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(共22张PPT)
课后达标检测
√
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。
√
√
3．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。
√
√
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。
√
√
√
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。
√
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：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(　　)
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“葡萄干面包模型”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“葡萄干面包模型”，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。
√
8．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。
√
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
√
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。
√
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。
√
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第4节　玻尔原子模型
1．知道玻尔原子理论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。
一、玻尔原子模型
1．经典理论的困难
(1)原子核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。
(2)经典理论的困难：卢瑟福的原子核式结构模型不能解释原子的稳定性和原子光谱的不连续性。
2．玻尔原子模型
(1)轨道定态
①轨道量子化：原子核外的电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动，电子的轨道是量子化的。
②能量量子化：电子在这些轨道上运动时，原子具有一定的能量，其数值也是分立的，原子的能量是量子化的。
③定态：电子虽然做圆周运动，但不向外辐射能量，处于稳定的状态，电子处于分立轨道的这些状态称为定态。
(2)频率条件：当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m＞n)时，原子会辐射能量为hν的光子，反之会吸收光子。辐射或吸收的光子的能量hν由两个定态的能量差决定，该光子的能量应满足频率条件hν＝Em－En，该式被称为频率条件，又称辐射条件。
二、氢原子的能级结构
1．能级：在玻尔的原子模型中，原子只能处于一系列不连续的能量状态。在每个状态中，原子
的能量值都是确定的，各个确定的能量值称为能级。
氢原子在不同能级上的能量值和相应的电子轨道半径分别为En＝(n＝1，2，3，…)、rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，式中，E1＝－13.6 eV，r1＝0.53×10－10 m。
2．基态：在正常状态下，原子处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态称为基态。
3．激发态：电子吸收能量后，原子从低能级跃迁到高能级，这时原子的状态称为激发态。
4．当电子从高能级轨道跃迁到低能级轨道时，原子会辐射能量；当电子从低能级轨道跃迁到高能级轨道时，原子要吸收能量。因为能级是不连续的，所以原子在电子跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的，这个能量等于电子跃迁时始、末两个能级间的能量差。能量差值不同，辐射的光子频率也不同，由此便产生了不同波长的光。
三、解释氢原子光谱
1．氢原子的能级图
2．解释巴耳末公式
(1)由玻尔理论可知，激发到高能级Em的电子跃迁到低能级En，辐射出的光子的能量为hν＝Em－En＝－，所以ν＝－。
(2)当n＝2，m＝3，4，5，6，…时，这个式子与巴耳末公式一致。电子从更高的能级跃迁到n＝2的能级，可得氢原子巴耳末系的光谱线。
四、玻尔理论的局限
1．玻尔理论的成功之处：玻尔理论冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，解释了原子结构和氢原子光谱的关系，引入了普朗克的量子化概念，认为电子轨道和能量都是量子化的。
2．玻尔理论的局限性：没有跳出经典力学的范围，认为电子是经典粒子，运动有确定的轨道。
3．电子云：电子是微观粒子，其运动与宏观物体运动不同，没有确定的方向和轨迹，它们在原子核周围各处出现的概率是不同的。为了形象地描述电子的运动情况，人们将这些概率用点的方式表现出来，若某一空间范围内电子出现的概率大，则这里的点就密集，若某一空间范围内电子出现的概率小，则这里的点就稀疏。这种用点的疏密表示电子出现的概率分布的图形，称为电子云。
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)电子吸收某种频率条件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。(　　)
(6)电子云就是原子核外电子的分布图。(　　)
提示：(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×
知识点一　对玻尔理论的理解
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为：
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。
　对于玻尔理论，下列说法不正确的是(　　)
A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B．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
C.用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D．氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越大
[解析]　玻尔的原子模型对应的是电子轨道和原子的能量的量子化，故A、B正确；玻尔的原子结构模型中，核外电子从高能级向低能级跃迁时，原子的能量减小，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E2－E1，故C正确；氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越小，故D不正确。
[答案]　D
　原子从高能级向低能级跃迁产生光子，将频率相同的光子汇聚可形成激光。下列说法正确的是(　　)
A.频率相同的光子能量不一定相同
B．原子跃迁发射的光子频率一定不连续
C．原子跃迁只产生单一频率的光子
D．激光照射金属板不可能发生光电效应
[解析]　根据ε＝hν可知，频率相同的光子能量相同，故A错误。原子从一个定态跃迁到另一个定态时，原子辐射一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定；电子轨道是量子化的，能量是量子化的，故而频率是不连续的；这也就成功解释了氢原子光谱不连续的特点，故B正确。原子在不同的轨道之间跃迁产生不同频率的光子，故C错误。若激光照射金属板时使其电子逸出，则可发生光电效应，故D错误。
[答案]　B
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)若从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，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→E1两种可能。
(2)共有N＝＝C条。
1．对能级图的理解
(1)能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n＝1时对应的能量，其值为－13.6 eV。En代表电子在第n个轨道上运动时的能量。
(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态。
2．能级跃迁：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，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。
3．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＝Em－En(Em、En是始末两个能级且m>n)
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。
[答案]　C
　(多选)氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV，大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最高的光子能量为－0.96E1，则(　　)
A．频率最低的光子能量为0.31 eV
B．频率最低的光子能量为0.54 eV
C．发出的光子具有4种不同的频率
D．发出的光子具有10种不同的频率
[解析]　氢原子基态的能量E1＝－13.6 eV，大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最高的光子能量为－0.96E1，即最高能级能量E＝0.04E1＝－0.544 eV，即处在n＝5能级；频率最低的光子的能量ΔE′＝－0.544 eV－(－0.85 eV)≈0.31 eV，故A正确，B错误；根据数学组合公式可得C＝10，所以这些光子可具有10种不同的频率，故C错误，D正确。
[答案]　AD
角度2　能级和能级跃迁
　一个氢原子从低能级跃迁到高能级，该氢原子(　　)
A.吸收光子，吸收光子的能量等于两能级之差
B．吸收光子，能量减少
C．放出光子，能量增加
D．放出光子，放出光子的能量等于两能级之差
[解析]　氢原子能级越高对应的能量越大，当氢原子从较低能级向较高能级跃迁时，吸收光子，能量增加，吸收光子的能量等于两能级之差，故A正确，B、C、D错误。
[答案]　A
　(多选)氢原子能级结构如图所示，一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，会发出不同频率的光，下列说法正确的是(　　)
A．这群氢原子最多可以发出6种频率的光
B．这群氢原子最多可以发出4种频率的光
C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光子能量最大
D．从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子能量最大
[解析]　一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，这群氢原子最多可以发出不同频率的光的数目n＝＝6，故A正确，B错误；一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，根据波尔理论有hν＝E4－En，可知En越小，发出的光子能量越大，即从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光子能量最大，故C正确，D错误。
[答案]　AC
eq \o(\s\up7(),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　))
1．(对玻尔理论的理解)(多选)根据玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
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．原子内电子的可能轨道是不连续的
D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个能级的能量差
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，故A错误，B正确；玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，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，光子能量取决于两个能级的能量差，故D正确。
2．(对玻尔理论的理解)氢原子辐射出一个光子后(　　)
A．电子绕核旋转半径增大
B．电子的动能增大
C．氢原子的电势能增大
D．原子的能级值增大
解析：选B。根据玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，能级减少，轨道半径减小，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论可知，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力，则有k＝m，则Ek＝mv2＝，电子运动半径越小，其动能越大。只有B正确。
3．(原子能级和能级跃迁)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则 (　　)
A．吸收光子的能量为hν1＋hν2
B．辐射光子的能量为hν1＋hν2
C.吸收光子的能量为hν2－hν1
D．辐射光子的能量为hν2－hν1
解析：选D。氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，Em－En＝hν1，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，Ek－En＝hν2，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2＞hν1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1。
4．(原子能级和能级跃迁)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：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。(共19张PPT)
课后达标检测
√
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
√
√
√
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
√
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。
√
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。
√
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：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：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：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：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。
√
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，则(　　)
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。
11．(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 J题组1　对玻尔理论的理解
1．普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次重大突破，爱因斯坦因此也将能量子假设进行了推广。到了20世纪，量子力学发挥了重大作用，引领我们进入了丰富多彩的现代生活。下列说法正确的是(　　)
A．生活中并不是所有物体都在发生热辐射
B．普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的
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B。生活中的所有物体都在发生热辐射，故A错误；普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的，故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．(多选)关于玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
A．原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动
B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量
C．只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量
D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量
解析：选AD。根据玻尔理论假设知，A正确；不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，所以B、C错误，D正确。
3．关于能级的跃迁下列说法正确的是(　　)
A．氢原子处于能量最低的状态时不稳定
B．氢原子吸收能量跃迁到较高能级时最稳定
C．氢原子由高能级跃迁到低能级时，向外放出光子的能量等于两能级的能量差
D．氢原子由高能级跃迁到低能级时，向外辐射的能量可能是连续的
解析：选C。氢原子处于能量最低的状态时，其状态最稳定，A错误；氢原子吸收能量跃迁到较高能级时，该能级的氢原子不稳定，会自发地向低能级跃迁，B错误；根据玻尔理论可知，氢原子由高能级跃迁到低能级时，向外放出光子的能量等于两能级的能量差，C正确；氢原子由高能级跃迁到低能级时，向外辐射的能量是不连续的，是分立的，D错误。
题组2　原子能级和能级跃迁
4．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(　　)
解析：选C。根据ΔE＝hν，ν＝，可知λ＝＝，能级差越大，波长越小，所以a的波长最小，b的波长最大，C正确。
5．一个氢原子从低能级跃迁到高能级，该氢原子(　　)
A．吸收光子，吸收光子的能量等于两能级之差
B．放出光子，能量增加
C．吸收光子，能量减少
D．放出光子，能量减少
解析：选A。一个氢原子从低能级跃迁到高能级，吸收光子，且吸收光子的能量等于两能级之差，能量增加，故B、C、D错误，A正确。
6．如图所示的是氢原子的能级图，一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，跃迁到同一激发态上，处在激发态的氢原子不稳定，向低能级跃迁，可辐射多种频率的光子，其中能量最小的光子能量为0.31 eV，则氢原子处在基态时吸收的光子能量为(　　)
A．13.6 eV　　　　 　 B．13.06 eV
C．12.75 eV D．12.09 eV
解析：选B。根据能级图判断，能量最小的光子是从n＝5向n＝4跃迁的，因此氢原子处在基态时吸收的光子的能量E＝－0.54 eV－(－13.6 eV)＝13.06 eV。
7．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种不同频率的波
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。
8．(多选)如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是(　　)
A．λ1<λ3 B．λ3<λ2
C．λ3>λ2 D．＝＋
解析：选AB。已知从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为h>h>h，即>，λ1<λ3，>，λ3<λ2，又h＝h＋h，即＝＋，则＝－，即A、B正确。
9．(多选)如图是氢原子的能级图，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4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12.75 eV
C．这群氢原子发出的光子中，从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出的光波长最长
D．这群氢原子跃迁时发出的光子频率连续
解析：选BC。这群氢原子跃迁时能够发出C＝6种不同频率的光子，故A错误；这群氢原子发出的光子中，能量最大的E＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，故B正确；这群氢原子发出的光子中，从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出的光能量最小，则光的频率最小，即波长最长，故C正确；这群氢原子跃迁时发出的光子频率是不连续的，故D错误。
10．氢原子从能级A跃迁到能级B吸收频率为ν1的光子，从能级A跃迁到能级C放出频率为ν2的光子，若ν1>ν2，则当它从能级B跃迁到能级C时，将(　　)
A．吸收频率为ν1－ν2的光子
B．吸收频率为ν2＋ν1的光子
C．放出频率为ν1－ν2的光子
D．放出频率为ν2＋ν1的光子
解析：选D。氢原子从能级A跃迁到能级B吸收光子，则B能级的能量大于A能级的能量，从能级A跃迁到能级C，释放光子，则A能级的能量大于C能级的能量，可知B与C能级间的能量差为hν1＋hν2，则由B能级跃迁到C能级放出光子，光子频率ν＝ν1＋ν2，D正确。
11．氢原子钟是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制和校准的石英钟。氢原子能级示意图如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．玻尔理论认为电子的轨道半径是连续的
B．玻尔理论能很好地解释各种复杂原子的光谱
C．大量处于n＝3能级氢原子可以辐射出3种不同频率的光
D．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级需要吸收能量
解析：选C。玻尔理论认为原子的能量是量子化的，轨道半径也是量子化的，不是连续的，故A错误；玻尔理论由于仍然保留了经典力学的理论，因此存在一定的局限性，只能解释氢原子的光谱，对复杂原子的光谱不适用，故B错误；大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出C＝3种不同频率的光，故C正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时向外辐射光子，放出能量，故D错误。
12．(12分)(1)有一群氢原子处于量子数n＝4的激发态中，能发出几条光谱线？其中最高频率、最低频率各为多少？(6分)
(2)若有一个氢原子处于量子数n＝4的激发态时，最多能发出几种频率的光子？(6分)
解析：(1)一群氢原子向低能级跃迁时，各种跃迁方式都会发生，即可以从n＝4的激发态到n＝3、n＝2、n＝1的各能级，再从n＝3的激发态到n＝2、n＝1的各能级，再从n＝2的激发态到n＝1的基态，故有N＝＝6种频率的光子产生，跃迁情况示意图如图所示。最高频率的光子满足hν1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV≈2.04×10－18 J，ν1≈3.1×1015 Hz
最低频率的光子满足hν2＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV≈1.056×10－19 J，ν2≈1.6×1014 Hz。
(2)一个氢原子由n＝4能级向较低能级跃迁，最多有三种频率的光子，因为它从n＝4的能级跃迁至n＝3的能级时一定不存在由n＝4的能级直接跃迁至n＝1的能级的可能。
答案：(1)6条　3.1×1015 Hz　1.6×1014 Hz　(2)3种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。
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)
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：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(　　)
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。
解析：
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。
(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41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、α粒子散射实验
1．α粒子：α粒子是某些放射性物质中释放出的具有很大动能的粒子，含有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍。
2．实验方法
在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋(Po)，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到______上。α粒子穿过______后，打到_______________上，产生一个个闪烁的光点，这些光点可用显微镜观察到。
金箔
金箔
环形荧光屏
3．实验装置
4．实验现象
(1)____________α粒子穿过金箔后仍沿______的方向前进。
(2)______α粒子发生了______的偏转，有极少数α粒子的偏转角超过了90°，有的甚至被____________。
5．实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了__________________模型。
绝大多数
原来
少数
较大
原路弹回
原子核式结构
二、卢瑟福原子模型
1．原子核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子内部有一个很小的核，称为_________。原子的全部_________及几乎全部的______都集中在原子核内，______在原子核外面运动。
原子核
正电荷
质量
电子
2．原子核的电荷与尺度
核外电子
质子数
10-10
10-15
判断下列说法是否正确。
(1)α粒子带有一个单位的正电荷，质量为氢原子质量的2倍。(　　)
(2)α粒子散射实验证实了汤姆孙的“葡萄干面包”原子模型。(　　)
(3)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。(　　)
(4)原子核的电荷数等于核中的中子数。(　　)
(5)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。(　　)
×　
×　
√
×　
√
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．实验背景：α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是想验证汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据。在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型。
3．实验现象
(1)受力情况
①少数α粒子靠近原子核，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。
(2)偏转情况

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；
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。
4．实验结论
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．1605、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
　 　根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为α粒子散射图景，图中实线表示α粒子的运动轨迹，则关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A．根据α粒子散射实验可以估算原子大小
B．图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核发生了直接碰撞
C．绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的
原子核占据原子的空间很小
D．图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
[解析]　根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，A错误；
题图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核之间的库仑斥力作用，并没有发生碰撞，B错误；
绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小，C正确；
题图中大角度偏转的α粒子，库仑斥力先做负功后做正功，故电势能先增大后减小，D错误。
角度3　α粒子散射实验结论
　 　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
核式结构模型 “葡萄干面包”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，所以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，所以C错误；
原子核半径的数量级是10－15 m，所以D正确。
√
　 　(2025·福建泉州月考)人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是汤姆孙提出的葡萄干面包模型和卢瑟福提出的核式结构模型，它们的模型示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．α粒子散射实验与葡萄干面包模型和核式结构模型的建立无关
B．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了葡萄干面包模型,建立了核式结构模型
C．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了核式结构模型,建立了葡萄干面包模型
D．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了葡萄干面包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葡萄干面包模型，建立了原子的核式结构模型，故B正确，A、C、D错误。
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；
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，C正确；
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。
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)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．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(　　)
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“葡萄干面包模型”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“葡萄干面包模型”，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。
8．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：选D。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。
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
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(　　)
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(　　)
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43张PPT)
第4节　玻尔原子模型
学习目标
1．知道玻尔原子理论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、玻尔原子模型
1．经典理论的困难
(1)原子核式结构模型的成就：正确地指出了_________的存在，很好地解释了_______散射实验。
(2)经典理论的困难：卢瑟福的原子核式结构模型不能解释原子的_________和原子光谱的不连续性。
原子核
α粒子
稳定性
2．玻尔原子模型
(1)轨道定态
①轨道量子化：原子核外的电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动，电子的轨道是量子化的。
②能量量子化：电子在这些轨道上运动时，原子具有一定的能量，其数值也是分立的，原子的能量是_________的。
③定态：电子虽然做圆周运动，但不向外辐射能量，处于稳定的状态，电子处于分立轨道的这些状态称为定态。
量子化
(2)频率条件：当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m＞n)时，原子会辐射能量为hν的光子，反之会吸收光子。辐射或吸收的光子的能量hν由两个定态的能量差决定，该光子的能量应满足频率条件hν＝___________，该式被称为频率条件，又称辐射条件。
Em－En
二、氢原子的能级结构
1．能级：在玻尔的原子模型中，原子只能处于一系列不连续的能量状态。在每个状态中，原子
的能量值都是确定的，各个确定的能量值称为能级。
氢原子在不同能级上的能量值和相应的电子轨道半径分别为
_________________________、_____________________________，式中，E1＝－13.6 eV，r1＝0.53×10－10 m。
rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)
2．基态：在正常状态下，原子处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核______的轨道，这时原子的状态称为基态。
3．激发态：电子吸收能量后，原子从低能级跃迁到高能级，这时原子的状态称为激发态。
4．当电子从高能级轨道跃迁到低能级轨道时，原子会辐射能量；当电子从低能级轨道跃迁到高能级轨道时，原子要吸收能量。因为能级是不连续的，所以原子在电子跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的，这个能量等于电子跃迁时始、末两个能级间的_________。能量差值不同，辐射的光子频率也不同，由此便产生了不同波长的光。
最近
能量差
三、解释氢原子光谱
1．氢原子的能级图
2．解释巴耳末公式
(1)由玻尔理论可知，激发到高能级Em的电子跃迁到低能级En，辐射出的光
子的能量为hν＝_______________________，所以ν＝_________________。
(2)当n＝2，m＝3，4，5，6，…时，这个式子与巴耳末公式一致。电子从更高的能级跃迁到n＝2的能级，可得氢原子巴耳末系的光谱线。
四、玻尔理论的局限
1．玻尔理论的成功之处：玻尔理论冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，解释了原子结构和氢原子光谱的关系，引入了普朗克的_______________，认为电子轨道和能量都是量子化的。
2．玻尔理论的局限性：没有跳出经典力学的范围，认为电子是____________，运动有确定的轨道。
量子化概念
经典粒子
3．电子云：电子是微观粒子，其运动与宏观物体运动不同，没有确定的方向和轨迹，它们在原子核周围各处出现的概率是不同的。为了形象地描述电子的运动情况，人们将这些概率用点的方式表现出来，若某一空间范围内电子出现的概率大，则这里的点就密集，若某一空间范围内电子出现的概率小，则这里的点就稀疏。这种用点的疏密表示电子出现的概率分布的图形，称为电子云。
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)电子吸收某种频率条件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。(　　)
(6)电子云就是原子核外电子的分布图。(　　)
√
√
√
√
×　
×　
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　对玻尔理论的理解
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。
√
　 　对于玻尔理论，下列说法不正确的是(　　)
A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B．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
C.用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D．氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越大
[解析]　玻尔的原子模型对应的是电子轨道和原子的能量的量子化，故A、B正确；
玻尔的原子结构模型中，核外电子从高能级向低能级跃迁时，原子的能量减小，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E2－E1，故C正确；
氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越小，故D不正确。
√
　 　原子从高能级向低能级跃迁产生光子，将频率相同的光子汇聚可形成激光。下列说法正确的是(　　)
A.频率相同的光子能量不一定相同
B．原子跃迁发射的光子频率一定不连续
C．原子跃迁只产生单一频率的光子
D．激光照射金属板不可能发生光电效应
[解析]　根据ε＝hν可知，频率相同的光子能量相同，故A错误。
原子从一个定态跃迁到另一个定态时，原子辐射一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定；电子轨道是量子化的，能量是量子化的，故而频率是不连续的；这也就成功解释了氢原子光谱不连续的特点，故B正确。
原子在不同的轨道之间跃迁产生不同频率的光子，故C错误。
若激光照射金属板时使其电子逸出，则可发生光电效应，故D错误。
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)若从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→E1两种可能。
(2)如果是一群氢原子处于量子数为n的激发态，最多有多少条谱线？
1．对能级图的理解
(1)能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n＝1时对应的能量，其值为－13.6 eV。En代表电子在第n个轨道上运动时的能量。
(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态。
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。
　 　(多选)氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV，大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最高的光子能量为－0.96E1，则(　　)
A．频率最低的光子能量为0.31 eV
B．频率最低的光子能量为0.54 eV
C．发出的光子具有4种不同的频率
D．发出的光子具有10种不同的频率
√
√
[解析]　氢原子基态的能量E1＝－13.6 eV，大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最高的光子能量为－0.96E1，即最高能级能量E＝0.04E1＝－0.544 eV，即处在n＝5能级；频率最低的光子的能量ΔE′＝－0.544 eV－(－0.85 eV)≈0.31 eV，故A正确，B错误；
√
角度2　能级和能级跃迁
　 　一个氢原子从低能级跃迁到高能级，该氢原子(　　)
A.吸收光子，吸收光子的能量等于两能级之差
B．吸收光子，能量减少
C．放出光子，能量增加
D．放出光子，放出光子的能量等于两能级之差
[解析]　氢原子能级越高对应的能量越大，当氢原子从较低能级向较高能级跃迁时，吸收光子，能量增加，吸收光子的能量等于两能级之差，故A正确，B、C、D错误。
√
　 　(多选)氢原子能级结构如图所示，一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，会发出不同频率的光，下列说法正确的是(　　)
A．这群氢原子最多可以发出6种频率的光
B．这群氢原子最多可以发出4种频率的光
C．从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光子能量最大
D．从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子能量最大
√
一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，根据波尔理论有hν＝E4－En，可知En越小，发出的光子能量越大，即从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光子能量最大，故C正确，D错误。
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(对玻尔理论的理解)(多选)根据玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
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．原子内电子的可能轨道是不连续的
D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个能级的能量差
√
√
√
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，故A错误，B正确；
玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，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，光子能量取决于两个能级的能量差，故D正确。
2．(对玻尔理论的理解)氢原子辐射出一个光子后(　　)
A．电子绕核旋转半径增大
B．电子的动能增大
C．氢原子的电势能增大
D．原子的能级值增大
√
3．(原子能级和能级跃迁)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则 (　　)
A．吸收光子的能量为hν1＋hν2
B．辐射光子的能量为hν1＋hν2
C.吸收光子的能量为hν2－hν1
D．辐射光子的能量为hν2－hν1
√
解析：氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，Em－En＝hν1，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，Ek－En＝hν2，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2＞hν1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1。
4．(原子能级和能级跃迁)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。第2节　原子的核式结构模型
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。
一、α粒子散射实验
1．α粒子：α粒子是某些放射性物质中释放出的具有很大动能的粒子，含有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍。
2．实验方法
在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋(Po)，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上。α粒子穿过金箔后，打到环形荧光屏上，产生一个个闪烁的光点，这些光点可用显微镜观察到。
3．实验装置
4．实验现象
(1)绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。
(2)少数α粒子发生了较大的偏转，有极少数α粒子的偏转角超过了90°，有的甚至被原路弹回。
5．实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子核式结构模型。
二、卢瑟福原子模型
1．原子核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子内部有一个很小的核，称为原子核。原子的全部正电荷及几乎全部的质量都集中在原子核内，电子在原子核外面运动。
2．原子核的电荷与尺度
判断下列说法是否正确。
(1)α粒子带有一个单位的正电荷，质量为氢原子质量的2倍。(　　)
(2)α粒子散射实验证实了汤姆孙的“葡萄干面包”原子模型。(　　)
(3)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。(　　)
(4)原子核的电荷数等于核中的中子数。(　　)
(5)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√
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？
(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．实验背景：α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是想验证汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据。在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型。
2．实验装置
(1)放射源：放出α粒子(He)。
(2)金箔：靶子。
(3)显微镜、荧光屏(可转动)：观察工具。
3．实验现象
(1)受力情况
①少数α粒子靠近原子核，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。
(2)偏转情况
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；
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。
4．实验结论
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．1605、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
　根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为α粒子散射图景，图中实线表示α粒子的运动轨迹，则关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A．根据α粒子散射实验可以估算原子大小
B．图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核发生了直接碰撞
C．绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小
D．图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
[解析]　根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，A错误；题图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核之间的库仑斥力作用，并没有发生碰撞，B错误；绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小，C正确；题图中大角度偏转的α粒子，库仑斥力先做负功后做正功，故电势能先增大后减小，D错误。
[答案]　C
角度3　α粒子散射实验结论
　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。
[答案]　D
知识点二　原子的核式结构模型
1．原子的两种模型
核式结构模型 “葡萄干面包”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，所以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，所以C错误；原子核半径的数量级是10－15 m，所以D正确。
[答案]　BD
　(2025·福建泉州月考)人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是汤姆孙提出的葡萄干面包模型和卢瑟福提出的核式结构模型，它们的模型示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．α粒子散射实验与葡萄干面包模型和核式结构模型的建立无关
B．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了葡萄干面包模型，建立了核式结构模型
C．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了葡萄干面包模型
D．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了葡萄干面包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葡萄干面包模型，建立了原子的核式结构模型，故B正确，A、C、D错误。
[答案]　B
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
　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；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(),\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(　　)
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；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，C正确；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。
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(　　)
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。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。
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，则(　　)
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．(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＝R得
当n＝3时，波长最长，＝R
当n＝4时，波长次之，＝R
解得＝
由E＝h得＝＝。
答案：
11．(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
＝R
R＝≈1.097×107 m－1。
(2)巴尔末系中第四条谱线对应n＝6
则＝R
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1节　电子的发现与汤姆孙原子模型
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。
一、物质结构的早期探究
1．玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论。道尔顿提出原子论，认为原子是元素的最小单元。阿伏伽德罗提出分子假说，指出分子可由多个相同的原子组成。
2．19世纪初期形成的分子-原子论认为：在物质的结构中存在着分子、原子这样的层次；宏观物质的化学性质决定于分子，而分子则由原子构成；原子是构成物质的不可再分割的最小颗粒，它既不能创生，也不能消灭。
二、电子的发现
1．阴极射线
科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极会发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，人们把这种射线称为阴极射线。
2．汤姆孙的探究
(1)通过使阴极射线粒子受到的静电力与洛伦兹力平衡等方法，确定了阴极射线粒子的本质是带负电的粒子流，并确定了其速度，测量出了
这些粒子的比荷。当带电粒子受到的静电力与洛伦兹力平衡时，有qE＝qvB，由此确定带电粒子的运动速率。然后使电场为零，带电粒子在磁场区内做圆周运动，有qvB＝，由以上两式可得带电粒子的比荷＝，实验中测得的带电粒子的比荷大约是1011 C/kg。
(2)把各种不同的气体充入管内，用不同的金属分别制成阴极，实验测出的比荷大体相同，说明这种带电粒子是组成各种物质的共同成分。
(3)汤姆孙测量了阴极射线粒子的电荷，发现这些粒子电荷量的大小与氢离子大致相同，而比荷却是氢离子的近两千倍。汤姆孙认为，阴极射线粒子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，他把这种带电粒子称为电子。
(4)电子的发现说明原子具有一定的结构，也就是说原子是由电子和其他物质组成的。
三、汤姆孙原子模型
汤姆孙提出了原子模型，他认为原子是一个球体，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，这就是原子的“葡萄干面包”模型。电子带的负电被原子内带的正电抵消，因此原子呈电中性。如果原子失去电子或得到电子，就会变成离子，电子一方面要受正电荷的吸引，另一方面又要互相排斥，因此必然有一个处于平衡的状态。电子在它们的平衡位置附近做简谐振动，可发射或吸收特定频率的电磁波。
判断下列说法是否正确。
(1)电子的发现说明原子具有一定结构。(　　)
(2)阴极射线在真空中沿直线传播。(　　)
(3)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。(　　)
(4)组成阴极射线的粒子是电子。(　　)
(5)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。(　　)
(6)汤姆孙的“葡萄干面包”模型认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内。(　　)
提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√
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，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射。
(2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他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。
[答案]　CD
　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，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
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？
(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＝。
(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＝＝。
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。
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。
(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
　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，接着在荧光屏中心F处出现荧光斑。若在D、G间加上方向向下、电场强度为E的匀强电场，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；
(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)当只加方向向下的匀强电场时，阴极射线向上偏转，因此所受电场力方向向上，则所受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。
(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．密立根油滴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。
　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
(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)
eq \o(\s\up7(),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　))
1．(阴极射线)(多选)下列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，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：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时，发现射线径迹下偏，如图所示，则(　　)
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，可以通过改变AB中电流的方向来实现
D．电子的径迹与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；由此可知电子束的径迹与AB中的电流方向即通电直导线AB形成的磁场方向有关，D错误。
4．(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。
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，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得qvB＝
联立解得＝。
答案：(共29张PPT)
第3节　光谱与氢原子光谱
学习目标
1．知道什么是光谱，掌握连续谱和线状谱的区别。　2.知道氢原子光谱的实验规律。
3．知道什么是光谱分析。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、不同的光谱
1．定义：当复色光经过棱镜或______后，被色散开的单色光按______________大小依次排列的图案，称为光谱。
2．分类
(1)连续光谱：包含有各种色光且连续分布的光谱。
(2)线状光谱：光谱是由一条条______组成的。
光栅
波长(或频率)
亮线
3．特征谱线：原子的发射光谱都是____________，这些亮线称为原子的____________。
4．光谱分析：每种原子都有独自的特征谱线，人们利用特征谱线来鉴别物质或确定物质的化学组成，这种方法称为光谱分析。
线状光谱
特征谱线
二、氢原子光谱
1．不同物质的稀薄气体发出光的颜色不同，对这些可见光的光谱进行分析，其特征谱线不同。
里德伯
判断下列说法是否正确。
(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径。(　　)
(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光。(　　)
(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数。(　　)
(4)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征。(　　)
(5)经典物理学可以很好地应用于宏观世界，也能解释原子世界的现象。(　　)
×　
√
×　
√
×　
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 在连续光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，这就形成了连续光谱背景下的暗线
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。
√
　 　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。
　 　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，故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。
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。
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。
√
√
[解析]　巴耳末公式是巴耳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；
巴耳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。
　 　根据巴耳末公式(R＝1.10×107 m－1)，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]　3　4　654.5 nm　484.8 nm　光谱特点见解析
[答案]　1.09×10－6 m
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)(多选)下列关于原子光谱的说法正确的是(　　)
A．氢原子光谱和氧原子光谱是不同的
B．不同的谱线分布对应不同的元素
C．不同的谱线对应不同的发光频率
D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类
解析：每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成成分。
√
√
√
√
4．(对巴耳末公式的理解)对于巴耳末公式，下列说法正确的是(　　)
A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C．巴耳末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．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
√
解析：巴耳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，故A、D错误；
巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，故B错误，C正确。第3节　光谱与氢原子光谱
1．知道什么是光谱，掌握连续谱和线状谱的区别。　2.知道氢原子光谱的实验规律。
3．知道什么是光谱分析。
一、不同的光谱
1．定义：当复色光经过棱镜或光栅后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小依次排列的图案，称为光谱。
2．分类
(1)连续光谱：包含有各种色光且连续分布的光谱。
(2)线状光谱：光谱是由一条条亮线组成的。
3．特征谱线：原子的发射光谱都是线状光谱，这些亮线称为原子的特征谱线。
4．光谱分析：每种原子都有独自的特征谱线，人们利用特征谱线来鉴别物质或确定物质的化学组成，这种方法称为光谱分析。
二、氢原子光谱
1．不同物质的稀薄气体发出光的颜色不同，对这些可见光的光谱进行分析，其特征谱线不同。
2．氢原子光谱的实验规律
巴耳末公式：＝R(n＝3，4，5，6，…)
式中R为里德伯常量，R＝1.096 775 81×107 m－1，n取整数。
判断下列说法是否正确。
(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径。(　　)
(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光。(　　)
(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数。(　　)
(4)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征。(　　)
(5)经典物理学可以很好地应用于宏观世界，也能解释原子世界的现象。(　　)
提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
知识点一　光谱和光谱分析
1．光谱的分类
2．太阳光谱
特点 在连续光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，这就形成了连续光谱背景下的暗线
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。
[答案]　BC
　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。
[答案]　B
　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，故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。
[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。
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．巴耳末公式
(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：＝R(n＝3，4，5，…)，该公式称为巴耳末公式。
(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：除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
　(多选)关于巴耳末公式＝R(－)的理解，正确的是(　　)
A．此公式是巴耳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]　巴耳末公式是巴耳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；巴耳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
　根据巴耳末公式(R＝1.10×107 m－1)，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，约为400～700 nm 之间。
根据巴耳末公式＝R计算时应注意其波长值必须在可见光范围内。
由巴耳末公式＝R知，当n＝3和4时对应波长较长，代入有
＝1.10×107 m－1×，
则λ1≈654.5 nm(λ1在可见光范围内)；
＝1.10×107 m－1×，
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耳末公式，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
[答案]　3　4　654.5 nm　484.8 nm　光谱特点见解析
　氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为＝R(－)，n＝4，5，6，…，R＝1.10×107 m－1。若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求n＝6时，对应的波长为多大。
[解析]　由帕邢系公式＝R得，
当n＝6时，λ＝1.09×10－6 m。
[答案]　1.09×10－6 m
eq \o(\s\up7(),\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)(多选)下列关于原子光谱的说法正确的是(　　)
A．氢原子光谱和氧原子光谱是不同的
B．不同的谱线分布对应不同的元素
C．不同的谱线对应不同的发光频率
D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类
解析：选ABC。每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成成分。
3．(对巴耳末公式的理解)氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为(　　)
A．　　　B．　　　C．　　　D．
解析：选A。由巴耳末公式＝R，n＝3，4，5，…当n＝∞时，最小波长满足＝R①
当n＝3时，最大波长满足＝R②
由①②得＝。
4．(对巴耳末公式的理解)对于巴耳末公式，下列说法正确的是(　　)
A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C．巴耳末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．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
解析：选C。巴耳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，故A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，故B错误，C正确。(共42张PPT)
第4章　原子结构
第1节　电子的发现与汤姆孙原子模型
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、物质结构的早期探究
1．玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论。道尔顿提出_________，认为原子是元素的最小单元。阿伏伽德罗提出分子假说，指出分子可由多个相同的原子组成。
2．19世纪初期形成的分子-原子论认为：在物质的结构中存在着分子、原子这样的层次；宏观物质的化学性质决定于分子，而分子则由原子构成；原子是构成物质的不可再分割的最小颗粒，它既不能创生，也不能消灭。
原子论
二、电子的发现
1．阴极射线
科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极会发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，人们把这种射线称为____________。
阴极射线
带负电的粒子流
(2)把各种不同的气体充入管内，用_______________分别制成阴极，实验测出的______大体相同，说明这种带电粒子是组成各种物质的共同成分。
(3)汤姆孙测量了阴极射线粒子的电荷，发现这些粒子电荷量的大小与氢离子大致相同，而比荷却是氢离子的近两千倍。汤姆孙认为，阴极射线粒子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，他把这种带电粒子称为电子。
(4)电子的发现说明原子具有一定的结构，也就是说原子是由电子和其他物质组成的。
不同的金属
比荷
三、汤姆孙原子模型
汤姆孙提出了原子模型，他认为原子是一个球体，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，这就是原子的“_______________”模型。电子带的负电被原子内带的正电抵消，因此原子呈电中性。如果原子失去电子或得到电子，就会变成离子，电子一方面要受正电荷的吸引，另一方面又要互相排斥，因此必然有一个处于平衡的状态。电子在它们的平衡位置附近做简谐振动，可发射或吸收特定频率的电磁波。
葡萄干面包
判断下列说法是否正确。
(1)电子的发现说明原子具有一定结构。(　　)
(2)阴极射线在真空中沿直线传播。(　　)
(3)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。(　　)
(4)组成阴极射线的粒子是电子。(　　)
(5)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。(　　)
(6)汤姆孙的“葡萄干面包”模型认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内。(　　)
√
√
×　
√
×　
√
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，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射。
(2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他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，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，接着在荧光屏中心F处出现荧光斑。若在D、G间加上方向向下、电场强度为E的匀强电场，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]　当只加方向向下的匀强电场时，阴极射线向上偏转，因此所受电场力方向向上，则所受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．密立根油滴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。
　 　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
(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)。
ABC　
(3)若电子的电荷量为e，则该油滴中带的电子数为________。
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(阴极射线)(多选)下列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，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时，发现射线径迹下偏，如图所示，则(　　)

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，可以通过改变AB中电流的方向来实现
D．电子的径迹与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；
由此可知电子束的径迹与AB中的电流方向即通电直导线AB形成的磁场方向有关，D错误。
4．(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24张PPT)
课后达标检测
√
题组1　对玻尔理论的理解
1．普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次重大突破，爱因斯坦因此也将能量子假设进行了推广。到了20世纪，量子力学发挥了重大作用，引领我们进入了丰富多彩的现代生活。下列说法正确的是(　　)
A．生活中并不是所有物体都在发生热辐射
B．普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的
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：生活中的所有物体都在发生热辐射，故A错误；
普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的，故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．(多选)关于玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
A．原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动
B．当原子处于激发态时，原子向外辐射能量
C．只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量
D．不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量
√
√
解析：根据玻尔理论假设知，A正确；
不论原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量，原子只有从一个定态跃迁到另一个定态时，才辐射或吸收能量，所以B、C错误，D正确。
3．关于能级的跃迁下列说法正确的是(　　)
A．氢原子处于能量最低的状态时不稳定
B．氢原子吸收能量跃迁到较高能级时最稳定
C．氢原子由高能级跃迁到低能级时，向外放出光子的能量等于两能级的能量差
D．氢原子由高能级跃迁到低能级时，向外辐射的能量可能是连续的
√
解析：氢原子处于能量最低的状态时，其状态最稳定，A错误；
氢原子吸收能量跃迁到较高能级时，该能级的氢原子不稳定，会自发地向低能级跃迁，B错误；
根据玻尔理论可知，氢原子由高能级跃迁到低能级时，向外放出光子的能量等于两能级的能量差，C正确；
氢原子由高能级跃迁到低能级时，向外辐射的能量是不连续的，是分立的，D错误。
√
题组2　原子能级和能级跃迁
4．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(　　)
√
5．一个氢原子从低能级跃迁到高能级，该氢原子(　　)
A．吸收光子，吸收光子的能量等于两能级之差
B．放出光子，能量增加
C．吸收光子，能量减少
D．放出光子，能量减少
解析：一个氢原子从低能级跃迁到高能级，吸收光子，且吸收光子的能量等于两能级之差，能量增加，故B、C、D错误，A正确。
√
6．如图所示的是氢原子的能级图，一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，跃迁到同一激发态上，处在激发态的氢原子不稳定，向低能级跃迁，可辐射多种频率的光子，其中能量最小的光子能量为0.31 eV，则氢原子处在基态时吸收的光子能量为(　　)
A．13.6 eV　　　　 　
B．13.06 eV
C．12.75 eV
D．12.09 eV
解析：根据能级图判断，能量最小的光子是从n＝5向n＝4跃迁的，因此氢原子处在基态时吸收的光子的能量E＝－0.54 eV－(－13.6 eV)＝13.06 eV。
√
7．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种不同频率的波
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。
√
√
√
9．(多选)如图是氢原子的能级图，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4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12.75 eV
C．这群氢原子发出的光子中，从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出的光波长最长
D．这群氢原子跃迁时发出的光子频率连续
√
这群氢原子发出的光子中，能量最大的E＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，故B正确；
这群氢原子发出的光子中，从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出的光能量最小，则光的频率最小，即波长最长，故C正确；
这群氢原子跃迁时发出的光子频率是不连续的，故D错误。
√
10．氢原子从能级A跃迁到能级B吸收频率为ν1的光子，从能级A跃迁到能级C放出频率为ν2的光子，若ν1>ν2，则当它从能级B跃迁到能级C时，将(　　)
A．吸收频率为ν1－ν2的光子
B．吸收频率为ν2＋ν1的光子
C．放出频率为ν1－ν2的光子
D．放出频率为ν2＋ν1的光子
解析：氢原子从能级A跃迁到能级B吸收光子，则B能级的能量大于A能级的能量，从能级A跃迁到能级C，释放光子，则A能级的能量大于C能级的能量，可知B与C能级间的能量差为hν1＋hν2，则由B能级跃迁到C能级放出光子，光子频率ν＝ν1＋ν2，D正确。
√
11．氢原子钟是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制和校准的石英钟。氢原子能级示意图如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．玻尔理论认为电子的轨道半径是连续的
B．玻尔理论能很好地解释各种复杂原子的光谱
C．大量处于n＝3能级氢原子可以辐射出3种不同频率的光
D．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级需要吸收能量
解析：玻尔理论认为原子的能量是量子化的，轨道半径也是量子化的，不是连续的，故A错误；
玻尔理论由于仍然保留了经典力学的理论，因此存在一定的局限性，只能解释氢原子的光谱，对复杂原子的光谱不适用，故B错误；
氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时向外辐射光子，放出能量，故D错误。
12．(12分)(1)有一群氢原子处于量子数n＝4的激发态中，能发出几条光谱线？其中最高频率、最低频率各为多少？(6分)
答案：6条　3.1×1015 Hz　1.6×1014 Hz　
(2)若有一个氢原子处于量子数n＝4的激发态时，最多能发出几种频率的光子？(6分)
解析：一个氢原子由n＝4能级向较低能级跃迁，最多有三种频率的光子，因为它从n＝4的能级跃迁至n＝3的能级时一定不存在由n＝4的能级直接跃迁至n＝1的能级的可能。
答案：3种

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