
√
√
解析：发现电子时，人们对原子的结构仍然不清楚，但它使人们意识到电子应该是原子的组成部分，故A错误，B正确；
在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒，C正确；
原子对外显电中性，而电子带负电，使人们意识到原子中应该还有其他带正电的部分，D正确。
3．(多选)1897年英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是(　　)
A．任何物质中均有电子
B．不同物质中具有不同性质的电子
C．电子质量是质子质量的1 836倍
D．电子是一种粒子，是比原子更基本的物质单元
√
√
解析：汤姆孙用不同的材料做阴极，都能发现阴极射线且阴极射线均为同一物质——电子，这说明任何物质中均含有电子，A正确，B错误；
√
4．关于阴极射线，下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
B.阴极射线是在真空管内由正极发出的电子流
C．阴极射线粒子的电荷量大小与氢离子相同
D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小
解析：阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，故A、B错误；
阴极射线是电荷量大小与氢离子相同，而质量比氢离子小得多的粒子，故C正确；
阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子比荷大，故D错误。
5．(6分)如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的电场，出电场时打在屏上P点，经测量O′P为X0，求电子的比荷。
√
6．(多选)汤姆孙的气体放电管的示意图如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直于纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
√
解析：实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，C正确，B错误；
加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，D错误；
当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，A正确。
√
7．(多选)如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是(　　)

A．油滴带负电
B．油滴质量可通过天平来测量
C．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量
D．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍
√
解析：由题图可知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴带负电，故A正确；
油滴的质量很小，不能通过天平测量，故B错误；
根据密立根油滴实验研究可知，该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍，故D正确。
8．(8分)如图所示，初速度可忽略不计的电子经加速电场加速后从小孔O进入磁感应强度为B的有界匀强磁场，磁场宽度为l，射出磁场时电子的偏转角为α。已知加速电场电势差为U，求电子的比荷。
9．(10分)电子的电荷量最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图所示，两块水平放置的平行金属板的上、下极板与电源正负极相接，上、下极板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带负电，油滴进入上极板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动，两金属板间距为d，重力加速度为g，不计空气阻力和浮力。
(1)调节两板的电势差u，当u＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，求油滴所带的电荷量q。(4分)
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u＝U时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动时，经过时间t运动到下极板，求此油滴的电荷量Q。(6分)INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" \* MERGEFORMAT
1．下列对原子结构的认识错误的是(　　)
A．原子核的电荷数就是核中的质子数
B．电子在核外绕核旋转，向心力由库仑力提供
C．原子的全部正电荷都集中在原子核里
D．原子的直径大约为10－15 m
解析：选D。原子核的电荷数等于核中的质子数，A正确；核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，即向心力由库仑力提供，B正确；原子的全部正电荷都集中在原子核里，C正确；原子核直径的数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10 m，D错误。
2．(多选)在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相碰，则下列说法正确的是(　　)
A．α粒子发生大角度的偏转
B．α粒子不会发生明显偏转
C．α粒子可能被弹回
D．α粒子能量几乎不变
解析：选BD。粒子间的碰撞满足动量守恒定律，因为α粒子的质量远远大于电子的质量，α粒子动量几乎不变，所以α粒子不会发生明显偏转，不可能被弹回，能量也几乎不会发生改变。故A、C错误，B、D正确。
3．(2023·广西桂林期中)α粒子散射实验中，α粒子大角度偏转(　　)
A．是由于与电子的碰撞
B．是由于库仑引力
C．反映了原子核由质子和中子组成
D．是由于原子核中带正电的核的作用
解析：选D。α粒子散射实验中，α粒子受到原子核中带正电的核(质量大，带电量多)的库仑斥力的作用而发生大角度偏转。
4．(多选)卢瑟福提出的原子核式结构学说包含的内容有(　　)
A．原子中心有一个很小的核
B．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
C．原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上
D．带负电的电子在核外空间绕原子核旋转
解析：选ABD。卢瑟福提出的原子核式结构模型是：原子中心有一个很小的原子核，它集中了原子的几乎全部质量和所有的正电荷，电子在核外绕原子核旋转。
5．对α粒子散射实验的实验装置的描述，下列选项正确的是(　　)
A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的显微镜
B．金箔的厚度对实验结果无影响
C．如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象
D．实验装置放在空气中和真空中都可以
解析：选A。α粒子散射实验的实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的显微镜，故A正确；金箔厚度太大，α粒子就不能穿透了，所以不可以太厚，故B错误；如果不用金箔改用铝箔也会发生散射现象，只是铝的延展性不如金好，不能做到很薄，所以实验结果会受到影响，故C错误；实验装置必须在真空中进行，否则α粒子会电离空气，造成实验现象不明显，故D错误。
6．(多选)在α粒子散射实验中，下列选用金箔的原因的说法正确的是(　　)
A．金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔
B．金核不带电
C．金原子核质量大，被α粒子轰击后不易移动
D．金核半径大，易形成大角度散射
解析：选ACD。α粒子散射实验中，选用金箔是因为金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔，α粒子很容易穿过，A正确；金原子核质量大，被α粒子轰击后不易移动，C正确；金核带正电，半径大，易形成大角度散射，D正确，B错误。
7．卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，开有小孔的铅盒里面包裹着少量的放射性元素钋。铅能够很好地吸收α粒子使得α粒子只能从小孔射出，形成一束很细的射线射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-22.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-22.TIF" \* MERGEFORMAT
A．α粒子碰撞到了电子会反向弹回
B．绝大多数α粒子发生了大角度偏转
C．该实验为汤姆孙的“枣糕模型”奠定了基础
D．该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子核上
解析：选D。电子质量很小，α粒子与电子碰撞，运动方向几乎不改变，故A错误；绝大多数α粒子方向不发生改变，少数发生了大角度偏转，故B错误；该实验为卢瑟福的原子的核式结构理论奠定了基础，从而否定了汤姆孙的“枣糕模型”，故C错误；该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子核上，故D正确。
INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" \* MERGEFORMAT
8．人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "WWL5.TIF" INCLUDEPICTURE "WWL5.TIF" \* MERGEFORMAT
A.α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关
B．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型
C．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型
D．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型
解析：选B。卢瑟福通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了原子的核式结构模型，故B正确，A、C、D错误。
9.(多选)α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近的示意图如图所示，A、B、C分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "24CR19.TIF" INCLUDEPICTURE "24CR19.TIF" \* MERGEFORMAT
A．α粒子在A处的速度比B处的速度小
B．α粒子在B处的动能最大，电势能最小
C．α粒子在A、C两处的速度大小相等
D．α粒子在B处的速度比在C处的速度要小
解析：选CD。α粒子由A经B运动到C，由于受到库仑斥力的作用，α粒子先减速后加速，A错误，D正确；库仑斥力对α粒子先做负功后做正功，使动能先减小后增大，电势能先增大后减小，B错误；A、C处于同一个等势面上，从A到C库仑力不做功，α粒子在A、C两处的速度大小相等，C正确。
10．如图是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线，要使荧光屏的亮线向下(z轴负方向)偏转，下列措施可采用的是(　　)
INCLUDEPICTURE "24CR20.TIF" INCLUDEPICTURE "24CR20.TIF" \* MERGEFORMAT
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
解析：选B。加磁场时，由左手定则可判断磁场方向应沿y轴正方向；加电场时，电场方向应沿z轴正方向。
11．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等，则下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-21.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-21.TIF" \* MERGEFORMAT
A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了核式结构模型
B．大多数α粒子几乎沿原方向返回
C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能一直增大
D．α粒子经过a、b两点时动能相等
解析：选A。卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故A正确；根据α粒子散射现象可知，大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误；α粒子受到静电力作用，根据静电力做功特点可知α粒子从a经过b运动到c的过程中静电力先做负功后做正功，所以α粒子的电势能先增大后减小，故C错误；由于α粒子从a运动到b的过程中静电力做负功，则动能减小，故D错误。
12．(8分)在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小。现有一个α粒子以2.0×107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子核的电荷数为79，求该α粒子与金原子核的最近距离。(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Ep＝，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，α粒子的质量为 6.64×10－27 kg)
解析：当只有库仑力做功时，动能和势能才相互转化，两者的和保持不变。开始相距很远，可认为电势能为零，相距最近时，可认为动能为零。当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为其电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设所能达到的最小距离为d，则mv2＝k，得d＝，代入已知数据计算得d≈2.7×10－14 m。
答案：2.7×10－14 m(共33张PPT)
第3节　光谱　氢原子光谱
学习目标
1．知道光谱、连续谱和线状谱等概念。　2.知道氢原子光谱的实验规律。
3．了解经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立的特性。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、光谱的几种类型
1．光谱：物体发出的光，通常不是单色光，而是由许多不同波长的光组成的复色光。复色光通过分光镜后，分解为一系列单色光，而且按
______的顺序排列成一条光带，称为光谱。如太阳光经过分光镜后形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫次序排列的光谱，称为____________。
波长
太阳光谱
2．光谱的分类
(1)连续光谱：用分光镜观察白炽灯泡发出的光，可以观察到连续彩色光带，这种光带称为____________，它由波长______分布的光组成。
(2)明线光谱：在酒精灯的火焰上撒一些钠盐，利用分光镜可观察到在较暗的连续光谱的背景上出现一些分立的彩色亮线，这种光谱称为____________。不同原子的明线光谱是_________。
(3)发射光谱：连续光谱和______光谱都是由发光物质所发的光直接产生的，所以也称为______光谱。炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱一般为连续光谱，而稀薄气体发光产生的光谱多为明线光谱。
连续光谱
连续
明线光谱
不同的
明线
发射
(4)吸收光谱：由于被火焰加热的钠盐产生的蒸气吸收了弧光灯发出的白光中的一些特定频率的光而形成的谱线在较强的连续光谱的背景上有一些分立的______，这类光谱称为______光谱，也称______光谱。
(5)线状谱：对于某一种原子，发射光谱和吸收光谱都是______的谱线，称为线状谱。
(6)原子光谱：同一种原子发射光谱中的明线与吸收光谱中暗线的位置是_________，称为这种原子的______光谱，这样的光谱称为原子光谱。
暗线
吸收
暗线
分立
相同的
特征
二、光谱分析的应用
1．光谱分析：由于原子发光的频率只与原子结构有关，因此光谱就成了该元素的特征了，就像人类的“指纹”一样。利用原子光谱可以来鉴别物质的化学组成中是否存在这种元素、含量有多少等，这种方法叫作光谱分析。
2．光谱分析的特点
(1)光谱分析极为灵敏，它的精确度远高于化学分析和其他分析手段。
(2)它可以在不破坏、不接触研究对象的情况下，获取其内部信息，这使得它成为科研领域的一种重要研究手段。
三、氢原子光谱
1．在真空管中充入稀薄的氢气，两极加上2～3 kV的高压，在电场的激发下，氢原子就会发光，通过分光镜就可以观察到氢原子光谱。氢原子光谱在可见光范围内存在4条分立的谱线。
3．巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。
4．根据卢瑟福的核式结构模型和经典电磁理论，不能解释原子光谱是线状谱。
判断下列说法是否正确。
(1)连续光谱和明线光谱都是发射光谱。(　　)
(2)明线光谱和暗线光谱都是原子的特征光谱。(　　)
(3)连续光谱也可用于光谱分析。(　　)
(4)氢原子光谱是线状谱。(　　)
(5)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征。(　　)
√
√
×　
√
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　光谱和光谱分析
1．光谱的分类
2．太阳光谱
特点 在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱
产生 原因 阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线
3.光谱分析
优点 灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g
应用 ①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分：研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；③应用光谱分析鉴定食品优劣
√
　　　(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是(　　)
A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过月球反射的日光分析鉴别月球的物质成分
√
[解析]　太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，A错误；
月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D错误；
光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，C正确；
煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，B正确。
√
　　　如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为(　　)
A．a元素　　　　　　　
B．b元素
C．c元素
D．d元素
[解析]　把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素。
知识点二　对氢原子光谱的理解和应用
1．氢原子的光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示。
√
√
[解析]　巴尔末公式是巴尔末在研究氢光谱特征时发现的，故A正确；
公式中的n只能取大于或等于3的整数值,故氢光谱是线状谱,B错误，C正确；
巴尔末公式只适用于氢光谱的分析,不适用于其他原子光谱的分析，D错误。
　　　对于巴尔末公式，下列说法正确的是(　　)
A．所有氢原子光谱的波长都与巴尔末公式相对应
B．巴尔末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C．巴尔末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光
D．巴尔末公式确定了各种原子发光中的光的波长
√
[解析]　巴尔末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；
巴尔末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴尔末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。
　　　根据巴尔末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？
[答案]　见解析
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(对光谱的理解)(多选)关于光谱，下列说法正确的是(　　)
A．炽热的液体发射连续谱
B．发射光谱一定是连续谱
C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析
D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱
√
√
√
解析：炽热的液体发射的光谱为连续谱，A正确；
发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，B错误；
线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，C正确；
霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，D正确。
2．(对光谱的理解)白炽灯发光产生的光谱是(　　)
A．连续光谱　　　　　　 B．明线光谱
C．原子光谱 D．吸收光谱
解析：白炽灯发光属于炽热的固体发光，所以发出的是连续光谱。
√
3．(光谱和光谱分析)关于光谱和光谱分析，下列说法错误的是(　　)
A．发射光谱包括连续谱和线状谱
B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱
C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析
D．光谱分析可以帮助人们发现新元素
√
解析：光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，故A正确，不符合题意；
太阳光谱中有暗线，是吸收光谱，氢光谱是线状谱，故B错误，符合题意；
线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，故C正确，不符合题意；
光谱分析可以精确分析物质中所含元素，可以帮助人们发现新元素，故D正确，不符合题意。
√
5．(对巴尔末公式的理解)巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立性。用卢瑟福的核式结构模型和经典力学、电磁学的理论，是否能够解释这种分立性？
解析：卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子的散射实验。但经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的不连续性。具体分析如下：根据卢瑟福核式结构模型和经典力学理论、电磁理论可知核外电子绕原子核旋转产生变化的电磁场，而变化的电磁场会激发电磁波，电磁波向外传播辐射，电子失去能量最后会坠入原子核，辐射能量(电磁波)的频率等于绕核旋转的频率，电子绕核旋转过程随着能量的减小，转得越来越快，这个变化是连续的，辐射各种频率(波长)的光，原子光谱应是连续的，所以不能解释氢原子这种分立性。
答案：不能章末知识网络建构
INCLUDEPICTURE "JKBT22.TIF" INCLUDEPICTURE "JKBT22.TIF" \* MERGEFORMAT第2节　原子的核式结构模型
INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．了解α粒子散射实验的原理、现象和结论。　2.知道卢瑟福的原子核式结构模型的内容和意义。
3．知道原子和原子核大小的数量级以及原子核的电荷数和核外电子数的关系。
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
一、汤姆孙原子模型
1．物质中的电子是带负电的，而通常情况下物质都呈现电中性。这个事实使人们推测原子是否应当由两部分组成：一部分是电子，带负电；另一部分则带正电，而且其所带的正电荷应与电子所带的负电荷相等。原子在整体上呈电中性。
2．汤姆孙根据已知的实验现象和认识提出了影响较大的“枣糕模型”，如图所示，假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“镶嵌”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上。
INCLUDEPICTURE "JKBT19.TIF" INCLUDEPICTURE "JKBT19.TIF" \* MERGEFORMAT
二、α粒子散射实验
1．卢瑟福和他的助手盖革、马斯登用α粒子轰击金箔，研究α粒子散射的情况，其实验装置如图所示。α粒子源封装在铅盒中，铅盒壁上有一个小孔，α粒子可以从小孔中射出，打到前方的金箔中心。探测器可以绕着金箔中心点做圆周运动，从α粒子源到探测器之间是真空的。被金箔向各个方向散射的α粒子打在探测器上时会发出荧光，从而被探测到。沿圆周移动探测器，就可以探测α粒子在各个方向上的散射情况。
INCLUDEPICTURE "JKBT20.TIF" INCLUDEPICTURE "JKBT20.TIF" \* MERGEFORMAT
2．实验现象
绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进或只发生很小的偏转，少数α粒子发生了较大的偏转，大约的α粒子偏转角度超过了90°，极少数α粒子甚至被“弹”回来。
三、原子核式结构模型
1．卢瑟福否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出了新的原子结构模型，认为原子中间有一个体积很小、带正电荷的核，而电子在核外绕核运动。这种结构模型被称为原子的“核式结构模型”。
2．原子中带正电部分体积很小，但几乎占有原子的全部质量，称之为原子核。
卢瑟福推算出原子核的直径约为10－15m，只有原子直径的十万分之一。
INCLUDEPICTURE "JKBT21.TIF" INCLUDEPICTURE "JKBT21.TIF" \* MERGEFORMAT
核式结构模型示意图
四、原子核式结构模型的局限性
原子核式结构模型与经典理论之间存在一定的差异。在核式结构模型中，电子绕原子核做圆周运动，电子具有加速度。根据经典电磁理论，带电粒子做加速运动时，要向外发射电磁波，要辐射能量。原子是不稳定的，与实际不符。
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
判断下列说法是否正确。
(1)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。(　　)
(2)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。(　　)
(3)α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹。(　　)
(4)卢瑟福否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子核式结构模型。　(　　)
(5)原子的质量几乎全部集中在原子核上。(　　)
(6)原子中所有正电荷都集中在原子核内。(　　)
提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
知识点一　α粒子散射实验
INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
图为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图。
INCLUDEPICTURE "YM82.TIF" INCLUDEPICTURE "YM82.TIF" \* MERGEFORMAT
试探究：(1)该实验中为什么用金箔作靶子？
(2)当把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，相同时间内哪个位置观察到屏上的闪光次数最多？
提示：(1)金的延展性好，可以做得很薄而且金的原子序数大，产生的库仑斥力大，偏转明显。
(2)相同时间内在A处观察到屏上的闪光次数最多。
1．α粒子散射实验的实验现象
INCLUDEPICTURE "XPZ27.TIF" INCLUDEPICTURE "XPZ27.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)绝大多数α粒子运动方向不会明显变化(因为电子的质量相对于α粒子很小)。
(2)少数α粒子发生大角度偏转，甚至被弹回。
(3)如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180°，这种机会极少。
2．实验解释
(1)少数α粒子靠近原子核时，受到的库仑斥力大。
(2)大多数α粒子离原子核较远，受到的库仑斥力较小。
3．实验结论
卢瑟福分析了实验数据后认为，事实应该是：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。卢瑟福提出了自己的原子模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核内，原子中绝大部分是空的。
角度1　α粒子散射实验现象
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子核式结构模型，实验装置如图所示，带电粒子打到光屏上就会产生光斑，为验证α粒子散射实验结论，现在1、2、3、4四处放置带有荧光屏的显微镜，则这四处位置一段时间内统计的闪烁次数符合实验事实的是(　　)
INCLUDEPICTURE "WWWA41A.TIF" INCLUDEPICTURE "WWWA41A.TIF" \* MERGEFORMAT
A．1 605、35、11、1
B．1 242、1 305、723、203
C．2、10、655、1 205
D．1 232、1 110、733、203
[解析]　α粒子散射实验现象是绝大多数粒子直接穿过，少数发生大角度偏转，极少数甚至原路返回，故A符合事实，B、C、D不符合事实。
[答案]　A
角度2　α粒子散射实验现象分析
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　如图所示是α粒子散射实验装置的示意图。从α粒子源发射的α粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90°。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-20.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-20.TIF" \* MERGEFORMAT
A．α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的质子流
B．实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内
C．α粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对α粒子的作用引起的
D．α粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对α粒子的库仑力引起的
[解析]　α粒子是从放射性物质中发射出来的氦核，A错误；若原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内，α粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会平衡，对α粒子运动的影响不会很大，不会出现大角度偏转的实验结果，B错误；由于电子的质量极小，其对α粒子速度的影响可以忽略，C错误；原子核带正电，体积很小，但几乎集中了原子的全部质量，电子在核外运动，当α粒子进入原子区域后，大部分离原子核很远，受到的库仑力很小，运动方向几乎不变，只有极少数α粒子离原子核很近，因此受到很强的库仑力，发生大角度偏转，D正确。
[答案]　D
知识点二　原子的核式结构模型
1．原子的两种模型
核式结构 “枣糕”模型
原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体
电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内
2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近它们的原子序数。
3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数。
4．原子半径的数量级是10－10m，原子核半径的数量级是10－15m，两者相差10万倍之多。
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是(　　)
A．原子是一个质量分布均匀的球体
B．原子的质量几乎全部集中在原子核内
C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内
D．原子核半径的数量级是10－15 m
[解析]　原子的质量几乎全部集中在原子核内，A错误，B正确；原子的正电荷全部集中在一个很小的核内，负电荷绕原子核做圆周运动，C错误；原子核半径的数量级是10－15 m，D正确。
[答案]　BD
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(2024·山东日照阶段练)卢瑟福的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(　　)
INCLUDEPICTURE "25XS159.TIF" INCLUDEPICTURE "25XS159.TIF" \* MERGEFORMAT
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
[解析]　α粒子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运动轨迹的影响可忽略不计，A错误；大角度的偏转不可能是电子造成的，因为电子的质量只有α粒子的 ，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略，B错误；α粒子散射可以用来估算核半径，对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15 m，而整个原子半径的数量级是10－10 m，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的，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。
[答案]　D
知识点三　α粒子散射实验中α粒子的轨迹与库仑力做功
1．α粒子的运动情况
在离原子核较远处，α粒子做近似匀速直线运动。在α粒子靠近原子核的运动过程中，库仑斥力随运动距离和运动方向的变化而变化，是变力，所以，α粒子做变速运动，当运动方向与α粒子和原子核的连线不在同一方向上时，α粒子做变速曲线运动，受库仑斥力作用，曲线向原子核外侧弯曲且库仑斥力方向与速度方向分布于轨迹两侧。
2．库仑力对α粒子的做功情况
(1)当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。
(2)当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　卢瑟福的α粒子散射实验如图所示，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为(　　)
INCLUDEPICTURE "20S28.tif" INCLUDEPICTURE "20S28.tif" \* MERGEFORMAT
A．轨迹a　　　　　　 B．轨迹b
C．轨迹c D．轨迹d
[解析]　卢瑟福通过研究α粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，因此α粒子离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越大，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，故A正确，B、C、D错误。
[答案]　A
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　如图所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从A运动到B再运动到C的过程中，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "20S29.TIF" INCLUDEPICTURE "20S29.TIF" \* MERGEFORMAT
A．动能先增大后减小
B．电势能先减小后增大
C．电场力先做负功后做正功，总功等于零
D．加速度先减小后增大
[解析]　α粒子及原子核均带正电，故α粒子受到原子核的斥力，α粒子从A运动到B，电场力做负功，动能减小，电势能增大，从B运动到C，电场力做正功，动能增大，电势能减小，A、C在同一等势面上，A、C两点的电势差为零，则α粒子从A到C的过程中电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；α粒子所受的库仑力F＝，B点离原子核最近，所以α粒子在B点时所受的库仑力最大，加速度最大，故加速度先增大后减小，D错误。
[答案]　C
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　))
1．(对α粒子散射实验现象的认识)卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图如图所示，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "20S31.TIF" INCLUDEPICTURE "20S31.TIF" \* MERGEFORMAT
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹
解析：选C。α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，极少数α粒子有大角度散射，所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，A、B错误；α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，D错误，C正确。
2．(对α粒子散射实验现象的解释)(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A．该实验说明原子中正电荷是均匀分布的
B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用
C.只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构理论
解析：选BCD。在α粒子散射实验中，有极少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的物质存在；二是这一物质带有较大的正电荷；三是这一物质的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故A错误，B、C正确；卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，D正确。
3．(原子的核式结构模型)(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(　　)
A．原子的中心有个核，叫原子核
B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内
D．带负电的电子在核外空间绕着核旋转
解析：选ACD。卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见，B错误，A、C、D正确。
4．(α粒子的受力情况)卢瑟福α粒子散射实验的金原子核和两个α粒子的径迹如图所示，其中可能正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "20S32.tif" INCLUDEPICTURE "20S32.tif" \* MERGEFORMAT
解析：选A。α粒子与金原子核都带正电，相互排斥，α粒子径迹越靠近金原子核，所受库仑斥力越大，运动方向的偏转角度就越大，根据这个特点可以判断，A正确。INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" \* MERGEFORMAT
1．下列说法正确的是(　　)
A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱
B．同种原子在任何条件下发出的线状谱都不相同
C．气体发出的光只能产生线状光谱
D．甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱
解析：选A。根据连续光谱的产生可知A正确；每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度等条件而改变，B错误；气体发出的光也能产生连续光谱，C错误；甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，D错误。
2．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱(　　)
A．按光的频率顺序排列
B．按光子的质量大小排列
C．按光的速度大小排列
D．按光子的能量大小排列
解析：选ACD。光谱是将光按波长展开排列的，而波长与频率相对应，A正确；光子没有静止质量，各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传播速度不同，B错误，C正确；由爱因斯坦的光子说可知光子能量与光子频率相对应，D正确。
3．关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A．吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关
B．吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合
C．明线光谱与吸收光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应
D．明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学组成
解析：选D。吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，A、B错误；明线光谱与吸收光谱都是原子的特征谱线，但是明线光谱是原子光谱，吸收光谱不是原子光谱，C错误；明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D正确。
4．太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线。产生这些暗线是由于(　　)
A．太阳表面大气层中缺少相应的元素
B．太阳内部缺少相应的元素
C．太阳表面大气层中存在着相应的元素
D．太阳内部存在着相应的元素
解析：选C。太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相对应的元素，故C正确。
5．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用吸收光谱
B．光谱分析的优点是非常灵敏而迅速
C．使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，就可以对前者的化学组成进行分析
D．摄下月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的
解析：选AB。由于每种元素都有自己的特征谱线，因此，可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱，光谱分析的优点是灵敏而迅速，A、B正确；分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行，C错误；月球的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的，D错误。
6．(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A.经典电磁理论很容易解释原子的稳定性
B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上
C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的
D．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论
解析：选BC。根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，经典物理学无法解释原子的稳定性，并且原子光谱应该是连续的。氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是要引入新的观念。
7．(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是(　　)
A．使固体钠在空气中燃烧
B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气
C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气
D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气
解析：选BC。炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误。
8．(多选)关于巴尔末公式，下列说法正确的是(　　)
A．巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式
B．巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式
D．巴尔末公式准确反映了氢原子发光的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的
解析：选CD。由于巴尔末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴尔末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴尔末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光，由此可知，C、D正确。
INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" \* MERGEFORMAT
9．(2024·河南南阳期末)包含各种波长的复合光，被原子吸收了某些波长的光子后，连续光谱中这些波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱叫作吸收光谱。传到地球表面的太阳光谱就是吸收光谱(　　)
A．太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的
B．太阳光谱中的暗线是地球大气中的原子吸收光子后产生的
C．利用太阳光谱可以分析地球大气中含有哪些元素
D．利用太阳光谱可以分析太阳光中含有哪些元素
解析：选A。太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的，且太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是可以利用太阳光谱分析太阳大气中存在哪些金属元素。
10．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是(　　)
A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．同一种物质的线状谱上的亮线与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系
解析：选B。高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，A错误；某种物质发射的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过某物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线由所经过的物质决定，C错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此同一物质线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。
11．(6分)氢原子光谱的巴尔末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为E2，则为多少？
解析：由＝RH得：当n＝3时，波长最长，＝RH，当n＝4时，波长次之，＝RH，解得＝，由E＝h得：＝＝。
答案：
12．(10分)已知氢原子光谱中巴尔末系第一条谱线Hα的波长为656.5 nm(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速c＝3×108 m·s－1)，则：
(1)试推算里德伯常量的值；(4分)
(2)利用巴尔末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量。(6分)
解析：(1)巴尔末系中第一条谱线为n＝3时，即
＝RH
RH＝≈1.097×107 m－1。
(2)巴尔末系中第四条谱线对应n＝6
则＝RH
λ4＝ m≈4.102×10－7 m＝410.2 nm
ε＝hν＝h≈4.85×10－19 J。
答案：(1)1.097×107 m－1
(2)4.102×10－7 m(或410.2 nm)　4.85×10－19 J第4节　玻尔的原子模型　能级
INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。　2.了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念。　3.能用玻尔理论解释氢原子模型。　4.了解玻尔理论的不足之处和原因。
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
一、玻尔的原子结构理论
1．轨道量子化
电子围绕原子核运动的轨道不是任意的，而是一系列分立的、特定的轨道，围绕原子核运动的电子轨道半径的大小只能是符合一定条件的，我们称之为轨道量子化。
2．能级和定态
不同的轨道实际对应着原子的不同状态，不同状态的原子具有不同的能量。因此，原子的能量也是量子化的，这些不同的能量值就称为能级。当电子在这些轨道上运动时，原子是稳定的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状
态称为定态。能量最低的状态称为基态，其他状态称为激发态。
3．频率条件
电子以rn的轨道半径绕核运动时，原子的能量用En表示，n称为量子数。当原子中的电子从能量较高的定态En跃迁到另一能量较低的定态Em时，就会发射一个光子，如图所示。光子的能量hν＝En－Em，这被称为玻尔频率条件。反之，当电子吸收某一能量的光子后会从低能级状态跃迁到高能级状态，吸收的光子的能量也由玻尔频率条件决定。
这里的“跃迁”可以理解为电子从一个能量状态到另一个能量状态的突变。
INCLUDEPICTURE "JKBT21+.TIF" INCLUDEPICTURE "JKBT21+.TIF" \* MERGEFORMAT
二、用玻尔的原子结构理论解释氢原子光谱
1．玻尔根据自己的原子结构理论，导出氢原子的能级公式
En＝(n＝1，2，3，…)
E1＝－13.6 eV，E2＝－3.4 eV，…
对应的轨道半径是
rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)
r1＝0.53×10－10 m，r2＝0.212×10－9 m，…
由于氢原子的能量是分立的，氢原子从高能级向低能级跃迁时发出的光子的能量也是分立的，因此氢原子发光的光谱也是分立的。由频率条件和上述能级公式，可得光子能量
hν＝En－Em＝E1
由于光子频率ν＝，因此上式可写成
＝－。
2．玻尔理论除了成功地解释了已知的氢原子谱线，也预言了当时未发现的氢原子的其他谱线，进一步证明微观世界是量子化的。
三、玻尔原子结构理论的意义
玻尔的原子结构理论将量子概念引入原子模型，成功地解释了氢光谱。他用能级跃迁理论阐明了光谱的吸收和发射，进一步揭示了微观世界中的“量子”现象，由此推动了量子理论的发展。但是，玻尔原子结构理论还不能解释谱线的强度和偏振情况。在解释有两个以上电子的原子的复杂光谱时也遇到了困难，这说明玻尔的理论是不完善的。
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
判断下列说法是否正确。
(1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。(　　)
(2)电子吸收某种频率的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。(　　)
(3)氢原子能级的量子化是氢光谱不连续的成因。(　　)
(4)玻尔理论能很好地解释氢光谱为什么是一些分立的亮线。(　　)
(5)玻尔理论的成功之处在于建立了轨道的概念。(　　)
提示：(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
知识点一　玻尔理论
1．轨道量子化
(1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。
(2)氢原子的电子最小轨道半径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．能量量子化
(1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。
(2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV。
(3)激发态：除基态之外的其他能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动。
氢原子各能级的关系：
En＝E1(E1＝－13.6 eV，n＝1，2，3，…)。
3．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)下列说法正确的是(　　)
A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化
B．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子
C．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差
D.由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线
[解析]　玻尔原子理论提出原子的能量是量子化的，故A错误；根据玻尔理论可知，原子从低能级向高能级跃迁时吸收光子，从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差，故B错误，C正确；根据玻尔理论可知，由于原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，因此原子的光谱只有一些分立的亮线，故D正确。
[答案]　CD
知识点二　原子能级和能级跃迁
INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "YM92.TIF" INCLUDEPICTURE "YM92.TIF" \* MERGEFORMAT
原子从一种定态跃迁到另一种定态时，会吸收或辐射出一定频率的光子。试探究：
(1)从E3到E1是否只有E3→E1一种可能？
(2)如果是一群氢原子处于量子数为n的激发态，那么最多有多少条谱线？
提示：(1)不是，可以是E3→E1，也可以是E3→E2、E2→E1，故有两种可能。
(2)共有N＝＝C条。
1．能级跃迁
(1)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，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数N＝＝C。
(2)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收。
(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差，就可使原子发生能级跃迁。
2．光子的发射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定。hν＝En－Em(En、Em是始末两个能级且m能级差越大，放出光子的频率就越高。
角度1　光子的发射和吸收
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　光子的发射和吸收过程是(　　)
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，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级
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可大于始、末两个能级的能量差值
[解析]　原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，从高能级自发地向低能级跃迁要放出光子，不管是吸收光子还是放出光子，光子的能量总等于两能级之差，故A、B、D错误，C正确。
[答案]　C
角度2　能级和能级跃迁
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)氢原子的能级图如图所示，欲使处于基态的氢原子跃迁，下列措施可行的是(　　)
INCLUDEPICTURE "RWS137.TIF" INCLUDEPICTURE "RWS137.TIF" \* MERGEFORMAT
A．用10.2 eV的光子照射
B．用11 eV的光子照射
C．用12.75 eV的光子照射
D．用11 eV的电子碰撞
[解析]　由玻尔理论的跃迁假设可知，氢原子在各能级间跃迁，只能吸收能量值刚好等于两能级能量差的光子；10.2 eV刚好为氢原子n＝1和n＝2的两能级能量差，12.75 eV刚好为n＝1和n＝4的两能级能量差，而11 eV不是氢原子基态和任一激发态的能量差，因而氢原子能吸收前两者被激发，而不能吸收后者，故A、C正确，B错误。用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子跃迁，D正确。
[答案]　ACD
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(2024·安徽卷，T1)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有(　　)
INCLUDEPICTURE "25VVD1.TIF" INCLUDEPICTURE "25VVD1.TIF" \* MERGEFORMAT
A.1种 B．2种
C．3种 D．4种
[解析]　大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的种类为C＝3种，辐射出光子的能量分别为ΔE1＝E3－E1＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，ΔE3＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，其中ΔE1>3.11 eV，ΔE2<3.11 eV，ΔE3>3.11 eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种。
[答案]　B
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)(2024·重庆卷，T8)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n＝3和n＝4能级向n＝2能级跃迁产生的谱线(如图)，则(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-24.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLX3A-24.TIF" \* MERGEFORMAT
A．Hα的波长比Hβ的小
B．Hα的频率比Hβ的小
C．Hβ对应的光子能量为3.4 eV
D．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
[解析]　氢原子n＝3与n＝2的能级差小于n＝4与n＝2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误，B正确；Hβ对应的光子能量E＝(－0.85)eV－(－3.40)eV＝2.55 eV，故C错误；氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量E＝(－3.40)eV－(－13.60)eV＝10.2 eV，Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。
[答案]　BD
知识点三　跃迁和电离
1．电离：指电子获得能量后脱离原子核的束缚成为自由电子的现象。
电离态：指n→∞，E＝0的状态。
电离能：电子发生电离所需的能量。
2．氢原子跃迁与电离的区别
hν＝En－Em(m3．在氢原子中，电子围绕原子核运动，若将电子的运动轨道看成半径为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，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＝－(无穷远处为零)；
(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＝－。
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)如图所示，这是氢原子的能级图。用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "RWS139.TIF" INCLUDEPICTURE "RWS139.TIF" \* MERGEFORMAT
A．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的波长最短
B．辐射光中，光子能量为0.31 eV的光波长最长
C．用此光子照射基态的氢原子，能够使其电离
D．用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离
[解析]　因为－13.6 eV＋13.06 eV＝－0.54 eV，知氢原子跃迁到第5能级，并没有发生电离，从n＝5跃迁到n＝1辐射的光子能量最大，波长最短，从n＝5跃迁到n＝4辐射的光子能量为0.31 eV，波长最长，A、C错误，B正确；用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离，D正确。
[答案]　BD
INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10 m。氢原子处于n＝4激发态时：(已知能量关系En＝，半径关系rn＝n2r1，k＝9.0×109 N·m2/C2，e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
(1)求原子系统具有的能量。
(2)求电子在n＝4轨道上运动的动能。
(3)若要使处于n＝2能级的氢原子电离，则至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？
[解析]　(1)已知能量关系En＝
所以E4＝E1＝×(－13.6 eV)＝－0.85 eV。
(2)因为rn＝n2r1，所以有r4＝42r1
由圆周运动知识得k eq \f(e2,r) ＝m
所以Ek4＝mv2＝≈0.85 eV。
(3)要使处于n＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为hν＝0－
代入数据解得ν≈8.21×1014 Hz。
[答案]　(1)－0.85 eV　(2)0.85 eV
(3)8.21×1014 Hz
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　))
1．(玻尔理论)(多选)根据玻尔理论，以下说法正确的是(　　)
A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波
B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量
C.原子内电子绕核运动可能的轨道半径是不连续的
D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差
解析：选BCD。根据玻尔理论可知，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的、不连续的，故A错误，B、C正确；原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量取决于两个轨道的能量差，故D正确。
2．(玻尔理论)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1＝－13.6 eV。图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是(　　)
INCLUDEPICTURE "GDWL5.TIF" INCLUDEPICTURE "GDWL5.TIF" \* MERGEFORMAT
A．红外线波段的光子
B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子
D．X射线波段的光子
解析：选A。n＝20的氢原子能量为E20＝＝－0.034 eV，该氢原子的电离能为0.034 eV。吸收一个光子，恰好失去一个电子变成氢离子，由题图所示按能量排列的电磁波谱可知，被吸收的光子是红外线波段的光子，A正确。
3.(跃迁和电离)如图所示的是氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV，以下说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "WWWA46.TIF" INCLUDEPICTURE "WWWA46.TIF" \* MERGEFORMAT
A．氢原子从n＝2能级向基态跃迁时发射的光不是可见光
B．用能量为11.0 eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态
C．处于n＝2能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
D．处于n＝4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
解析：选C。n＝1和n＝2能级的能量差为 10.2 eV，不在可见光范围内，用能量为11.0 eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，氢原子会吸收10.2 eV的能量从基态跃迁到n＝2能级，A、B正确，不符合题意；紫外线的光子能量大于3.11 eV，n＝2能级的氢原子吸收能量大于3.4 eV的光子才会电离，因此n＝2能级的氢原子不能吸收任意频率的紫外线，光子的能量等于两能级间的能级差，才能被吸收，C错误，符合题意；处于n＝4能级的氢原子的能量为－0.85 eV，紫外线的光子能量大于 3.11 eV，可知处于n＝4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，D正确，不符合题意。第3节　光谱　氢原子光谱
INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．知道光谱、连续谱和线状谱等概念。　2.知道氢原子光谱的实验规律。
3．了解经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立的特性。
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
一、光谱的几种类型
1．光谱：物体发出的光，通常不是单色光，而是由许多不同波长的光组成的复色光。复色光通过分光镜后，分解为一系列单色光，而且按
波长的顺序排列成一条光带，称为光谱。如太阳光经过分光镜后形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫次序排列的光谱，称为太阳光谱。
2．光谱的分类
(1)连续光谱：用分光镜观察白炽灯泡发出的光，可以观察到连续彩色光带，这种光带称为连续光谱，它由波长连续分布的光组成。
(2)明线光谱：在酒精灯的火焰上撒一些钠盐，利用分光镜可观察到在较暗的连续光谱的背景上出现一些分立的彩色亮线，这种光谱称为明线光谱。不同原子的明线光谱是不同的。
(3)发射光谱：连续光谱和明线光谱都是由发光物质所发的光直接产生的，所以也称为发射光谱。炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱一般为连续光谱，而稀薄气体发光产生的光谱多为明线光谱。
(4)吸收光谱：由于被火焰加热的钠盐产生的蒸气吸收了弧光灯发出的白光中的一些特定频率的光而形成的谱线在较强的连续光谱的背景上有一些分立的暗线，这类光谱称为吸收光谱，也称暗线光谱。
(5)线状谱：对于某一种原子，发射光谱和吸收光谱都是分立的谱线，称为线状谱。
(6)原子光谱：同一种原子发射光谱中的明线与吸收光谱中暗线的位置是相同的，称为这种原子的特征光谱，这样的光谱称为原子光谱。
二、光谱分析的应用
1．光谱分析：由于原子发光的频率只与原子结构有关，因此光谱就成了该元素的特征了，就像人类的“指纹”一样。利用原子光谱可以来鉴别物质的化学组成中是否存在这种元素、含量有多少等，这种方法叫作光谱分析。
2．光谱分析的特点
(1)光谱分析极为灵敏，它的精确度远高于化学分析和其他分析手段。
(2)它可以在不破坏、不接触研究对象的情况下，获取其内部信息，这使得它成为科研领域的一种重要研究手段。
三、氢原子光谱
1．在真空管中充入稀薄的氢气，两极加上2～3 kV的高压，在电场的激发下，氢原子就会发光，通过分光镜就可以观察到氢原子光谱。氢原子光谱在可见光范围内存在4条分立的谱线。
2．巴尔末公式：＝RH(n＝3，4，5，6)
3．巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。
4．根据卢瑟福的核式结构模型和经典电磁理论，不能解释原子光谱是线状谱。
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
判断下列说法是否正确。
(1)连续光谱和明线光谱都是发射光谱。(　　)
(2)明线光谱和暗线光谱都是原子的特征光谱。(　　)
(3)连续光谱也可用于光谱分析。(　　)
(4)氢原子光谱是线状谱。(　　)
(5)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征。(　　)
提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
知识点一　光谱和光谱分析
1．光谱的分类
INCLUDEPICTURE "XRD1.TIF" INCLUDEPICTURE "XRD1.TIF" \* MERGEFORMAT
2．太阳光谱
特点 在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱
产生原因 阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线
3.光谱分析
优点 灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g
应用 ①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分：研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；③应用光谱分析鉴定食品优劣
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是(　　)
A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过月球反射的日光分析鉴别月球的物质成分
[解析]　太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D错误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，C正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，B正确。
[答案]　BC
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为(　　)
INCLUDEPICTURE "S17.TIF" INCLUDEPICTURE "S17.TIF" \* MERGEFORMAT
A．a元素　　　　　　　 B．b元素
C．c元素 D．d元素
[解析]　把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素。
[答案]　B
知识点二　对氢原子光谱的理解和应用
1．氢原子的光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示。
INCLUDEPICTURE "S16A.TIF" INCLUDEPICTURE "S16A.TIF" \* MERGEFORMAT
2．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。
3．巴尔末公式
(1)巴尔末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：＝RH(n＝3，4，5，…)，该公式称为巴尔末公式。
(2)公式中只能取n≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值。
4．其他谱线：除了巴尔末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴尔末公式类似的关系式。
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)关于巴尔末公式＝RH的理解，正确的是(　　)
A．此公式是巴尔末在研究氢光谱特征时发现的
B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱
C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱
D．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱
[解析]　巴尔末公式是巴尔末在研究氢光谱特征时发现的，故A正确；公式中的n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B错误，C正确；巴尔末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D错误。
[答案]　AC
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　对于巴尔末公式，下列说法正确的是(　　)
A．所有氢原子光谱的波长都与巴尔末公式相对应
B．巴尔末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C．巴尔末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光
D．巴尔末公式确定了各种原子发光中的光的波长
[解析]　巴尔末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴尔末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴尔末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。
[答案]　C
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　根据巴尔末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？
[解析]　能够引起人的视觉的可见光波长范围，为400～700 nm之间。
根据巴尔末公式＝RH计算时应注意其波长值必须在可见光范围内。
由巴尔末公式＝RH知，当n＝3和4时对应波长较长。
＝1.10×107 m－1× eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n))) ，n1＝3
则λ1≈654.5 nm(λ1在可见光范围内)；
＝1.10×107 m－1× eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n))) ，n2＝4
则λ2≈484.8 nm(λ2在可见光范围内)。
特点：氢原子光谱是分立的线状谱，它在可见光区的谱线满足巴尔末公式，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴尔末公式类似的关系式。
[答案]　见解析
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　))
1．(对光谱的理解)(多选)关于光谱，下列说法正确的是(　　)
A．炽热的液体发射连续谱
B．发射光谱一定是连续谱
C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析
D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱
解析：选ACD。炽热的液体发射的光谱为连续谱，A正确；发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，B错误；线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，C正确；霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，D正确。
2．(对光谱的理解)白炽灯发光产生的光谱是(　　)
A．连续光谱　　　　　　 B．明线光谱
C．原子光谱 D．吸收光谱
解析：选A。白炽灯发光属于炽热的固体发光，所以发出的是连续光谱。
3．(光谱和光谱分析)关于光谱和光谱分析，下列说法错误的是(　　)
A．发射光谱包括连续谱和线状谱
B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱
C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析
D．光谱分析可以帮助人们发现新元素
解析：选B。光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，故A正确，不符合题意；太阳光谱中有暗线，是吸收光谱，氢光谱是线状谱，故B错误，符合题意；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，故C正确，不符合题意；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，可以帮助人们发现新元素，故D正确，不符合题意。
4．(对巴尔末公式的理解)氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比为(　　)
A． B．
C． D．
解析：选A。由巴尔末公式＝RH(n＝3，4，5，…)可知
当n＝∞时，最小波长满足＝RH①
当n＝3时，最大波长满足＝RH②
由①②得＝。
5．(对巴尔末公式的理解)巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立性。用卢瑟福的核式结构模型和经典力学、电磁学的理论，是否能够解释这种分立性？
解析：卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子的散射实验。但经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的不连续性。具体分析如下：根据卢瑟福核式结构模型和经典力学理论、电磁理论可知核外电子绕原子核旋转产生变化的电磁场，而变化的电磁场会激发电磁波，电磁波向外传播辐射，电子失去能量最后会坠入原子核，辐射能量(电磁波)的频率等于绕核旋转的频率，电子绕核旋转过程随着能量的减小，转得越来越快，这个变化是连续的，辐射各种频率(波长)的光，原子光谱应是连续的，所以不能解释氢原子这种分立性。
答案：不能(共43张PPT)
第四章　原子结构
第1节　电子的发现
学习目标
1．了解人类探索原子及其结构的历史。　2.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分。
3．知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍。　4.知道汤姆孙的原子结构模型。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、阴极射线
1．阴极射线：科学家在研究____________放电时，发现真空度很高的玻璃管阴极会发射出一种射线。这种射线沿直线传播，撞击到玻璃壁上会产生黄绿色的______，科学家们把这种射线称为____________。
稀薄气体
荧光
阴极射线
2．汤姆孙的研究
(1)英国物理学家汤姆孙正是通过气体放电管中阴极射线在磁场或______中产生偏转，来确定射线微粒的带电性质的。
(2)汤姆孙阴极射线实验装置示意图如图所示，从阴极A发出的射线穿过小孔B，射到管壁产生荧光斑点。用磁铁使射线发生偏转，进入集电器，用静电计检测的结果表明，收集到的是_________。
电场
负电荷
二、微粒比荷的测定　元电荷
1．比荷：带电粒子的_________与______之比称为比荷，比荷是带电微粒的基本属性之一。
2．汤姆孙发现这种粒子的比荷是氢离子比荷的1 000多倍，阴极射线粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本上是相同的。汤姆孙将这种粒子命名为______。
汤姆孙在实验中又变换了几种阴极的材料，发现实验结果是相同的，他推定______广泛地存在于各种不同的原子之中。
电荷量
质量
电子
电子
3．电子的发现使人们认识到______是可分的，传统的物质观念终于被否定了。汤姆孙对阴极射线的研究敲开了原子的大门，这标志着人类对物质结构的认识进入了一个崭新的阶段。
4．电子电荷量的测量最早是由美国科学家_________采用“油滴实验”实现的。_________通过带电油滴在电场力与重力作用下的平衡，测量出油滴的电荷量。
原子
密立根
密立根
5．元电荷
密立根测定了数千个带电油滴的电荷量，发现各个油滴所带电荷量是不连续的，它们都是某一最小电荷的整数倍，这个能独立存在的最小电荷被称为_________，电子所带的电荷就是元电荷。
元电荷
判断下列说法是否正确。
(1)阴极射线在真空中沿直线传播。(　　)
(2)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。(　　)
(3)组成阴极射线的粒子是电子。(　　)
(4)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。　(　　)
√
×　
√
×　
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　对阴极射线的认识
1．对阴极射线本质的认识——两种观点
(1)电磁波说，认为这种射线是一种电磁辐射。
(2)粒子说，认为这种射线是一种带电粒子流。
2．阴极射线带电性质的判断方法
(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定带电的性质。
(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和磁场方向利用左手定则确定带电的性质。
3．实验结果
根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。
√
　　　(多选)下面对阴极射线的认识正确的是(　　)
A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的
B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生
C．阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线
D.阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极
√
[解析]　阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线,故A错误，C正确；
只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，故B错误，D正确。
√
　　　英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现(　　)
A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D．汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的电荷量
[解析]　阴极射线在电场中偏向正极板一侧，因此阴极射线应该带负电荷，A正确；
阴极射线在磁场中受力情况跟负电荷受力情况相同，B错误；
不同材料所产生的阴极射线的比荷相同，C错误；
汤姆孙并没有直接测到阴极射线粒子的电荷量，D错误。
知识点二　电子比荷的测定
汤姆孙的气体放电管如图所示。

(1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？
提示：阴极射线向下偏转，与电场线方向相反，说明阴极射线带负电。
(2)在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向上偏转？
提示：由左手定则可得，在金属板D1、D2之间单独加垂直于纸面向外的磁场，可以让阴极射线向上偏转。
3．电子发现的意义
(1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒。
(2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分。
(3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。
　　　如图所示的是汤姆孙做阴极射线实验时用到的气体放电管，在K、A之间加高电压，便有阴极射线射出；C、D 间不加电压时，荧光屏上O点出现亮点，当C、D之间加如图所示的电压时，光屏上P 点出现亮点。

(1)要使K 、A 之间有阴极射线射出，则 K 应接高压电源____________(选填“正极”或“负极”)；要使荧光屏上P 处的亮点再回到O点，可以在C、D 间加垂直于纸面____________(选填“向里”或“向外”)的匀强磁场。
[解析]　要使K 、A 之间有阴极射线射出，则 K 应接高压电源负极；要使光屏上P 处的亮点再回到O点，则洛伦兹力向上，根据左手定则可知，可以在C、D 间加垂直于纸面向外的匀强磁场。
(2)汤姆孙换用不同材料的阴极做实验，发现不同阴极发出的射线的比荷是____________(选填“相同”或“不同”)的。
[解析]　汤姆孙换用不同材料的阴极做实验，发现不同阴极发出的射线的比荷是相同的。
负极　
向外　
相同
　　　在汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑。若在D、G间加上方向向下、电场强度为E的匀强电场，则阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直于纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明阴极射线的电性；
[解析]　由于阴极射线在电场方向向下的匀强电场中向上偏转，因此所受电场力方向向上，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电。
[答案]　见解析
(2)说明图中磁场的方向；
[解析]　由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则得磁场的方向垂直于纸面向里。
[答案]　见解析
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷。
[答案]　见解析
知识点三　密立根油滴实验
1．密立根实验的装置如图所示
(1)两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接，使上板带正电，下板带负电。油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中。
(2)大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降。观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察。
2．方法
(1)两板间的电势差、距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E。但是由于油滴太小，其质量很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量。没加电场时，由于空气的黏性，空气给油滴的摩擦力很快就等于油滴所受的重力大小而使油滴匀速下落，可测得速度v1。
(2)再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡。根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量。
3．结论
带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e。
√
[解析]　带电油滴在两板间静止时，电场力向上，应带负电，A错误；
当E变大时，qE变大，合力向上，油滴将向上运动，C正确；
任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍，D错误。
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(阴极射线)(多选)关于阴极射线的性质，判断正确的是(　　)
A．阴极射线带负电
B．阴极射线带正电
C．阴极射线的比荷比氢原子比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小
解析：通过对阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，其比荷比氢原子的比荷大得多，故A、C正确。
√
√
2.(阴极射线)阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示。若要使射线向上偏转，则所加磁场的方向应为(　　)

A．平行于纸面向左　 　
B．平行于纸面向上
C．垂直于纸面向外
D．垂直于纸面向里
√
解析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，当磁场方向垂直于纸面向外时，得出电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，满足题意，故C正确。
3.(阴极射线)(多选)一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB，发现射线径迹下偏，如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹向上偏，则可以通过改变AB中电流的方向来实现
D．电子束的径迹与AB中电流的方向无关
√
√
解析：在阴极射线管中射出的阴极射线是带负电的电子流，在导线AB形成的磁场中向下偏转，由左手定则可知磁场是垂直于纸面向里的，根据安培定则可知导线AB中的电流是由B流向A的，A错误，B正确；
通过改变AB中的电流方向可以改变磁场方向从而使阴极射线的受力方向向上，使电子束的径迹向上偏，C正确，D错误。
4．(密立根油滴实验)美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先精确测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图所示，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正、负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
(1)若要测出该油滴的电荷量，则需要测出的物理量有________。
A．油滴质量m B．两板间的电压U
C．两板间的距离d D．两板的长度L
ABC　
(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q＝________。(已知重力加速度为g)
(3)若电子的电荷量为e，则该油滴中带的电子数为________。
5.(求电子的比荷)如图所示，让一束均匀的阴极射线垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，然后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷。(共37张PPT)
章末过关检测(四)
√
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．下列说法正确的是(　　)
A．原子的核式结构模型是汤姆孙建立起来的
B．在α粒子散射实验中，绝大多数粒子发生了大角度偏转
C．玻尔模型能够解释所有原子的光谱现象
D．玻尔认为，电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的
解析：汤姆孙首先发现了电子，提出了“葡萄干面包”式原子模型，原子的核式结构模型是卢瑟福建立起来的，故A错误；
卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有极少数α粒子发生大角度偏转，故B错误；
玻尔模型只能够解释氢原子的光谱现象，故C错误；
玻尔理论的假设：电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，故D正确。
√
2．关于线状谱，下列说法正确的是　(　　)
A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同
B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同
C．每种原子在任何外界条件下发光的线状谱都相同
D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同
解析：每种原子在任何外界条件下发光的线状谱都相同，不同原子的线状谱不同。
√
3．一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法正确的是(　　)
A．电子绕原子核运动的动能将会变大
B．电子绕原子核运动的频率将会变大
C．向低能级跃迁时，发出光子的频率一定等于吸收光子的频率
D．吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光
因基态与激发态能级差大，由基态跃迁时吸收光子属于紫外线，若n＝2的能级，发出的光子与吸收的光子频率相同，若其他能级，可能先跃迁到n＝2的能级，再跃迁到基态，故发出光子的频率可能等于吸收光子的频率，也可能小于吸收光子的频率，C错误，D正确。
√
√
5．已知类氢结构氦离子(He＋)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知(　　)
A．氦离子(He＋)处于n＝1能级时，能吸收45 eV的能量跃迁到n＝2能级
B．大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子
C．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长
D．若氦离子(He＋)从n＝2能级跃迁到基态，释放的光子比从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子的能量小
解析：吸收的光子能量等于两能级间的能量差，才能发生跃迁，从n＝1跃迁到n＝2，吸收的光子能量为40.8 eV，故A错误；
大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，能发出3种不同频率的光子，故B错误；
由题图可知，n＝4和n＝3的能量差小于n＝3和n＝2的能量差，则从n＝4跃迁到n＝3能级释放的光子能量小于从n＝3跃迁到n＝2能级辐射的光子能量，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的频率低，波长长，故C正确；
从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能量为－13.6 eV－(－54.4 eV)＝40.8 eV，从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV＜40.8 eV，故D错误。
√
√
7.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则(　　)
A．a光的光子能量大于b光的光子能量
B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C．处于能级n＝4的电子的动能大于能级n＝2的动能
D．在真空中传播时，b光的波长较短
从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射出的光子能量小于a光子的能量，因为紫外线的能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故B错误；
√
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是(　　)
A．解释α粒子散射现象
B．用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小
C．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性
D．结合经典电磁理论，解释氢原子光谱
√
解析：原子核很小，绝大多数α粒子穿过金箔后几乎沿原方向前进，少数发生较大偏转，故A正确；
影响α粒子运动的主要原因是带正电的原子核，而绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变，只有极少数α粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转，根据α粒子散射实验，可以估算出原子核的直径约为10－15 m，故B正确；
卢瑟福的模型在经典电磁理论下是不稳定的，电子绕核运转会辐射电磁波损失能量，故C错误；
经典电磁理论中能量是连续变化的，如此说来原子光谱就应该是连续谱，但是事实上原子光谱是线状谱，故D错误。
√
9.氢原子的能级图如图所示，其中n＝1为基态，若一群氢原子A处于激发态n＝4能级，一个氢原子B处于激发态n＝3能级，则下列说法正确的是(　　)
A．A最多能辐射出6种频率的光子
B．A最多能辐射出3种频率的光子
C．B最多能辐射出3种频率的光子
D．B最多能辐射出2种频率的光子
√
√
10．氢原子辐射出一个光子后，下列说法正确的是(　　)
A．电子绕核旋转半径减小
B．电子的动能减小
C．氢原子的电势能减小
D．原子的能级值减小
√
√
√
11．用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态，此时出现的氢光谱中有N条谱线，其中波长的最大值为λ。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到N′条，其中波长的最大值变为λ′。下列各式中可能正确的是(　　)
A．N′＝N＋n B．N′＝N＋n－1
C．λ′>λ D．λ′<λ
√
三、非选择题(本题共5小题，共52分)
12．(8分)一群氢原子处于n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：
(1)这群氢原子最多能发射几种频率的光子？(4分)
答案：6种　
(2)氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是多少？(4分)
解析：氢原子由n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量等于能级差，即
E＝E4－E2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV。
答案：2.55 eV
13．(10分)已知电子质量为9.1×10－31 kg，电荷量为－1.6×10－19 C，静电力常量k＝9×109 N·m2/C2，当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10 m时，求电子绕核运动的速度大小、频率、动能和等效的电流。
答案：2.19×106 m/s　6.58×1015 Hz　2.17×10－18 J　1.05×10－3 A
14．(10分)氢原子的基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核运动的半径r1＝0.53×10－10 m，已知电子电荷量e＝1.6×10－19 C，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则氢原子处于n＝2的激发态时：
(1)原子系统具有的能量是多少？(2分)
答案：－3.4 eV　
(2)电子在轨道上运动的动能为多少？(4分)
答案：3.4 eV　
(3)电子具有的电势能为多少？(4分)
解析：由Epn＝En－Ekn，得Ep2＝E2－Ek2＝－6.8 eV，即电子具有的电势能为－6.8 eV。
答案：－6.8 eV
答案：1.3×1011 C/kg
16．(14分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51 eV，则：(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(4分)
答案：1.03×10－7 m　
(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(4分)
答案：3.28×1015 Hz
(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中最多能释放出几种频率的光子？其中波长最长是多少？(6分)
答案：3种　6.58×10－7 m(共43张PPT)
第4节　玻尔的原子模型　能级
学习目标
1．知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。　2.了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念。　3.能用玻尔理论解释氢原子模型。　4.了解玻尔理论的不足之处和原因。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、玻尔的原子结构理论
1．轨道量子化
电子围绕原子核运动的轨道不是任意的，而是一系列分立的、特定的轨道，围绕原子核运动的电子轨道半径的大小只能是符合一定条件的，我们称之为_______________。
轨道量子化
2．能级和定态
不同的轨道实际对应着原子的不同状态，不同状态的原子具有不同的能量。因此，原子的能量也是量子化的，这些不同的能量值就称为______。当电子在这些轨道上运动时，原子是稳定的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为______。能量最低的状态称为______，其他状态称为_________。
能级
定态
基态
激发态
3．频率条件
电子以rn的轨道半径绕核运动时，原子的能量用En表示，n称为量子数。当原子中的电子从能量较高的定态En跃迁到另一能量较低的定态Em时，就会发射一个光子，如图所示。光子的能量hν＝________，这被称为玻尔频率条件。反之，当电子吸收某一能量的光子后会从低能级状态跃迁到高能级状态，吸收的光子的能量也由玻尔频率条件决定。
这里的“跃迁”可以理解为电子从一个能量状态到另一个能量状态的突变。
En－Em
二、用玻尔的原子结构理论解释氢原子光谱
1．玻尔根据自己的原子结构理论，导出氢原子的能级公式En＝___(n＝1，2，3，…)
E1＝－13.6 eV，E2＝－3.4 eV，…
对应的轨道半径是
rn＝____ (n＝1，2，3，…)
r1＝0.53×10－10 m，r2＝0.212×10－9 m，…
由于氢原子的能量是______的，氢原子从高能级向低能级跃迁时发出的光子的能量也是______的，因此氢原子发光的光谱也是分立的。由频率条件和上述能级公式，可得光子能量
n2r1
分立
分立
三、玻尔原子结构理论的意义
玻尔的原子结构理论将量子概念引入原子模型，成功地解释了氢光谱。他用能级跃迁理论阐明了光谱的吸收和发射，进一步揭示了微观世界中的“量子”现象，由此推动了量子理论的发展。但是，玻尔原子结构理论还不能解释谱线的强度和偏振情况。在解释有两个以上电子的原子的复杂光谱时也遇到了困难，这说明玻尔的理论是不完善的。
判断下列说法是否正确。
(1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。(　　)
(2)电子吸收某种频率的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。(　　)
(3)氢原子能级的量子化是氢光谱不连续的成因。(　　)
(4)玻尔理论能很好地解释氢光谱为什么是一些分立的亮线。(　　)
(5)玻尔理论的成功之处在于建立了轨道的概念。(　　)
√
√
√
√
×　
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　玻尔理论
1．轨道量子化
(1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。
(2)氢原子的电子最小轨道半径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．能量量子化
(1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。
(2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV。
√
　　　(多选)下列说法正确的是(　　)
A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化
B．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子
C．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差
D.由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线
√
[解析]　玻尔原子理论提出原子的能量是量子化的，故A错误；
根据玻尔理论可知，原子从低能级向高能级跃迁时吸收光子，从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差，故B错误，C正确；
根据玻尔理论可知，由于原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，因此原子的光谱只有一些分立的亮线，故D正确。
知识点二　原子能级和能级跃迁
原子从一种定态跃迁到另一种定态时，会吸收或
辐射出一定频率的光子。试探究：
(1)从E3到E1是否只有E3→E1一种可能？
提示：不是，可以是E3→E1，也可以是E3→E2、E2→E1，故有两种可能。
(2)如果是一群氢原子处于量子数为n的激发态，那么最多有多少条谱线？
2．光子的发射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定。hν＝En－Em(En、Em是始末两个能级且m能级差越大，放出光子的频率就越高。
√
角度1　光子的发射和吸收
　　　光子的发射和吸收过程是(　　)
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，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级
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可大于始、末两个能级的能量差值
[解析]　原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，从高能级自发地向低能级跃迁要放出光子，不管是吸收光子还是放出光子，光子的能量总等于两能级之差，故A、B、D错误，C正确。
角度2　能级和能级跃迁
　　　(多选)氢原子的能级图如图所示，欲使处于基态的氢原子跃迁，下列措施可行的是(　　)
A．用10.2 eV的光子照射
B．用11 eV的光子照射
C．用12.75 eV的光子照射
D．用11 eV的电子碰撞
√
√
√
[解析]　由玻尔理论的跃迁假设可知，氢原子在各能级间跃迁，只能吸收能量值刚好等于两能级能量差的光子；10.2 eV刚好为氢原子n＝1和n＝2的两能级能量差，12.75 eV刚好为n＝1和n＝4的两能级能量差，而11 eV不是氢原子基态和任一激发态的能量差，因而氢原子能吸收前两者被激发，而不能吸收后者，故A、C正确，B错误。
用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子跃迁，D正确。
　　　(2024·安徽卷，T1)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有(　　)
A.1种 B．2种
C．3种 D．4种
√
√
　　　(多选)(2024·重庆卷，T8)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n＝3和n＝4能级向n＝2能级跃迁产生的谱线(如图)，则(　　)
A．Hα的波长比Hβ的小
B．Hα的频率比Hβ的小
C．Hβ对应的光子能量为3.4 eV
D．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
√
[解析]　氢原子n＝3与n＝2的能级差小于n＝4与n＝2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误，B正确；
Hβ对应的光子能量E＝(－0.85)eV－(－3.40)eV＝2.55 eV，故C错误；
氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量E＝(－3.40)eV－(－13.60)eV＝10.2 eV，Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。
知识点三　跃迁和电离
1．电离：指电子获得能量后脱离原子核的束缚成为自由电子的现象。
电离态：指n→∞，E＝0的状态。
电离能：电子发生电离所需的能量。
2．氢原子跃迁与电离的区别
hν＝En－Em(m√
　　　(多选)如图所示，这是氢原子的能级图。用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是(　　)
A．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的波长最短
B．辐射光中，光子能量为0.31 eV的光波长最长
C．用此光子照射基态的氢原子，能够使其电离
D．用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离
√
[解析]　因为－13.6 eV＋13.06 eV＝－0.54 eV，知氢原子跃迁到第5能级，并没有发生电离，从n＝5跃迁到n＝1辐射的光子能量最大，波长最短，从n＝5跃迁到n＝4辐射的光子能量为0.31 eV，波长最长，A、C错误，B正确；
用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离，D正确。
[答案]　－0.85 eV　
(2)求电子在n＝4轨道上运动的动能。
[答案]　0.85 eV
(3)若要使处于n＝2能级的氢原子电离，则至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？
[答案]　8.21×1014 Hz
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(玻尔理论)(多选)根据玻尔理论，以下说法正确的是(　　)
A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波
B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量
C.原子内电子绕核运动可能的轨道半径是不连续的
D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差
√
√
√
解析：根据玻尔理论可知，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的、不连续的，故A错误，B、C正确；
原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量取决于两个轨道的能量差，故D正确。
√
3.(跃迁和电离)如图所示的是氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV，以下说法错误的是(　　)
A．氢原子从n＝2能级向基态跃迁时发射的光不是可见光
B．用能量为11.0 eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，
可使其跃迁到激发态
C．处于n＝2能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并且使氢原子电离
D．处于n＝4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并且使氢原子电离
√
解析：n＝1和n＝2能级的能量差为 10.2 eV，不在可见光范围内，用能量为11.0 eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，氢原子会吸收10.2 eV的能量从基态跃迁到n＝2能级，A、B正确，不符合题意；
紫外线的光子能量大于3.11 eV，n＝2能级的氢原子吸收能量大于3.4 eV的光子才会电离，因此n＝2能级的氢原子不能吸收任意频率的紫外线，光子的能量等于两能级间的能级差，才能被吸收，C错误，符合题意；
处于n＝4能级的氢原子的能量为－0.85 eV，紫外线的光子能量大于 3.11 eV，可知处于n＝4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，D正确，不符合题意。(共25张PPT)
课后达标检测
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题组1　对玻尔理论的理解
1．(多选)关于玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
A．电子围绕原子核运动的轨道是量子化的
B．当电子在特定轨道上运动时，不向外辐射能量，也不吸收能量
C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量可以是连续的
D．原子的能量是量子化的，当原子处于能量最高状态时是最稳定的
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解析：由玻尔理论可知，电子运动的轨道是量子化的，特定轨道上的能量也是量子化的，原子是稳定的，故A、B正确；
原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量是不连续的，故C错误；
原子的能量是量子化的，当原子处于能量最低状态时是最稳定的，故D错误。
2．利用氢气光谱管发光，可以产生氢的线状谱，这些谱线的产生是由于(　　)
A．大量氢原子处于不同的激发状态，从而辐射不同频率的光子
B．大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁，从而辐射不同频率的光子
C．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而辐射不同频率的光子
D．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而吸收不同频率的光子
解析：根据玻尔理论可知，大量氢原子从较高的能级向较低的能级跃迁时，发出不同频率的光，从而辐射不同频率的光子，产生线状谱。
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3．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．原子处于能级最低的状态时，最稳定
B．原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子
C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征
D．原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁
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解析：原子在不同的状态中具有不同的能量，能量最低的状态最稳定，A正确；
原子由高能级向低能级跃迁时，能量减小，放出光子，B正确；
能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征，C正确；
原子只能吸收等于能级差的光子向高能级跃迁，D错误。
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题组2　原子能级和能级跃迁
4.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
解析：由题知使处于基态氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知从氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光(即从n＝4，跃迁到n＝2辐射蓝光)，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量ΔE＝E4－E1＝12.75 eV。
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5．(2024·江西卷，T2)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV(约3.52×10－19 J)，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则发光频率约为(　　)
A．6.38×1014 Hz
B．5.67×1014 Hz
C．5.31×1014 Hz
D．4.67×1014 Hz
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6．如图所示的是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4能级。下列说法正确的是(　　)

A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光子
B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为 10.2 eV
C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出的光的波长最长
D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量后向更高能级跃迁
由n＝4跃迁到n＝1，辐射的光子能量最大，即ΔE＝E4－E1＝[－0.85－(－13.6)] eV＝12.75 eV，故B错误；
从n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确；
这群氢原子发生跃迁时吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D错误。
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7．(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(　　)
A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
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解析：A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合。电子跃迁辐射的能量hν＝En－Em与电子绕核做的圆周运动无关，D错误。
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8.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．可见光
C．紫外线
D．γ射线
解析：处在n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子能量E＝－3.40 eV－(－13.60 eV)＝10.2 eV，此能量大于可见光光子的能量，故A、B错误；
由于γ射线是从原子核辐射出来的，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，故C正确，D错误。
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当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，释放能量，氢原子的能量减小，电子的势能减小，动能增加，B错误；
用电子碰撞处于基态的氢原子时，电子会将一部分能量转移给氢原子，如果这部分能量正好等于某能级与基态的能量差，则氢原子可以发生跃迁，C错误；
当用能量为12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，氢原子受到激发能从n＝1能级跃迁到n＝3能级，这些处于激发态的氢原子向基态跃迁的过程中，可以发出三种不同频率的光，D正确。
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10．如图所示的是氢原子的能级图，下列说法不正确的是(　　)
A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能会增大，电势能会减小
B．氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子
C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出3条光谱线
D．用能量为12.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁
根据玻尔假设可知氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子，故B不符合题意；
一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出光谱线种类为n－1＝4－1＝3，故C不符合题意；
从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，12.6 eV>10.2 eV，用能量为12.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子跃迁到n＝2能级，故D符合题意。
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氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级释放的光子能量最大，则频率最大，波长最短，故C错误；
氢原子从n＝5能级跃迁到n＝4能级时向外辐射光子，原子的总能量减小，电子做圆周运动的轨道半径变小，则核外电子运动的动能增大，故D正确。
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12.某原子的能级图如图所示，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是(　　)

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