第十讲 原子结构 复习讲义-2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第三册

期末复习讲义 粤教版（2019）选择性必修第三册复习讲义 第十讲 原子结构 一、原子的核式结构 1．年，英国物理学家卢瑟福 进行了 粒子散射实验，否定J.J.汤姆孙的原子结构模型——葡萄干布丁模型．在此基础上，提出了原子核式结构模型。 2．粒子散射实验 （1）实验装置：如图所示。 （2）实验结果： 粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向 前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于 ，甚至被弹回。 3.核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫作原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 注意． (1)使α粒子发生偏转的力是原子核对它的库仑斥力，α粒子离原子核越近，库仑力越大，α粒子的加速度越大，反之则越小． (2)α粒子与原子核间的万有引力远小于两者间的库仑力，因而可以忽略不计．并且处理α粒子等微观粒子时一般不计所受重力． 二、氢原子光谱 1.光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长（频率）展开，获得波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。 2.氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式为， 是里德伯常量，。 3．光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。 三．原子的能级结构和玻尔原子理论 1．玻尔原子模型． (1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动． (2)电子绕核运动的轨道是量子化的． (3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射． 2．两个基本假设． (1)定态假设： 当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态中，具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态．原子处于定态时，电子绕核运动不辐射也不吸收能量． (2)跃迁假设：原子系统从一个定态跃迁到另一个定态，伴随着光子的辐射和吸收． 3．氢原子能级． (1)氢原子的能级图如图所示，从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道及相应的能量． rn＝n2r1，En＝，式中n＝1，2，3，…，其中r1＝0.53×10-10 m，E1＝－13.6 eV. n取不同的量子数时，可求得各能级的能量值． (2)基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级E1(n＝1)，这个最低能级状态称为基态．氢原子在基态的能量为－13.6 eV. (3)激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到较高的能级，较高能级对应的状态称为激发态． 四、原子的能级跃迁 项目 内容和规律 跃迁实质 跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道．而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子从一个能量状态(定态)跃迁到另一个能量状态(定态) 跃迁条件 (1)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． (2)原子若是吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝Em－En)，就可使原子发生能级跃迁 发光频率 氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基态，也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态，因此处于n能级的大量的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，其可能的值为C，即种可能情况，一个氢原子发光频率数目最多为(n－1)，一群氢原子发光频率数为最多C (1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可辐射的光谱线条数(或几种光子的能量)N＝C＝. (2)如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨道跃迁时可能发出的光谱线条数为(n－1)种． (3)能级跃迁时一定满足：hν＝Em－En. 考点一：α粒子散射实验 例1.在粒子散射实验中，假设所有粒子初速度都相同，当粒子靠近静止的金原子核时，它们发生了不同角度的偏转，如题图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆，不考虑粒子间的相互作用。则在与金原子核相互作用过程中，下列说法正确的是（    ） A．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 B．实验可以估计原子核直径的数量级是 C．大角度偏转的粒子比小角度偏转的粒子速度变化量更大 D．大角度偏转的粒子比小角度偏转的粒子经过虚线位置时速度更大 【答案】C 【详解】A．α粒子的质量远大于电子的质量，α粒子与电子碰撞就像子弹碰到灰尘，运动状态几乎不发生改变。α粒子发生大角度散射是因为受到了带正电且质量很大的原子核的库仑斥力作用，故A错误； B．原子的直径数量级约为10−10m，而原子核的直径数量级约为10−15m。α粒子散射实验估算出的是原子核的大小，故B错误； CD．粒子与静止的原子核相互排斥，靠近时库仑力做负功，远离时库仑力做正功，散射过程库仑力做功为0，粒子的动能变化量为零，散射后动能相等，则速度大小相等，大角度偏转的粒子经散射后偏转的角度大，所以速度变化量大，故C正确，D错误。 故选C。 例2.α粒子散射实验中，α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，如图所示为某一α粒子经过原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，两虚线和轨迹将平面分为五个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，下列说法正确的是（　　） A．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小 B．该原子核的位置可能在①区域 C．根据α粒子散射实验可以估算原子核大小数量级为 D．在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子的运动轨迹与图中α粒子的运动轨迹不同 【答案】D 【详解】A．α粒子在靠近金原子核的过程中，库仑斥力对α粒子做负功，电势能逐渐增大，故A错误； B．若该原子核处于①区域，α粒子受到库仑斥力后应该向区域②弯曲，所以该原子核的位置不可能在①区域，故B错误； C．根据α粒子散射实验可以估算原子核大小数量级为，故C错误； D．在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子方向不发生改变，只有少数的α粒子发生了较大角度的偏转，所以绝大多数α粒子的运动轨迹与图中α粒子的运动轨迹不同，故D正确。 故选D。 考点二：氢原子光谱 例1.如图（a）所示的、、、是氢原子从高能级向能级跃迁时产生的谱线，属于巴尔末系，如图（b）所示为氢原子部分能级图。下列说法正确的是（　　） A．的光子动量大于的光子动量 B．是由能级向能级跃迁产生的 C．对应的光子可以使氢原子从基态跃迁到激发态 D．的光子照射处于状态的氢原子，可以使氢原子电离 【答案】D 【详解】A．由光子动量可知，的光子动量小于的光子动量，故A错误； B．的波长长，频率小，根据光子能量公式可知，的能量最小，是由能级向能级跃迁产生的，故B错误； C．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量 对应的光子能量 由于小于，不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故C错误； D．光子是氢原子由能级向能级跃迁时产生的，其能量，可以使氢原子电离，故D正确。 故选D。 例2.氢原子的发射光谱如图所示，、、、是其中的四条光谱线，可见光的波长大致在380nm~780nm之间，下列说法错误的是（　　） A．该光谱是由氢原子核衰变产生的 B．谱线对应光子的频率最小 C．谱线对应不是可见光中的紫光 D．谱线对应光子的能量比谱线对应光子的能量小 【答案】A 【详解】A．氢原子的发射光谱是氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁辐射光子产生的，原子核衰变是原子核内部变化产生的射线，与原子发射光谱的成因完全不同，该说法错误，故A符合题意； B．根据光速、波长、频率的关系可得频率 波长越大频率越小。由图可知的波长最大，因此对应光子的频率最小，该说法正确，故B不符合题意； C．可见光中紫光属于短波长可见光，波长约400nm左右，波长为656.3nm，属于红光波段，因此它不是紫光，该说法正确，故C不符合题意； D．光子能量 能量与波长成反比。 波长（486.1nm）大于 波长（410.2nm），因此 对应光子能量比 小，该说法正确，故D不符合题意。 故选A。 考点三：玻尔原子理论 例1.2026年我国科研团队利用特定波长激光，成功激发原子核发生低能级跃迁，助力核光钟技术发展。结合相关知识，下列说法正确的是（     ） A．的原子核内中子数为90 B．欲使原子核吸收能量发生跃迁，入射光子能量仅需大于核能级差值 C．原子核能级跃迁辐射出的光子属于电磁波 D．原子核发生衰变时，核内质子数一定增加 【答案】C 【详解】A．原子核符号中，质子数，质量数，中子数，A错误； B．原子或原子核吸收光子实现跃迁时，光子能量必须严格等于两能级的能量差，B错误； C．光子本质是电磁波，原子核能级跃迁吸收或辐射的光子，都属于电磁波范畴，C正确； D．衰变质子数减少，衰变质子数增加，原子核衰变时质子数不一定增加，D错误。 故选C。 例2.关于原子及其结构，下列说法正确的是（　　） A．利用原子的特征谱线可以确定物质的组成成分 B．原子核与电子之间的万有引力大于它们之间的库仑力 C．通过α粒子散射实验可以推测核外电子的轨道是量子化的 D．根据玻尔理论，原子从低能级向高能级跃迁时会放出光子 【答案】A 【详解】A．每种原子都有独特的特征谱线，通过光谱分析对比特征谱线可以确定物质的组成成分，故A正确； B．原子核与电子之间的库仑力远大于万有引力，万有引力通常可忽略，故B错误； C．α粒子散射实验的结论是提出原子的核式结构模型，核外电子轨道量子化是玻尔理论的内容，无法由α粒子散射实验推测，故C错误； D．根据玻尔理论，原子从低能级向高能级跃迁时需要吸收光子，从高能级向低能级跃迁才会放出光子，故D错误。 故选A。 例3.关于原子结构和波粒二象性，下列说法正确的是（     ） A．粒子散射实验说明了原子核具有复杂结构 B．玻尔的原子理论成功解释了氢原子光谱的分立特征 C．光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有粒子性 D．光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性 【答案】BCD 【详解】A．粒子散射实验说明了原子具有核式结构，故A错误； B．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的分立特征，故B正确； C．光的波粒二象性指光同时具有波动性和粒子性，某些情况下波动性更明显，比如光在发生衍射、干涉现象时，某些情况下粒子性更加明显，比如发生光电效应时，故C正确； D．光电效应证明了光子有能量，康普顿效应证明了光子有动量，都揭示了光的粒子性，故D正确。 故选BCD。 考点四：定态和原子的能级结构 例1.如图所示为氢原子的能级图。一群氢原子处于的激发态上，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．原子向的能级跃迁需要吸收能量 B．原子至少需要吸收的能量才能发生电离 C．原子跃迁到低能级后电子动能不变 D．原子向低能级跃迁只能发出 2 种不同频率的光子 【答案】B 【详解】A．高能级能量高于低能级，原子从高能级向低能级跃迁时，会释放能量，故A错误； B．处于能级的氢原子能量为，电离要求电子能量至少变为，因此至少需要吸收能量，故B正确； C．电子绕核运动时，库仑力提供向心力 得电子动能 跃迁到低能级后轨道半径减小，电子动能增大，故C错误； D．一群处于激发态的氢原子向低能级跃迁，不同跃迁组合共种，能发出3种不同频率的光子，故D错误。 故选B。 例2.如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时会放出光子，下列说法正确的是（     ） A．辐射出的光子中能量最大的是 B．最多可以向外辐射3种光子 C．从跃迁到放出的光子动量最小 D．用的光子照射这些氢原子，氢原子可以跃迁到激发态 【答案】B 【详解】A．辐射光子能量等于能级差，能量最大的光子对应最大的能级差，即的跃迁，其能量差，故A错误； B．大量处于激发态的氢原子跃迁，辐射光子的种类为种，故B正确； C．光子动量，能量越大动量越大；跃迁放出的光子能量最大，因此动量最大，故C错误； D．氢原子吸收光子跃迁，要求光子能量恰好等于两个能级的能级差。 处于的氢原子跃迁到需要的能量为，不等于，因此无法吸收跃迁，故D错误。 故选 B。 例3.图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量在3.11eV至124eV之间，当大量处于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．4种 B．6种 C．8种 D．10种 【答案】A 【详解】大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的光子种类数为 根据频率条件可知，其中只有从能级跃迁到能级（）、从能级跃迁到能级（）、从能级跃迁到能级（）、从能级跃迁到能级（）时释放的4种光子的能量在3.11eV至124eV之间，所以当大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的不同频率的紫外光有4种。 故选A。 一、单选题 1．α粒子散射实验现象揭示了（　　） A．电子的存在 B．原子的核式结构 C．质子的存在 D．原子核可以再分 【答案】B 【详解】卢瑟福根据α粒子散射实验中极少数粒子发生大角度偏转的现象，提出了原子的核式结构模型，该实验揭示了原子的核式结构。 故选B。 2．下列关于原子与原子核的说法正确的是（     ） A．氢原子可以吸收任意能量，从基态跃迁到激发态 B．原子核发生衰变时放出的电子来自原子核的核外电子 C．原子弹的反应原理是核聚变 D．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 【答案】D 【详解】A．氢原子的能级是量子化的，只有吸收的光子能量等于基态与目标激发态的能级差时，才能从基态跃迁到激发态，无法吸收任意能量，故A错误； B．原子核发生衰变时放出的电子，来源于原子核内部中子转化为质子的过程，并非核外电子，故B错误； C．原子弹的反应原理是重核裂变，核聚变是氢弹的反应原理，故C错误； D．卢瑟福根据粒子散射实验中“多数粒子沿原方向前进、少数发生大角度偏转”的结果，提出了原子的核式结构模型，故D正确。 故选D。 3．氢原子能级跃迁可以帮助我们更好地理解宇宙的结构，并从中得到很多有价值的信息。大量氢原子处于能级上，其能级图如图所示。下列关于这些氢原子能级跃迁过程中所发出的三种光的说法正确的是（     ） A．光光子的动量最大 B．光光子的频率最低 C．光光子的波长最长 D．用光照射处于能级的氢原子，氢原子可以发生电离 【答案】D 【详解】A．由能级图可知，、 、 三种光子对应的能量关系为，根据光子动量与能量的关系有 由此可知光子的动量最大，光子的动量最小，故A错误； B．根据光子能量与频率的关系有 由于光子的能量最小，则光子的频率最低，故B错误； C．根据光子能量与波长的关系有 由于光子的能量最大，则光子的波长最短，故C错误； D．处于能级的氢原子电离能为 代入数据解得 光子的能量为 代入数据解得 因为，所以用光照射处于能级上的氢原子，氢原子可以发生电离，故D正确。 故选D。 4．如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（     ） A．逸出光电子的最大初动能为 B．从跃迁到放出的光子，动量最小 C．有3种频率的光子，能使金属钠产生光电效应 D．用光子能量为10.2 eV的光照射时，不能使处于基态的氢原子电离 【答案】D 【详解】A．大量处于的激发态的氢原子在向低能级跃迁时放出种不同频率的光子，其中能量最大的光子能量为 则用这种光子照射逸出功为的金属钠，逸出光电子的最大初动能为，A错误； B．从跃迁到放出的光子，能量最大，根据，可知动量最大，B错误； C．因，， 可知有2种频率的光子，能使金属钠产生光电效应，C错误； D．要想使处于基态的氢原子电离需要的最小能量为13.6eV，则用光子能量为10.2 eV的光照射时，不能使处于基态的氢原子电离，D正确。 故选D。 5．氢原子能级如图所示。现有大量氢原子处于能级，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为4.54eV的金属钨，可使钨逸出电子的光子种类有（     ） A．3种 B．2种 C．1种 D．均不能发生光电效应 【答案】B 【详解】大量氢原子处于能级，在向低能级跃迁时放出种不同频率的光子，其中照射逸出功为4.54eV的金属钨，可使钨逸出电子的光子能量应大于等于4.54eV，则对应的跃迁为3→1[（-1.51eV）-（-13.6eV）=12.09eV]，以及2→1[（-3.4eV）-（-13.6eV）=10.2eV]。 故选B。 6．氢原子钟的原理是用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图所示为氢原子的能级图，则（     ） A．当氢原子处于低能级时，氢原子能量越高 B．当用能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态 C．氢原子从能级跃迁到能级时释放的光子可以使逸出功为 的金属发生光电效应 D．不止一种频率的光通过照射可以使处于能级的氢原子电离 【答案】D 【详解】A．当氢原子处于低能级时，氢原子能量越低，故A错误； B．当用能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子可以吸收其中的的能量，可能跃迁到激发态，故B错误； C．从能级跃迁到能级时释放的光子的能量为： ，所以不能使逸出功为 的金属发生光电效应，故C错误； D．为使处于能级的氢原子电离，则照射光光子的能量 ，根据 ，可知照射光的频率不止一种，故D正确。 故选D。 7．关于原子结构和波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．爱因斯坦为了解释光电效应，在普朗克能量子假说的基础上提出了光子说 B．依据热学和电磁学的理论知识，可以解释黑体辐射电磁波的强度按波长分布的实验规律 C．J.J.汤姆孙发现了电子，并依此提出了原子核式结构模型 D．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，完全摒弃了经典粒子的观念，成功解释了氢原子光谱的实验规律 【答案】A 【详解】A．普朗克为解释黑体辐射规律首先提出能量子假说，爱因斯坦在此基础上提出光子说，成功解释了光电效应的实验规律，故A正确； B．依据经典热学、电磁学推导的黑体辐射强度分布公式，在短波区间与实验结果严重偏离（即“紫外灾难”），无法解释实验规律，因此才催生了量子假说，故B错误； C．J.J.汤姆孙发现电子后提出了原子的“枣糕模型”，原子核式结构模型是卢瑟福通过α粒子散射实验提出的，故C错误； D．玻尔的原子理论首次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱规律，但该理论仍保留了经典粒子的轨道概念，并未完全摒弃经典粒子的观念，故D错误。 故选A。 8．图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（　　） A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV B．跃迁到放出的光子动量最小 C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D．用0.85eV的光子照射，氢原子不能吸收该光子跃迁到激发态 【答案】D 【详解】AB．氢原子从能级跃迁到能级时释放的光子能量最大，频率也最大，能量为 照射逸出功为2.29eV的金属钠，光电子的最大初动能为 频率大的光子波长小，根据，可知跃迁到放出的光子动量最大，故AB错误； C．大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时可释放3种不同频率的光子，氢原子从能级跃迁到能级时释放的光子能量为 该光子不能使金属钠发生光电效应，氢原子从能级跃迁到能级时，释放的光子能量为 可知有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，故C错误； D．如氢原子吸收0.85eV的光子，则吸收后能量为 没有对应的能级，可知氢原子不能吸收0.85eV的光子从能级跃迁到能级，故D正确。 故选D。 9．反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷，反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同 B．处于能级的反氢原子的电离能为 C．基态反氢原子能吸收的光子而发生跃迁 D．大量处于能级的反氢原子从能级跃迁到能级时，辐射的光子的波长最长 【答案】D 【详解】A．反氢原子和氢原子有相同的能级分布，反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故A错误； B．处于基态的反氢原子的电离能为，故B错误； C．反氢原子能吸收的光子能量要么等于两能级之差，要么大于等于电离能。由于11eV的能量既不等于任一能级与基态的能级差，也不满足电离（大于等于13.6eV）条件，则基态反氢原子不会吸收的光子，故C错误； D．大量处于能级的反氢原子从能级跃迁到能级时，能级差最小，由可得辐射的光子的波长最长，故D正确。 故选D。 二、多选题 10．以下说法正确的是（     ） A．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但无法解释氦原子的光谱现象 B．布朗运动就是液体分子的无规则运动 C．射线的电离作用强，射线的电离作用很弱 D．在完全失重的状态下，气体的压强可能为零 【答案】AC 【详解】A．玻尔理论引入量子化假设，成功解释了氢原子光谱的实验规律，但保留了经典力学的部分观点，仅能解释单电子原子的光谱，无法解释氦这类多电子原子的光谱现象，故A正确； B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的宏观反映，不是液体分子本身的运动，故B错误； C．三种射线的性质中，射线是氦核流，电离作用强，穿透能力弱；射线是高频电磁波，电离作用很弱，穿透能力强，故C正确。 D．气体压强是大量气体分子频繁碰撞容器壁产生的，与失重无关，完全失重状态下分子仍然会持续碰撞容器壁，压强不会为零，故D错误。 故选AC。 11．氢原子的能级结构如图所示，下列说法正确的是（　　） A．由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小 B．用11 eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态 C．氢原子外层电子在不同能级上绕核运动时，不辐射电磁波 D．大量n=3激发态的氢原子，向n=1的基态跃迁时可辐射出3种不同频率的光子 【答案】ACD 【详解】A．氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子轨道半径r增大。由库仑力提供向心力 解得电子动能 可知r增大时动能减小，故A正确； B．氢原子吸收光子跃迁时，光子能量必须等于两能级的能级差。基态 跃迁到需要，跃迁到需要，不等于任何能级差，也达不到电离所需的 ，因此不能使基态氢原子跃迁，故B错误； C．根据玻尔理论的定态假设：电子在不同能级（定态轨道）绕核运动时，处于稳定状态，不辐射电磁波，只有能级跃迁时才会辐射或者吸收能量，故C正确； D．大量激发态的氢原子向低能级跃迁，共可辐射出种不同频率的光子，故D正确。 故选ACD。 14 学科网（北京）股份有限公司 $期末复习讲义 粤教版（2019）选择性必修第三册复习讲义 第十讲 原子结构 一、原子的核式结构 1．年，英国物理学家卢瑟福 进行了 粒子散射实验，否定J.J.汤姆孙的原子结构模型——葡萄干布丁模型．在此基础上，提出了原子核式结构模型。 2．粒子散射实验 （1）实验装置：如图所示。 （2）实验结果： 粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向 前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于 ，甚至被弹回。 3.核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫作原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 注意． (1)使α粒子发生偏转的力是原子核对它的库仑斥力，α粒子离原子核越近，库仑力越大，α粒子的加速度越大，反之则越小． (2)α粒子与原子核间的万有引力远小于两者间的库仑力，因而可以忽略不计．并且处理α粒子等微观粒子时一般不计所受重力． 二、氢原子光谱 1.光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长（频率）展开，获得波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。 2.氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式为， 是里德伯常量，。 3．光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。 三．原子的能级结构和玻尔原子理论 1．玻尔原子模型． (1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动． (2)电子绕核运动的轨道是量子化的． (3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射． 2．两个基本假设． (1)定态假设： 当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态中，具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态．原子处于定态时，电子绕核运动不辐射也不吸收能量． (2)跃迁假设：原子系统从一个定态跃迁到另一个定态，伴随着光子的辐射和吸收． 3．氢原子能级． (1)氢原子的能级图如图所示，从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道及相应的能量． rn＝n2r1，En＝，式中n＝1，2，3，…，其中r1＝0.53×10-10 m，E1＝－13.6 eV. n取不同的量子数时，可求得各能级的能量值． (2)基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级E1(n＝1)，这个最低能级状态称为基态．氢原子在基态的能量为－13.6 eV. (3)激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到较高的能级，较高能级对应的状态称为激发态． 四、原子的能级跃迁 项目 内容和规律 跃迁实质 跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道．而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子从一个能量状态(定态)跃迁到另一个能量状态(定态) 跃迁条件 (1)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． (2)原子若是吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝Em－En)，就可使原子发生能级跃迁 发光频率 氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基态，也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态，因此处于n能级的大量的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，其可能的值为C，即种可能情况，一个氢原子发光频率数目最多为(n－1)，一群氢原子发光频率数为最多C (1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可辐射的光谱线条数(或几种光子的能量)N＝C＝. (2)如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨道跃迁时可能发出的光谱线条数为(n－1)种． (3)能级跃迁时一定满足：hν＝Em－En. 考点一：α粒子散射实验 例1.在粒子散射实验中，假设所有粒子初速度都相同，当粒子靠近静止的金原子核时，它们发生了不同角度的偏转，如题图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆，不考虑粒子间的相互作用。则在与金原子核相互作用过程中，下列说法正确的是（    ） A．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 B．实验可以估计原子核直径的数量级是 C．大角度偏转的粒子比小角度偏转的粒子速度变化量更大 D．大角度偏转的粒子比小角度偏转的粒子经过虚线位置时速度更大 例2.α粒子散射实验中，α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，如图所示为某一α粒子经过原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，两虚线和轨迹将平面分为五个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，下列说法正确的是（　　） A．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小 B．该原子核的位置可能在①区域 C．根据α粒子散射实验可以估算原子核大小数量级为 D．在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子的运动轨迹与图中α粒子的运动轨迹不同 考点二：氢原子光谱 例1.如图（a）所示的、、、是氢原子从高能级向能级跃迁时产生的谱线，属于巴尔末系，如图（b）所示为氢原子部分能级图。下列说法正确的是（　　） A．的光子动量大于的光子动量 B．是由能级向能级跃迁产生的 C．对应的光子可以使氢原子从基态跃迁到激发态 D．的光子照射处于状态的氢原子，可以使氢原子电离 例2.氢原子的发射光谱如图所示，、、、是其中的四条光谱线，可见光的波长大致在380nm~780nm之间，下列说法错误的是（　　） A．该光谱是由氢原子核衰变产生的 B．谱线对应光子的频率最小 C．谱线对应不是可见光中的紫光 D．谱线对应光子的能量比谱线对应光子的能量小 考点三：玻尔原子理论 例1.2026年我国科研团队利用特定波长激光，成功激发原子核发生低能级跃迁，助力核光钟技术发展。结合相关知识，下列说法正确的是（     ） A．的原子核内中子数为90 B．欲使原子核吸收能量发生跃迁，入射光子能量仅需大于核能级差值 C．原子核能级跃迁辐射出的光子属于电磁波 D．原子核发生衰变时，核内质子数一定增加 例2.关于原子及其结构，下列说法正确的是（　　） A．利用原子的特征谱线可以确定物质的组成成分 B．原子核与电子之间的万有引力大于它们之间的库仑力 C．通过α粒子散射实验可以推测核外电子的轨道是量子化的 D．根据玻尔理论，原子从低能级向高能级跃迁时会放出光子 例3.关于原子结构和波粒二象性，下列说法正确的是（     ） A．粒子散射实验说明了原子核具有复杂结构 B．玻尔的原子理论成功解释了氢原子光谱的分立特征 C．光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有粒子性 D．光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性 考点四：定态和原子的能级结构 例1.如图所示为氢原子的能级图。一群氢原子处于的激发态上，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．原子向的能级跃迁需要吸收能量 B．原子至少需要吸收的能量才能发生电离 C．原子跃迁到低能级后电子动能不变 D．原子向低能级跃迁只能发出 2 种不同频率的光子 例2.如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时会放出光子，下列说法正确的是（     ） A．辐射出的光子中能量最大的是 B．最多可以向外辐射3种光子 C．从跃迁到放出的光子动量最小 D．用的光子照射这些氢原子，氢原子可以跃迁到激发态 例3.图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量在3.11eV至124eV之间，当大量处于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．4种 B．6种 C．8种 D．10种 一、单选题 1．α粒子散射实验现象揭示了（　　） A．电子的存在 B．原子的核式结构 C．质子的存在 D．原子核可以再分 2．下列关于原子与原子核的说法正确的是（     ） A．氢原子可以吸收任意能量，从基态跃迁到激发态 B．原子核发生衰变时放出的电子来自原子核的核外电子 C．原子弹的反应原理是核聚变 D．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 3．氢原子能级跃迁可以帮助我们更好地理解宇宙的结构，并从中得到很多有价值的信息。大量氢原子处于能级上，其能级图如图所示。下列关于这些氢原子能级跃迁过程中所发出的三种光的说法正确的是（     ） A．光光子的动量最大 B．光光子的频率最低 C．光光子的波长最长 D．用光照射处于能级的氢原子，氢原子可以发生电离 4．如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（     ） A．逸出光电子的最大初动能为 B．从跃迁到放出的光子，动量最小 C．有3种频率的光子，能使金属钠产生光电效应 D．用光子能量为10.2 eV的光照射时，不能使处于基态的氢原子电离 5．氢原子能级如图所示。现有大量氢原子处于能级，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为4.54eV的金属钨，可使钨逸出电子的光子种类有（     ） A．3种 B．2种 C．1种 D．均不能发生光电效应 6．氢原子钟的原理是用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图所示为氢原子的能级图，则（     ） A．当氢原子处于低能级时，氢原子能量越高 B．当用能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态 C．氢原子从能级跃迁到能级时释放的光子可以使逸出功为 的金属发生光电效应 D．不止一种频率的光通过照射可以使处于能级的氢原子电离 7．关于原子结构和波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．爱因斯坦为了解释光电效应，在普朗克能量子假说的基础上提出了光子说 B．依据热学和电磁学的理论知识，可以解释黑体辐射电磁波的强度按波长分布的实验规律 C．J.J.汤姆孙发现了电子，并依此提出了原子核式结构模型 D．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，完全摒弃了经典粒子的观念，成功解释了氢原子光谱的实验规律 8．图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（　　） A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV B．跃迁到放出的光子动量最小 C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D．用0.85eV的光子照射，氢原子不能吸收该光子跃迁到激发态 9．反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷，反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同 B．处于能级的反氢原子的电离能为 C．基态反氢原子能吸收的光子而发生跃迁 D．大量处于能级的反氢原子从能级跃迁到能级时，辐射的光子的波长最长 二、多选题 10．以下说法正确的是（     ） A．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但无法解释氦原子的光谱现象 B．布朗运动就是液体分子的无规则运动 C．射线的电离作用强，射线的电离作用很弱 D．在完全失重的状态下，气体的压强可能为零 11．氢原子的能级结构如图所示，下列说法正确的是（　　） A．由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小 B．用11 eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态 C．氢原子外层电子在不同能级上绕核运动时，不辐射电磁波 D．大量n=3激发态的氢原子，向n=1的基态跃迁时可辐射出3种不同频率的光子 14 学科网（北京）股份有限公司 $