18.原子结构-【师者匠心系列】2024-2025学年高二下学期物理讲义

18.原子结构 课前检测 1 .如图紫外线照射锌板，验电器金属箔发生了偏转，金属箔（　　） A.带负电 B.带正电 C.不带电 D.无法确定 2 .用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图 、 、 所示的图像，则下列说法有误的是（    ） A.图像 表明光具有粒子性 B.图像 表明光具有波动性 C.用紫外光观察不到类似的图像 D.实验表明光是一种概率波 考情分析 知识点 试卷 题号 分值 难度    原子结构 2023上海卷 16 3 中 2023广东卷 1 4 较易 2023重庆卷 6 4 较易 2023全国甲卷 15 6 较易 2023全国乙卷 16 6 中 2023湖南卷 1 4 易 目标解读 知识导图 课程目标 1、了解对原子结构的认知发展和相关的实验原理； 2、理解原子光谱的相关概念和特点； 3、理解波尔原子模型的特点和电子跃迁的规律。 课程重难点 重点：原子结构的认知发展，原子光谱的相关概念和特点 难点：波尔原子模型的特点和电子跃迁的规律 一、 电子的发现 （一） 阴极射线 世纪中期，德国物理学家                                   用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管的阴极会发射出射线，这种射线沿直线传播，撞击到玻璃壁上能产生黄绿色的荧光，这种射线叫做                                   ． （二） 电子的发现 1897年，英国物理学家                          对阴极射线的研究： ①汤姆孙认为阴极射线是                                            ，并进行了一系列的实验研究，并设计了如图所示的装置 ②让阴极射线分别通过电场和磁场，根据阴极射线的偏转情况，证明它的本质是                                                              并求出                                            ③换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同．说明不同物体都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的                                   ．后来，组成阴极射线的粒子被称为                 。 20世纪初，美国物理学家                          通过                                   测出了电子的电荷量 ，该实验更重要的发现是：电荷是 量子化 的 ，即任何一个带电体的电量都是 的整数倍 。 经典例题 3 .(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子，被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是（    ） A.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷 B.汤姆孙通过对光电效应的研究发现了电子 C.电子的质量无法测定 D.汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元 知识点总结 ① 玻璃壁上出现的淡淡的荧光不是                                   ，是由于玻璃受到阴极射线的撞击而引起的； ② 阴极射线是高速                          ，但是高速电子流                          是阴极射线．一定要明确阴极射线中的电子是来自                                   ，与后面学习的 射线有区别， 射线是原子核衰变产生的高速电子流． 巩固练习 4 .关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（　　） A.阴极射线本质是氢原子 B.阴极射线本质是电磁波 C.阴极射线本质是电子 D.阴极射线本质是 射线 5 .美国物理学家密立根于 世纪初进行了多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量，其实验原理可以简化为如图所示模型：两个相距为 的平行金属板 、 水平放置，两板接有可调电源．从 板上的小孔进入两板间的油滴因摩擦而带有一定的电荷量，将两板间的电势差调节到 时，带电油滴恰好悬浮在两板间；然后撤去电场，油滴开始下落，由于空气阻力，下落的油滴很快达到匀速下落状态，通过显微镜观测这个速度的大小为 ，已知这个速度与油滴的质量成正比，比例系数为 ，重力加速度为 ．则计算油滴带电荷量的表达式为（    ） A. B. C. D. 学生总结 二、 原子的核式结构模型 （一） 汤姆孙的“枣糕模型” 年，汤姆孙提出                                                     ，假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“浸浮”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上．“ 枣糕模 型”后来被                                   粒子散射 实验所否定。 （二） α粒子散射实验 年，英籍新西兰物理学家                          用 粒子轰击金箔，研究 粒子被散射的情况，如图：绝大多数 粒子穿过金箔后                                       ，少数 粒子发生了                                            ，偏转角甚至超过了 ，极少数被弹回，偏转角几乎达到 ． 卢瑟福分析了实验数据后发现，事实应该是： 占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在                                                              。这样才会使 粒子经过时受到很强的斥力，从而发生大角度偏转 。 （三） 原子的核式结构模型 1911年，卢瑟福根据 粒子散射实验的研究结论提出了自己的原子结构模型。他设想： 在原子中心有一个很小的核，叫                          ，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在                          旋转 。 该模型第一次提出“原子核”这一概念，因此被称为                                           ，也称                                                     。 对 粒子散射实验 结果的解释： ① 粒子穿过原子，如果离原子核比较远，此时斥力                 ， 粒子                                                                       ② 粒子接近原子核，受到很大的库仑力，此时偏转角             ，这种粒子很少； ③ 粒子若是直接对着原子核射来，偏转角                          ，这种情况极少。 ④ 粒子与电子的碰撞的影响可忽略不计 经典例题 6 . 世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子．如图是（    ） A.卢瑟福的 粒子散射实验装置 B.卢瑟福发现质子的实验装置 C.汤姆发现电子的实验装置 D.查德威克发现中子的实验装置 7 .卢瑟福的 粒子散射实验中，有少数 粒子发生大角度偏转，其原因是（    ） A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B.正电荷在原子中是均匀分布的 C.原子中存在带负电的电子 D.原子只能处在一系列不连续的能量状态中 知识点总结 ① 原子的大部分体积是空的 ② 在原子的中心有一个                                                     ③ 原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在                                            ，带负电的电子在核空间进行                                   。 巩固练习 8 .在 粒子散射实验中，不考虑电子和 粒子碰撞的影响，这是因为（      ） A. 粒子和电子根本无相互作用 B.电子是均匀分布的， 粒子受电子作用的合力为零 C. 粒子在和电子碰撞中动量的改变量极小，可忽略不计 D.电子体积很小， 粒子碰撞不到电子 9 .在 粒子散射实验中， 粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的，其中有极少数 粒子发生了大角度偏转，甚至被反向弹回．假定一个速度为 的高速 粒子（ ）与金原子核（ ）发生弹性正碰（碰撞前金原子核可认为是静止的），则（    ） A. 粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小 B. 粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的 C. 粒子散射实验说明带正电的物质均匀分布在原子内部 D.当它们的距离最小时， 粒子与金原子核的动量大小之比为 10 .如图所示，高速运动的 粒子被重原子核散射，实线表示 粒子运动的轨迹， 、 和 为轨迹上的三点， 点离核最近， 点比 点离核更远，则（    ） A. 粒子在 点的速率比在 点的大 B.三点中， 粒子在 点的电势能最大 C. 粒子从 点运动到 点，电场力对它做的总功为负功 D.卢瑟福通过粒子散射实验得出原子可以再分的结论 11 .根据 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线，实线表示一个 粒子的运动轨迹．在 粒子从 运动到 、再运动到 的过程中，下列说法中正确的是（    ） 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.加速度先变小，后变大 学生总结 三、 氢原子光谱 （一） 光谱 1.光谱： 复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，按照波长长短的顺序排列成一条光带，称为                ； 2.光谱的分类： 光谱按 产生方式 的不同可以分为两大类：                                  和                                   ①                                   ：物体                                 经过分光后产生的光谱，可分为                          和                          ，均为                 ；                          ：由连续分布的                                   的光组成光谱。炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光。                          ：由一些列不连续的                                   的光的亮线光谱组成，又称                                   。如稀薄气体、金属的蒸气、游离态原子发出的光谱（原子光谱）。  ②                                   ：连续光谱中某些波长的光                                    产生的光谱，由一系列不连续的                 组成； 高温物体发出白光经温度较低的物质，某些波长的光被吸收后，在连续光谱中出现一系列                          ，暗线条纹所对应的光谱称为                                   。如：太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱。 3.特征谱线： 又称                                                             ， 各种原子的发射光谱都是                          ，且不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，各条谱线对应不同波长的光，因此又叫特征谱线，可以用于                                   。 4.光谱分析： 由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析．它的优点是                                  ，样本中一种元素的含量达到 就可以被检测到，                                                                                                                                                                                   均可进行光谱分析，但                                   不可以 （二） 氢原子光谱 1.氢原子光谱： 经典电磁理论认为能量是连续的，所以原子的吸收或发射光谱所需要吸收或放出的 能量可以取任意的数值，也就是说任何波段的电磁辐射都可能会出现，所得到的光谱必然是连续光谱，但实际情况下得到的氢原子光谱是                                                             ，也进一步证实了能量的                                   。 2.氢原子光谱的实验定律： 氢原子内部状态发生变化而产生的                                                             的发射光谱，这些谱线组成一个线系，称为                                                               。 这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式可以写做： 氢原子光谱的不可见光区存在其他系谱： 莱曼系（紫外区）、 帕邢系（近红外区）、 布拉开系（红外区）、 普丰德系（远红外区） 经典例题 12 .仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是（    ） A.氢原子只有几个能级 B.氢原子发出的是平行光 C.氢原子有时发光，有时不发光 D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的 13 .关于光谱，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谱是连续光谱 B.太阳光谱中的暗线说明太阳缺少这些暗线对应的元素 C.气体发出的光只能产生线状光谱 D.发射光谱一定是连续光谱 知识点总结 ①发射光谱：物体直接发出的光经过分光后产生的光谱，可以分为                                                              ； ②连续谱：由连续分布的一切波长的光组成光谱。                                     的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光。 ③线状谱：由一些列不连续的部分波长的光的亮线光谱组成，又称特征光谱。如                                                                                                                                                                                                                                                           ④吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，由                                                                                                  ⑤巴尔末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，总结了                                                                                                                    巩固练习 14 .关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（    ） A.太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱 B.霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱 C.进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以用连续谱 D.观察月亮光谱，可以确定月亮内部的化学组成 15 .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. 16 .(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展．下列说法符合事实的是（    ） A.普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象 B.卢瑟福用 粒子轰击 获得反冲核 ，发现了质子 C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 17 .如图甲所示的 、 、 、 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. 元素 B. 元素 C. 元素 D. 元素 学生总结 四、 玻尔的原子模型 （一） 经典理论的困难 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 粒子散射实验。但是经典理论既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。困难具体表现为： ① 按照经典物理学的观点，带有电荷的电子在轨道上做变速运动，一定会以电磁波的形式向外辐射能量，电子的                                            ，轨道半径会                                   ，最终落在原子核上。即原子是不稳定的．这与实际情况不符，实际上原子是稳定的。 ② 按照经典物理学的观点，电子辐射电磁波的频率应等于其振动或圆周运动的频率．由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率也会连续变化。即我们看到的原子光谱应该                                            ，但实际测定的结果是电磁波的频率                                            ，原子光谱是分立的线状谱。 由以上所述可知微观物体的变化规律不能用从宏观现象中得出的经典理论加以说明，为了解决这一矛盾，丹麦的青年物理学家玻尔在前人学说的基础上，把普朗克的量子理论应用于原子系统中，提出了新的原子理论——                                                     。 （二） 玻尔原子理论  1913年，丹麦物理学家                 意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难。他把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构的三个假设： 1. 能级假设： 电子围绕原子核运动的轨道                                            ，而是一系列                                                              轨道．当电子在这些轨道上运动时，原子是稳定的，不向外                                   ，也不                                   ，即原子只能处于一系列                                                                       中，这种不连续的能量值叫                 ， 这些具有确定能量的稳定状态，叫做                 。能量最低的状态叫做                 ，其他的状态叫做                          。 ① 基态 ：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这个定态叫做                 ，此时电子能量                 。 ② 激发态 ：原子处于较高能级的时候，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态叫                          。（除了基态以外的定态都叫                          ） ③ 能级公式 ：    2. 轨道 量子化假设： 原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。定态是                                   ，所以轨道也是                                   ，轨道半径公式： ，式中 代表离核最近的轨道半径。 3. 跃 迁假设： 原子处在定态的能量用 表示，此时电子以 的轨道半径绕核运动， 称为量子数．当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                                                  决定，即 。 （三） 玻尔理论对氢原子光谱的解释 1.氢原子的能级结构及能级公式： ① 氢原子的能级图如图所示 相关量 意义 能级图中的横线 表示                                                                                                                             横线左端的数字 “1，2，3…” 表示                          横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 表示                                                     相邻横线间的距离 表示                                                     ，量子数越大相邻的能量差                 ，距离                 带箭头的竖线 表示                                                                                                                    迁，原子跃迁的条件为 ②氢原子光谱 氢原子光谱的实验规律：氢原子光谱线可用一个统一的公式表示： ，式子中 对每一个 ，有 ， ， ，….构成一个谱线系． 莱曼系（ ）：氢原子由处于                                                        的电子跃迁到                 的谱线，紫外区． 巴耳末系( )：氢原子由处于                                                                 的电子跃迁到                                   的谱线，可见光区． 帕邢系( )：氢原子由处于                                                                 的电子跃迁到                                   的谱线，红外区． 2.两类能级跃迁： ①自发跃迁：高能级→低能级，原子                能量，发出                 ．电场力对电子                          ，电子电势能                 ，动能                 ，能量                 ， 光子的频率                 ②受激跃迁：低能级→高能级，原子                 能量．电场力对电子                          ，电子电势能                 ，动能                 .光照(吸收光子)：光子的能量                                            能级差        ，多余的不吸收； .实物粒子碰撞、加热等：只要入射粒子能量                                            能级差即可，        ，如电子轰击实验； .                                            的光子被吸收，将原子电离。即电子吸收足够多的能量后脱离原子核束缚，成为自由电子． 3.谱线条数的确定方法： ①一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为             ②一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数用数学中的组合知识求解： ． （四） 玻尔模型的局限性 1.玻尔理论的成功之处： 第一次将量子观念引入原子领域，提出了                和                 的概念，成功解释了                                                                                         ，完善了                                                     （去除                                                              ） 2.玻尔理论的局限性： ①玻尔理论仅能解释                                           实验规律，对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就                                                                                      ②把电子的运动仍然看做                                                             ，实际上，原子中电子的坐标                                                                                                                    3.电子云： 当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率不一样．如果用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地把它称做                         ． 经典例题 18 .(多选)关于玻尔理论，以下论断正确的是（    ） A.当原子处于激发态时，原子向外辐射能量 B.只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量 C.原子的不同定态对应于电子沿不同的轨道绕核运动 D.无论原子处于何种定态时，原子都不向外辐射能量 19 .许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱的研究是探索原子结构的一条重要途径．关于氢原子光谱、氢原子能级和和氢原子核外电子的运动，下列说法中正确的是（    ） A.氢原子巴尔末线系谱线是包含从红外到紫外的线状谱 B.氢原子光谱的不连续性，表明了氢原子的能级是不连续的 C.氢原子处于不同能级时，电子在各处的概率是相同的 D.氢光谱管内气体导电发光是热辐射现象 20 .(多选)如图为氢原子能级图．已知可见光光子能量范围约为 ．下列说法正确的是（    ） A.大量处在 的高能级的氢原子向 能级跃迁时，发出的光是红外线 B.大量处在 的氢原子向 能级跃迁时，发出的光具有荧光效应 C.大量处在 能级的氢原子 能级跃迁时，发出的光是红外线 D.处在 能级的氢原子吸收任意频率的可见光光子都发生电离 知识点总结 ①原子吸收光子由低能级向高能级跃迁时，原子吸收光子能量是有条件的，只有光子                                                    时才被原子吸收发生跃迁．若是碰撞带来的能量，则吸收                                                               ，多余的能量不被吸收． ②如果光子的能量 ，原子也能吸收，吸收后原子发生电离，原子对光子吸收                                                                       ③电子从基态到激发态能量                 ，势能                 ，动能                 ， 知当r增大，动能                 ⑤电子伏特与能量单位焦耳(J)的换算关系是   巩固练习 21 .下列说法中正确的是（  ） A.在光电效应的实验中，只要入射光足够强，时间足够长，金属表面就会逸出光电子 B.在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的频率，频率越大，饱和光电流越大 C.根据玻尔的原子理论，氢原子从 的激发态跃迁到 的激发态时，原子能量减小，电势能增加 D.根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为 的光子后，如果辐射出 种频率的光子，则其中波长最小的为 22 .根据玻尔理论，氢原子的电子由 轨道跃迁到 轨道，下列说法正确的是（    ） A.原子要吸收某一频率的光子 B.原子要放出一系列频率不同的光子 C.原子的能量增加，电子的动能增加 D.原子的能量减少，电子的动能减少 23 .如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是（    ） A.若已知可见光的光子能量范围为 ，则处于第 能级状态的氢原子，发射光的谱线在可见光范围内的有 条 B.当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能增加 C.处于第 能级状态的氢原子，发射出的三种波长分别为 、 、 的三条谱线，则 D.若处于第 能级状态的氢原子发射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第 能级跃迁到第 能级时发射出的光也一定能使此金属板发生光电效应 24 .如图所示为氢原子的部分能级图，下列说法正确的是（    ） A.氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小 B.大量处于 激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出 种不同频率的光 C.处于基态的氢原子可吸收能量为 的光子发生跃迁 D.用氢原子 跃迁到 能级辐射出的光照射金属铂（逸出功为 ）时不能发生光电效应 25 .如图所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从 能级跃迁到 能级可产生 光；从 能级跃迁到 能级可产生 光． 光和 光的波长分别为 和 ， 、 两光照射逸出功为 的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为 和 ，则（    ） A. B. C. 光的光子能量为 D. 光照射金属钨产生的光电子最大初动能 26 .(多选)如图是氢原子的能级图．一个氢原子从 的能级向低能级跃迁，则以下判断正确的是（    ） A.该氢原子最多可辐射出 种不同频率的光子 B.该氢原子只有吸收 的光子时才能电离 C.该氢原子跃迁到基态时需要吸收 的能量 D.该氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量是特定值 学生总结 五、 课堂总结   六、 出门测 27 .下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（    ） 　 　 A.图（甲）：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B.图（乙）：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 C.图（丙）：卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D.图（丁）：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性 28 .如图为氢原子的能级示意图，已知锌板的逸出功是 ．下列说法正确的是（    ） A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能发生光电效应 B.一群处于 能级的氢原子向基态跃迁时，能放出 种不同频率的光 C.用能量为 的光子照射氢原子时，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 D.一群处于 能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为 学科网（北京）股份有限公司 $$ 18.原子结构 课前检测 【教法备注】 建议时长3min 1 .如图紫外线照射锌板，验电器金属箔发生了偏转，金属箔（　　） A.带负电 B.带正电 C.不带电 D.无法确定 【答案】 B 【解析】 因紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，发生了光电效应，电子从锌板飞出，锌板失去电子带正电，验电器带正电金属箔。故答案为B。 2 .用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图、、所示的图像，则下列说法有误的是（    ） A.图像表明光具有粒子性 B.图像表明光具有波动性 C.用紫外光观察不到类似的图像 D.实验表明光是一种概率波 【答案】 C 【解析】 紫外光是不可见光，所以直接用眼睛观察不到类似的图像，但是用感光胶片就能观察到类似现象． 故C错误． 考情分析 知识点 试卷 题号 分值 难度    原子结构 2023上海卷 16 3 中 2023广东卷 1 4 较易 2023重庆卷 6 4 较易 2023全国甲卷 15 6 较易 2023全国乙卷 16 6 中 2023湖南卷 1 4 易 【教法备注】 高考经常结合原子核一起考查 目标解读 知识导图 课程目标 1、了解对原子结构的认知发展和相关的实验原理； 2、理解原子光谱的相关概念和特点； 3、理解波尔原子模型的特点和电子跃迁的规律。 课程重难点 重点：原子结构的认知发展，原子光谱的相关概念和特点 难点：波尔原子模型的特点和电子跃迁的规律 一、电子的发现 （一）阴极射线 【教法备注】 世纪中期，德国物理学家 普吕克尔 用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管的阴极会发射出射线，这种射线沿直线传播，撞击到玻璃壁上能产生黄绿色的荧光，这种射线叫做 阴极射线 ． （二）电子的发现 1897年，英国物理学家 汤姆孙 对阴极射线的研究： ①汤姆孙认为阴极射线是 带电粒子流 ，并进行了一系列的实验研究，并设计了如图所示的装置②让阴极射线分别通过电场和磁场，根据阴极射线的偏转情况，证明它的本质是 带负电的粒子流 并求出 该粒子比荷 ③换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同．说明不同物体都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的 共有成分 ．后来，组成阴极射线的粒子被称为 电子 。 【教法备注】  20世纪初，美国物理学家 密立根 通过 油滴实验 测出了电子的电荷量 ，该实验更重要的发现是：电荷是 量子化 的 ，即任何一个带电体的电量都是 的整数倍 。 经典例题 3 .(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子，被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是（    ） A.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷 B.汤姆孙通过对光电效应的研究发现了电子 C.电子的质量无法测定 D.汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元 【答案】 AD 【解析】 ABC．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷，故A正确，B错误，C错误； D．汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，故D正确． 故选AD． 知识点总结 ① 玻璃壁上出现的淡淡的荧光不是 阴极射线 ，是由于玻璃受到阴极射线的撞击而引起的； ② 阴极射线是高速 电子流 ，但是高速电子流 不一定 是阴极射线．一定要明确阴极射线中的电子是来自 核外电子 ，与后面学习的射线有区别，射线是原子核衰变产生的高速电子流． 巩固练习 4 .关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（　　） A.阴极射线本质是氢原子 B.阴极射线本质是电磁波 C.阴极射线本质是电子 D.阴极射线本质是射线 【教法备注】  【答案】 C 【解析】 阴极射线是原子受到激发而射出的电子流．关于阴极射线是电磁波、射线等都是研究阴极射线过程中的一些猜想，后来经证明都是错的． 故选C． 5 .美国物理学家密立根于世纪初进行了多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量，其实验原理可以简化为如图所示模型：两个相距为的平行金属板、水平放置，两板接有可调电源．从板上的小孔进入两板间的油滴因摩擦而带有一定的电荷量，将两板间的电势差调节到时，带电油滴恰好悬浮在两板间；然后撤去电场，油滴开始下落，由于空气阻力，下落的油滴很快达到匀速下落状态，通过显微镜观测这个速度的大小为，已知这个速度与油滴的质量成正比，比例系数为，重力加速度为．则计算油滴带电荷量的表达式为（    ） A. B. C. D. 【答案】 B 【解析】 油滴悬浮在两板间，由平衡条件得：，题给已知信息，联立得：，故B正确； 故选B． 学生总结 二、原子的核式结构模型 （一）汤姆孙的“枣糕模型” 年，汤姆孙提出 “枣糕模型” ，假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“浸浮”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上．“ 枣糕模 型”后来被 卢瑟福的粒子散射 实验所否定。 （二）α粒子散射实验 年，英籍新西兰物理学家 卢瑟福 用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，如图：绝大多数粒子穿过金箔后 仍能沿原来方向前进 ，少数粒子发生了 较大的偏转 ，偏转角甚至超过了，极少数被弹回，偏转角几乎达到．卢瑟福分析了实验数据后发现，事实应该是： 占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在 很小的空间范围 。这样才会使粒子经过时受到很强的斥力，从而发生大角度偏转 。 （三）原子的核式结构模型 1911年，卢瑟福根据粒子散射实验的研究结论提出了自己的原子结构模型。他设想： 在原子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核里，带负电的电子在 核外空间绕核 旋转 。 该模型第一次提出“原子核”这一概念，因此被称为 原子的核式结构模型 ，也称 “行星模型” 。对粒子散射实验 结果的解释： ①粒子穿过原子，如果离原子核比较远，此时斥力 很小 ，粒子 几乎不发生偏转； ②粒子接近原子核，受到很大的库仑力，此时偏转角 很大 ，这种粒子很少； ③粒子若是直接对着原子核射来，偏转角 几乎是，这种情况极少。 ④  粒子与电子的碰撞的影响可忽略不计 【教法备注】 原子核的质量几乎集中了原子的全部质量，但它的半径却非常小，原子半径大约是，而原子核的半径约为，仅相当与原子半径的万分之一！形象地说，假设原子像足球场那么宽阔，原子核的半径则只相当于一个硬币的宽度，可见原子内部是多么空旷！ 经典例题 6 .世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子．如图是（    ） A.卢瑟福的粒子散射实验装置 B.卢瑟福发现质子的实验装置 C.汤姆发现电子的实验装置 D.查德威克发现中子的实验装置 【答案】 A 【解析】 如图是粒子轰击金箔，是卢瑟福的粒子散射实验装置． 故选A． 7 .卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（    ） A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B.正电荷在原子中是均匀分布的 C.原子中存在带负电的电子 D.原子只能处在一系列不连续的能量状态中 【答案】 A 【解析】 ABC．粒子散射实验中，电子对粒子的影响可以忽略不计，影响运动的就是原子核处的正电荷．大部分粒子没有偏转，说明没有受到原子核的作用力，少数发生大角度偏转说明受到了正电荷的作用力而且比较强，运动路径比较接近原子核，所以原子核集中在很小一个空间，故A正确，BC错误； D．原子处在一系列不连续的能量状态中是波尔为了解释原子光谱的不连续性而引入的概念，与本实验无关，故D错误． 故选A． 知识点总结 ① 原子的大部分体积是空的 ② 在原子的中心有一个 很小的原子核 ③ 原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在 原子核内部 ，带负电的电子在核空间进行 绕核运动 。 巩固练习 8 .在粒子散射实验中，不考虑电子和粒子碰撞的影响，这是因为（      ） A.粒子和电子根本无相互作用 B.电子是均匀分布的，粒子受电子作用的合力为零 C.粒子在和电子碰撞中动量的改变量极小，可忽略不计 D.电子体积很小，粒子碰撞不到电子 【答案】 C 【解析】粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有粒子质量的，碰撞时对粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故正确答案为 C． 故选 C． 9 .在粒子散射实验中，粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的，其中有极少数粒子发生了大角度偏转，甚至被反向弹回．假定一个速度为的高速粒子（）与金原子核（）发生弹性正碰（碰撞前金原子核可认为是静止的），则（    ） A.粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小 B.粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的 C.粒子散射实验说明带正电的物质均匀分布在原子内部 D.当它们的距离最小时，粒子与金原子核的动量大小之比为 【答案】 D 【解析】 A选项：粒子在靠近金原子核的过程中，库仑力做负功，电势能逐渐增加，故A错误； B选项：粒子散射实验是原子的核式结构理论的基础，并不能说明原子核是由质子和中子组成的，故B错误； C选项：粒子散射实验说明带正电的物质分布在原子内部很小的区域内，即原子的内部有一个很小的原子核，故C错误； D选项：粒子在靠近金原子核的过程中，系统动量守恒，当它们的距离最小时，两者的速度相等，则粒子与金原子核的动量大小之比等于质量之比，即为，故D正确． 故选D. 10 .如图所示，高速运动的粒子被重原子核散射，实线表示粒子运动的轨迹，、和为轨迹上的三点，点离核最近，点比点离核更远，则（    ） A.粒子在点的速率比在点的大 B.三点中，粒子在点的电势能最大 C.粒子从点运动到点，电场力对它做的总功为负功 D.卢瑟福通过粒子散射实验得出原子可以再分的结论 【答案】 B 【解析】 由题中给出的轨迹可知，粒子受到的是排斥力作用，故越靠近重核，动能越小，速率越小，相应的电势能越大，且电场力是先做负功，再做正功，故B正确． 故选B． 11 .根据粒子散射实验，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线，实线表示一个粒子的运动轨迹．在粒子从运动到、再运动到的过程中，下列说法中正确的是（    ） 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.加速度先变小，后变大 【答案】 C 【解析】 ABC．粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可以知道：从运动过程中电场力做负功，电势能增加，势能增加，动能减小，从运动到过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，整个过程中因为与在同一等势线上，故电场力不做功，AB错误，C正确； D．根据点电荷周围电场可以知道，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此粒子加速度选增大后减小，故D错误． 故选C． 学生总结 三、氢原子光谱 （一）光谱 1.光谱： 复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，按照波长长短的顺序排列成一条光带，称为光谱； 2.光谱的分类： 光谱按 产生方式 的不同可以分为两大类：发射光谱 和 吸收光谱 ① 发射光谱 ：物体 直接发出的光 经过分光后产生的光谱，可分为 连续谱 和 线状谱 ，均为 亮线 ； 连续谱 ：由连续分布的 一切波长 的光组成光谱。炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光。 线状谱 ：由一些列不连续的 部分波长 的光的亮线光谱组成，又称 特征光谱 。如稀薄气体、金属的蒸气、游离态原子发出的光谱（原子光谱）。 ② 吸收光谱 ：连续光谱中某些波长的光 被物质吸收后 产生的光谱，由一系列不连续的 暗线 组成； 高温物体发出白光经温度较低的物质，某些波长的光被吸收后，在连续光谱中出现一系列 暗条纹 ，暗线条纹所对应的光谱称为 暗线光谱 。如：太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱。3.特征谱线： 又称原子的“指纹” ， 各种原子的发射光谱都是 线状谱 ，且不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，各条谱线对应不同波长的光，因此又叫特征谱线，可以用于 光谱分析。 4.光谱分析： 由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析．它的优点是灵敏度高 ，样本中一种元素的含量达到就可以被检测到， 亮线光谱（线状谱），暗线光谱（吸收光谱） 均可进行光谱分析，但 连续光谱 不可以 （二）氢原子光谱 1.氢原子光谱： 经典电磁理论认为能量是连续的，所以原子的吸收或发射光谱所需要吸收或放出的 能量可以取任意的数值，也就是说任何波段的电磁辐射都可能会出现，所得到的光谱必然是连续光谱，但实际情况下得到的氢原子光谱是不连续的线状谱 ，也进一步证实了能量的 不连续性。 2.氢原子光谱的实验定律： 氢原子内部状态发生变化而产生的可见光至紫外线 的发射光谱，这些谱线组成一个线系，称为 巴耳末线系或巴耳末系 。 这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式可以写做：氢原子光谱的不可见光区存在其他系谱： 莱曼系（紫外区）、 帕邢系（近红外区）、 布拉开系（红外区）、 普丰德系（远红外区） 经典例题 12 .仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是（    ） A.氢原子只有几个能级 B.氢原子发出的是平行光 C.氢原子有时发光，有时不发光 D.氢原子辐射的光子的能量是不连续的 【答案】 D 【解析】 根据玻尔理论得知，氢原子的能量不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，则辐射的光子频率满足，则辐射的光子频率不连续．故D正确，ABC错误． 故选D． 13 .关于光谱，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谱是连续光谱 B.太阳光谱中的暗线说明太阳缺少这些暗线对应的元素 C.气体发出的光只能产生线状光谱 D.发射光谱一定是连续光谱 【答案】 A 【解析】 A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱，故A正确；B.太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳中存在与这些暗线相对应的元素，故B错误；C.高温高压气体发出的光谱是连续光谱，故C错误；D.发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱，故D错误． 故选A． 知识点总结 ①发射光谱：物体直接发出的光经过分光后产生的光谱，可以分为 连续谱和线状谱 ； ②连续谱：由连续分布的一切波长的光组成光谱。 炽热的固体、液体和高压气体 的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光。 ③线状谱：由一些列不连续的部分波长的光的亮线光谱组成，又称特征光谱。如 稀薄气体、金属的蒸气、游离态原子发出的光谱（原子光谱）。 ④吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，由 一系列不连续的暗线组成 ⑤巴尔末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，总结了 可见光区氢原子光谱波长特点 巩固练习 14 .关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（    ） A.太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱 B.霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱 C.进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以用连续谱 D.观察月亮光谱，可以确定月亮内部的化学组成 【答案】 B 【解析】 A．太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故A错； B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱，故B对； C．光谱分析是用元素的特征谱线与光谱对比来分析物体的化学成分，故C错； D．月亮是反射太阳光，是吸收光谱，观察月亮光谱，只能确定月亮表面的化学组成，但不能确定月亮内部的化学组成，故D错误． 故选B． 15 .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. 【教法备注】 巴尔末公式是氢原子光谱的一种特例，是从高于n=2的能级向n=2能级跃迁产生的 【答案】 A 【解析】 由巴耳末公式，，，，． 当时，最小波长， 当时，最长波长， 得． 故选A． 16 .(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展．下列说法符合事实的是（    ） A.普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象 B.卢瑟福用粒子轰击获得反冲核，发现了质子 C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 【答案】 BC 【解析】 A．爱因斯坦的光子说解释了光电效应实验现象； D．贝克勒尔通过天然放射现象的研究，发现原子核内有复杂结构． 故选BC． 17 .如图甲所示的、、、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.元素 B.元素 C.元素 D.元素 【答案】 B 【解析】 将矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，可知元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确． 学生总结 四、玻尔的原子模型 （一）经典理论的困难 卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了粒子散射实验。但是经典理论既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。困难具体表现为： ① 按照经典物理学的观点，带有电荷的电子在轨道上做变速运动，一定会以电磁波的形式向外辐射能量，电子的 能量会减小 ，轨道半径会 不断变小 ，最终落在原子核上。即原子是不稳定的．这与实际情况不符，实际上原子是稳定的。 ② 按照经典物理学的观点，电子辐射电磁波的频率应等于其振动或圆周运动的频率．由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率也会连续变化。即我们看到的原子光谱应该 总是连续的 ，但实际测定的结果是电磁波的频率 不是连续的 ，原子光谱是分立的线状谱。由以上所述可知微观物体的变化规律不能用从宏观现象中得出的经典理论加以说明，为了解决这一矛盾，丹麦的青年物理学家玻尔在前人学说的基础上，把普朗克的量子理论应用于原子系统中，提出了新的原子理论—— 玻尔原子理论 。 （二）玻尔原子理论  1913年，丹麦物理学家 玻尔 意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难。他把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构的三个假设：1. 能级假设： 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．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 ，即原子只能处于一系列 不连续的能量状态 中，这种不连续的能量值叫 能级 ， 这些具有确定能量的稳定状态，叫做 定态 。能量最低的状态叫做 基态 ，其他的状态叫做 激发态 。 ① 基态 ：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这个定态叫做 基态 ，此时电子能量 最低 。 ② 激发态 ：原子处于较高能级的时候，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态叫 激发态 。（除了基态以外的定态都叫 激发态 ） ③ 能级公式 ：  （三）玻尔理论对氢原子光谱的解释 1.氢原子的能级结构及能级公式： ① 氢原子的能级图如图所示 相关量 意义 能级图中的横线 表示 氢原子可能的能量状态——定态 横线左端的数字 “1，2，3…” 表示 量子数 横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 表示 氢原子的能量 相邻横线间的距离 表示 相邻的能量差 ，量子数越大相邻的能量差 越小 ，距离 越小 带箭头的竖线 表示 原子由较高能级向较低能级跃 迁，原子跃迁的条件为 ②氢原子光谱氢原子光谱的实验规律：氢原子光谱线可用一个统一的公式表示：，式子中对每一个，有，，，….构成一个谱线系． 莱曼系（）：氢原子由处于 大于等于2能级 的电子跃迁到 基态 的谱线，紫外区． 巴耳末系()：氢原子由处于 大于等于3的能级 的电子跃迁到 第二能级 的谱线，可见光区． 帕邢系()：氢原子由处于 大于等于4的能级 的电子跃迁到 第三能级的谱线，红外区． 2.两类能级跃迁： ①自发跃迁：高能级→低能级，原子释放 能量，发出 光子 ．电场力对电子 做正功 ，电子电势能 减小 ，动能 增加 ，能量 减小 ， 光子的频率 ②受激跃迁：低能级→高能级，原子 吸收 能量．电场力对电子 做负功 ，电子电势能 增加 ，动能 减小.光照(吸收光子)：光子的能量 必须恰等于 能级差 ，多余的不吸收；.实物粒子碰撞、加热等：只要入射粒子能量 大于或等于 能级差即可， ，如电子轰击实验；. 大于电离能的光子被吸收，将原子电离。即电子吸收足够多的能量后脱离原子核束缚，成为自由电子． 3.谱线条数的确定方法： ①一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1) ②一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数用数学中的组合知识求解： ． （四）玻尔模型的局限性 1.玻尔理论的成功之处： 第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态 和 跃迁 的概念，成功解释了 氢原子光谱的实验规律 ，完善了 原子核式结构 （去除 行星模型的说法） 2.玻尔理论的局限性： ①玻尔理论仅能解释氢原子光谱 实验规律，对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就 无法解释它的光谱现象 ②把电子的运动仍然看做 经典力学描述下的轨道运动 ，实际上，原子中电子的坐标 没有确定的值（不确定关系）3.电子云： 当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率不一样．如果用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地把它称做电子云 ． 经典例题 18 .(多选)关于玻尔理论，以下论断正确的是（    ） A.当原子处于激发态时，原子向外辐射能量 B.只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量 C.原子的不同定态对应于电子沿不同的轨道绕核运动 D.无论原子处于何种定态时，原子都不向外辐射能量 【答案】 CD 【解析】 A．不管原子处在何种状态都不会辐射或者吸收能量，只有发生能级跃迁时候才会伴随能量的变化，故AB错误，D正确； C．原子的不同定态对应于电子沿不同的轨道绕核运动，故C正确． 故选CD． 19 .许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱的研究是探索原子结构的一条重要途径．关于氢原子光谱、氢原子能级和和氢原子核外电子的运动，下列说法中正确的是（    ） A.氢原子巴尔末线系谱线是包含从红外到紫外的线状谱 B.氢原子光谱的不连续性，表明了氢原子的能级是不连续的 C.氢原子处于不同能级时，电子在各处的概率是相同的 D.氢光谱管内气体导电发光是热辐射现象 【答案】 B 【解析】 A．氢原子巴尔末线系谱线是包含可见光到紫外线的线状谱，不包含红外线，故A错误； B．氢原子光谱的不连续性，表明了氢原子的能级是不连续的，故B正确； C．氢原子处于不同能级时，电子在各处的概率是不同的，电子云就是用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率的，故C错误； D．氢光谱管内气体导电发光是由于大量氢原子从较高的激发态向较纸的激发态或基态跃迁，从而辐射不同频率的光子，故D错误． 故选B． A．巴尔末公式描述的光谱就是氢原子从能级向能级跃迁放出的，从能量计算可以得出，这一段也恰好正好是可见光区域．故A错误． B．根据玻尔原子模型，结合氢原子光谱，则表明氢原子的能量是不连续的．故B正确； C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不同．故C错误； D．由高能级向低能级跃迁，氢原子向外辐射能量，不是热辐射现象，热辐射的电磁波是可见光或红外波段，而氢原子辐射的光子频率都很大，一般都是射线．故D错误； 故选B． 20 .(多选)如图为氢原子能级图．已知可见光光子能量范围约为．下列说法正确的是（    ） A.大量处在的高能级的氢原子向能级跃迁时，发出的光是红外线 B.大量处在的氢原子向能级跃迁时，发出的光具有荧光效应 C.大量处在能级的氢原子能级跃迁时，发出的光是红外线 D.处在能级的氢原子吸收任意频率的可见光光子都发生电离 【答案】 AD 【解析】 紫外线具有荧光效应 知识点总结 ①原子吸收光子由低能级向高能级跃迁时，原子吸收光子能量是有条件的，只有光子 能量等于某两个能级差 时才被原子吸收发生跃迁．若是碰撞带来的能量，则吸收 恰为两能级之间能量差的部分 ，多余的能量不被吸收． ②如果光子的能量 ，原子也能吸收，吸收后原子发生电离，原子对光子吸收 不再具有选择性． ③电子从基态到激发态能量 增加 ，势能 增加 ，动能 减小 ， 巩固练习 21 .下列说法中正确的是（  ） A.在光电效应的实验中，只要入射光足够强，时间足够长，金属表面就会逸出光电子 B.在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的频率，频率越大，饱和光电流越大 C.根据玻尔的原子理论，氢原子从的激发态跃迁到的激发态时，原子能量减小，电势能增加 D.根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为的光子后，如果辐射出种频率的光子，则其中波长最小的为 【答案】 D 【解析】 AB．产生光电效应的条件：入射光频率大于金属极限频率，而饱和电流大小决定于光照强度，故AB错； C．氢原子从的激发态跃迁到的激发态时，电势能减小，故C错； D．根据，波长，知波长越小，频率越大，可辐射光子中波长最小的为，故D正确． 故选D． 22 .根据玻尔理论，氢原子的电子由轨道跃迁到轨道，下列说法正确的是（    ） A.原子要吸收某一频率的光子 B.原子要放出一系列频率不同的光子 C.原子的能量增加，电子的动能增加 D.原子的能量减少，电子的动能减少 【答案】 A 【解析】 AB．电子由低能级轨道跃迁至高能级轨道时要吸收光子，故A正确，B错误； CD．电子由低能级轨道跃迁到高能级轨道时，能量增大，由于，可知电子的动能减小，故CD错误． 故选A． 23 .如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是（    ） A.若已知可见光的光子能量范围为，则处于第能级状态的氢原子，发射光的谱线在可见光范围内的有条 B.当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能增加 C.处于第能级状态的氢原子，发射出的三种波长分别为、、的三条谱线，则 D.若处于第能级状态的氢原子发射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第能级跃迁到第能级时发射出的光也一定能使此金属板发生光电效应 【答案】 A 【解析】 A．若己知可见光的光子能量范围为，则处于第能级状态的氢原子，发射光的谱线，对应的能量分别为，，，在可见光范围内的有条，故A正确； B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，半径减小，则氢原子的电势能减小， 而依据，可知，电子的动能增加，故B错误； C．处于第能级状态的氢原子，发射出的三种波长分别为、、的三条谱线， 则有：，且，因此，即为，故C错误； D．若处于第能级状态的氢原子发射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第能级跃迁到第能级时发射出的光对应的能量小于第能级状态的氢原子向基态跃迁发射的能量，一定不能使此金属板发生光电效应，故D错误． 故选A． 24 .如图所示为氢原子的部分能级图，下列说法正确的是（    ） A.氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小 B.大量处于激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出种不同频率的光 C.处于基态的氢原子可吸收能量为的光子发生跃迁 D.用氢原子跃迁到能级辐射出的光照射金属铂（逸出功为）时不能发生光电效应 【答案】 C 【解析】 A．氢原子山基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大，故A错误； B．根据知，大量处于激发态的氢原子可以发出种不同频率的光，故B错误； C．根据玻尔理论用电子照射时，吸收光子后电子的能量：，所以能从基态发生跃迁，跃迁到第能级，故C正确； D．从能级跃迁到能级辐射出的光子的能量，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，故D错误． 故选C． 25 .如图所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从能级跃迁到能级可产生光；从能级跃迁到能级可产生光．光和光的波长分别为和，、两光照射逸出功为的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和，则（    ） A. B. C.光的光子能量为 D.光照射金属钨产生的光电子最大初动能 【答案】 D 【解析】 AC、根据能级跃迁知识得： ， ， 显然光子的能量大于光子，即光子的波长要短，故AC错误； B、D、根据光电效应可知，最大初动能：， 所以光照射后的最大初动能为：， 光照射后的最大初动能为：． 根据截止电压知识可知，，故B错误，D正确． 故选D． 26 .(多选)如图是氢原子的能级图．一个氢原子从的能级向低能级跃迁，则以下判断正确的是（    ） A.该氢原子最多可辐射出种不同频率的光子 B.该氢原子只有吸收的光子时才能电离 C.该氢原子跃迁到基态时需要吸收的能量 D.该氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量是特定值 【答案】 AD 【解析】 A选项：单个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出种不同频率的光子，故该氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出种不同频率的光子，故A正确； B选项：只要吸收的光子的能量大于，该氢原子就能电离，故B错误； C选项：该氢原子跃迁到基态时需要释放的能量，故C错误； D选项：氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量等于两能级的能量差，此能量差为一特定值，故D正确． 故选AD. 学生总结 五、课堂总结   六、出门测 27 .下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（    ） 　 　 A.图（甲）：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B.图（乙）：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 C.图（丙）：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D.图（丁）：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性 【答案】 C 【解析】 A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确； B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确； C．卢瑟福通过分析\alpha 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误； D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D正确． 本题选择错误的．故选C． 28 .如图为氢原子的能级示意图，已知锌板的逸出功是．下列说法正确的是（    ） A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能发生光电效应 B.一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出种不同频率的光 C.用能量为的光子照射氢原子时，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 D.一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为 【答案】 D 【解析】 A选项：氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为，大于锌的逸出功，照射金属锌板一定能产生光电效应现象，故A错误； B选项：一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出种不同频率的光，故B错误； C选项：能量不等于任何两个能级的能级差，不能被氢原子吸收发生跃迁，故C错误； D选项：氢原子从高能级向的能级向基态跃迁时发出的光子的能量最大为，因锌的逸出功是，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为，故D正确； 故选D. 学科网（北京）股份有限公司 $$