2014届高考一轮复习：X3-5-4 原子结构 氢原子光谱
2014届高考物理 15-2原子结构、氢原子光谱领航规范训练
2014届高考物理领航规范训练：15-2原子结构、氢原子光谱1．(2011·高考天津卷)下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明光的粒子性，伦琴射线的发现说明X射线是一种比光波波长更短的电磁波，氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出．故C正确．答案：C2．关于巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2的理解，下列说法正确的是( )A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子光谱的分析解析：巴耳末公式是经验公式，只适用于氢原子光谱，公式中n只能取n≥3的整数，故C正确．答案：C3．(2012·高考北京卷)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子( ) A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少解析：根据玻尔原子理论知，氢原子从高能级n＝3向低能级n＝2跃迁时，将以光子形式放出能量，放出光子后原子能量减少，故B选项正确．答案：B4．(2012·高考江苏卷)如图所示是某原子的能级图，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：由h ν＝h cλ＝E 初－E 末可知该原子跃迁前后的能级差越大，对应光线的能量越大，波长越短．由图知a 对应光子能量最大，波长最短，c 次之，而b 对应光子能量最小，波长最长，故C 正确． 答案：C5．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )A ．氢原子的能量增加B ．氢原子的能量减少C ．氢原子要吸收一定频率的光子D ．氢原子要放出一定频率的光子解析：氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项B 、D 正确． 答案：BD6．(2011·高考大纲全国卷)已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝E 1/n 2，其中n ＝2,3，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( ) A ．－4hc3E 1B ．－2hc E 1C ．－4hcE 1D ．－9hcE 1解析：依题意可知第一激发态能量为E 2＝E 122，要将其电离，需要的能量至少为ΔE ＝0－E 2＝h ν，根据波长、频率与波速的关系c ＝νλ，联立解得最大波长λ＝－4hcE 1，C正确． 答案：C7．(2012·高考四川卷)如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )A ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出电磁波的波长长B ．从n ＝5能级跃迁到n ＝1能级比从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级辐射出电磁波的速度大C ．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D ．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量 解析：光子能量E ＝h ν＝hcλ，而E 4－3<E 3－2，故λ4－3>λ3－2，A 项正确．由于光波的波速由介质和频率共同决定，且在真空中传播时与频率无关，故B 错．电子在核外不同能级出现的概率是不同的，故C 错．能级跃迁是核外电子在不同轨道间的跃迁，与原子核无关，故D 错误． 答案：A 8．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( ) A ．ν0＜ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D.1ν1＝1ν2＋1ν3解析：大量氢原子发生跃迁时只有三个频率的光谱，这说明氢原子受激发跃迁到n ＝3的激发态，然后从n ＝3能级向低能级跃迁，产生三个频率的光谱，根据能量守恒规律有：h ν0＝h ν3＝h ν2＋h ν1，解得：ν0＝ν3＝ν2＋ν1，故选项B 正确． 答案：B9．如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是( )A ．最容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析：最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波，h ν＝hcλ＝E n－E m ，对应跃迁中能级差最小的应为n ＝4能级到n ＝3能级，故A 、B 错误．由C 2n 可知n ＝4能级上的氢原子共可辐射出C 24＝6种不同频率的光，故C 错误．根据h ν＝E 2－E 1及发生光电效应的条件h ν≥W 0可知D 正确． 答案：D10．(2011·高考江苏卷)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1＜0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)．解析：电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定理有，hν＋E1＝12mv2，所以电离后电子速度为2hν＋E1m.答案：越大2hν＋E1m11．如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．解析：(1)氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足：hν＝E n－E2＝2.55 eVE n＝hν＋E2＝－0.85 eV所以，n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供的能量为ΔE＝E4－E1＝12.75 eV(2)辐射跃迁图如答案图所示．答案：(1)12.75 eV(2)12．在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e＝1.60×10－19C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r1＝0.53×10－10 m，r2＝4r1，据此求：(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV 为单位)．(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV 的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k ＝9.0×109N·m 2/C 2)解析：(1)电子所受静电力提供向心力k e 2r 2＝mv 2r故E k ＝12mv 2＝ke22rE k1＝9.0×109× 1.60×10－1922×0.53×10－10J ＝13.6 eVE k2＝14E k1＝3.4 eV.(2)根据能量守恒，ΔE p ＝ΔE ＋(E k1－E k2) 故ΔE p ＝20.4 eV.答案：(1)13.6 eV 3.4 eV (2)20.4 eV。
2014届高考物理一轮复习课件(考纲解读+考点探究+高分技巧)：选修3-5 第2讲 原子结构 原子核(84张ppt)
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【知识存盘】 一、原子的核式结构
1．电子的发现：英国物理学家
汤姆孙 发现了电子．
2．α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家 卢瑟福和他 的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数 α粒子穿过金箔后基本上仍沿 原来 方向前进，但有少
数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也
【知识存盘】
1．核力
核子间的作用力．核力是 短程 强引力，作用范围在 的核子间发生作用． 1.5×10－15 m之内，只在 相邻 2．核能 核子 结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核
子时吸收的能量，叫做原子核的 结合 能，亦称核能．
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3．质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E＝ mc2 ，原子核的质量必然比组
的元素叫
是 α射线
放射性
元素．
、 γ射线
(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别 、 β射线 ．
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(4)放射性同位素的应用与防护 ①放射性同位素：有 天然 放射性同位素和 人工 放射
性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．
②应用：消除静电、工业探伤、作 示踪原子
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14 N＋4He→17O＋1H 7 2 8 1
(卢瑟福发现质子)
4 9 12 1 2He＋4Be→ 6 C＋0n
人 工 转 变
人工 控制
(查德威克发现中子)
27 Al＋4He→30P＋1n 13 2 15 0
高考物理一轮复习人教版原子结构氢原子光谱优质课件
【Hale Waihona Puke 析】由放出的三种不同能量的光子的能量可知，跃迁
发生前这些原子分布在两个激发态，其中最高能级(n＝3)的能量 值是－13.6 eV＋12.09 eV＝－1.51 eV.
m.
②氢原子能级公式 1 En＝ n2 E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子基态的能量值， 其数值为E1＝ －13.6eV .
③原子的最低能量状态为 基态 ，对应电子在离核最近的轨道 上运动；较高的能量状态称为 激发态 ，对应电子在离核较远的轨 道上运动．氢原子的能级图如图所示．
三、原子的跃迁与电离 原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，光子的能量都必须 等于这两个能级的能量差．若想把处于某一定态上的原子的电子 电离出去，就需要给原子一定的能量，如基态原子电离(即上升到 n＝∞)，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子 都能使基态氢原子电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离 后产生的自由电子具有的动能越大.
③跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时 要 辐射或吸收 一定频率的光子，光子的能量等于两个能级的能 量差，即hν＝Em－En(m>n)．
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子轨道半径公式 rn ＝
n2 r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半
－10
径，其数值为r1＝ 0.53×10
选修3－5 第三章 原子结构
原子核
说考纲—分析考情知考向
考纲要求 1.氢原子光谱(Ⅰ) 2．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ) 3．原子核的组成、放射性、原子核的衰 变、半衰期(Ⅰ) 4．放射性同位素(Ⅰ) 5．核力、核反应方程(Ⅰ) 6．结合能、质量亏损(Ⅰ) 7．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ) 8．射线的危害和防护(Ⅰ) 命题规律 (1)氢原子光谱、能级 的考查； (2)放射性元素的衰 变、核反应的考查； (3)质能方程、核反应 方程的计算； (4)与动量守恒定律相 结合的计算 复习策略 体会微观领域的 研究方法，从实 际出发，经分析 总结、提出假 设、建立模型， 在经过实验验 证，发现新的问 题，从而对假设 进行修正
2014《步步高》物理大一轮复习讲义 第13章 第3课时 原子与原子核 氢原子光谱
第3课时原子与原子核氢原子光谱考纲解读 1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．1．[原子核式结构模型的理解]下列说法正确的是() A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因答案BCD2．[光谱与光谱分析]对于原子光谱，下列说法正确的是() A．原子光谱是不连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素答案ACD解析原子光谱为线状谱，选项A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故选项B错误，选项C正确；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质的组成，选项D 正确．3．[玻尔原子结构模型的理解]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，其电子绕核运动，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轨道的能量差答案BCD解析根据玻尔理论，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之差，故D正确．4．[原子核衰变的理解]下列说法正确的是()A．原子核在衰变时能够放出α射线或β射线B.23290Th经过一系列α和β衰变，成为20882Pb，铅核比钍核少12个中子C．原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长D．对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期答案 A考点梳理一、原子的核式结构1. α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示．图12．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10 m. 二、玻尔理论1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2．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，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) 3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图2所示)图2(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.三、天然放射现象、原子核的组成1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．2．原子核(1)原子核的组成①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝中子数＋质子数．③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．(2)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，因为在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学性质．3．三种射线的比较1． 原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类α衰变：A Z X →A －4Z －2Y ＋42Heβ衰变：A Z X →A Z ＋1Y ＋0－1e2． 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．5． [核能的计算方法]已知226 88Ra ，222 86Rn ，42He 的原子质量分别是226.025 4 u ，222.017 5 u ，4.002 6 u ．求出226 88Ra 在α衰变226 88Ra →222 86Rn ＋42He 中放出的能量(以电子伏特为单位)．答案 4.937 0×106 eV解析 衰变后的质量亏损为Δm ＝(226.025 4－222.017 5－4.002 6) u ＝0.005 3 u ．因为1 u 相当于931.5 MeV ，因此释放的能量为ΔE ＝0.005 3×931.5 MeV ≈4.937 0 MeV ＝4.937 0×106 eV .6． [核能的计算方法]铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋310n.试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量．(235 92U ，141 56Ba ，9236Kr ，10n 的质量分别为235.0439 u ，140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u ．) 答案 200.6 MeV解析 裂变反应的质量亏损为Δm ＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7) u ＝0.215 3 u. 一个铀235原子核裂变后释放的能量为 ΔE ＝Δmc 2＝0.215 3×931.5 MeV ＝200.6 MeV . 方法提炼1． 核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能． 2． 质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝mc 2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm ，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE ＝Δmc 2.考点一 氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能量满足hν＝E 末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．特别提醒 原子的总能量E n ＝E k n ＋E p n ，由ke 2r 2n ＝m v 2r n 得E k n ＝12ke 2r n ，因此，E k n 随r 的增大而减小，又E n 随n 的增大而增大，故E p n 随n 的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r 减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大．例1 如图3所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是( )A ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B ．由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的光频率最小C ．由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光最容易表现出衍射现象图3D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C 24＝4×32＝6种光子，选项A 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV ，所以能使金属铂发生光电效应，选项D 正确． 答案 D1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C2n＝n(n－1)2，但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况．2．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所区别．突破训练1某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，如图4是氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是()A．2条B．4条C．5条D．6条答案 B考点二原子核和原子核的衰变图41．衰变规律及实质(1)两种衰变的比较发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．2．原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：147N＋42He→178O＋11H.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：94Be ＋42He →12 6C ＋10n.(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：2713Al ＋42He →3015P ＋10n. 3015P →3014Si ＋0＋1e.3． 确定衰变次数的方法(1)设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为A Z X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数． 4． 半衰期(1)公式：N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．例2 (2011·海南·19(1))2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是________和________． A ．X 1―→137 56Ba ＋10nB ．X 2―→131 54Xe ＋0－1eC ．X 3―→137 56Ba ＋0－1eD ．X 4―→131 54Xe ＋11p解析 根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I 的衰变为选项B,137Cs 的衰变为选项C,131I 的中子数为131－53＝78,137Cs 的中子数为137－55＝82. 答案 B C 78 82例3 关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有( )A ．是原子核质量减少一半所需的时间B ．是原子核有半数发生衰变所需的时间C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期D ．可以用来测定地质年代、生物年代等解析原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A错，B对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C错，D对．答案BD突破训练2由于放射性元素23793Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知23793Np经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi，下列判断中正确的是()A.20983Bi的原子核比23793Np的原子核少28个中子B.20983Bi的原子核比23793Np的原子核少18个中子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变答案BC解析20983Bi的中子数为209－83＝126，23793Np的中子数为237－93＝144，20983Bi的原子核比23793Np的原子核少18个中子，A错，B对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－2094＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C对，D错．考点三核反应类型及核反应方程的书写例4①2411Na→2412Mg＋0－1e；②23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n；③21H＋31H→42He＋10n.下列说法正确的是() A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.23592U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋0－1eD.42He＋94Be→126C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．解析(1)2411Na→2412Mg＋0－1e中Na核释放出β粒子，为β衰变，23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为裂变．而21H＋31H→42He＋10n 为聚变，故C正确．(2)①人工转变核反应方程的特点：箭头的左边是氦核与常见元素的原子核，箭头的右边也是常见元素的原子核．D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的基本核反应方程，A是聚变反应，是研究氢弹的基本核反应方程．②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.答案(1)C(2)①D B A②14488突破训练3三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(42He)，则下面说法正确的是() A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核的质量数大3D．X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍答案CD解析设原子核X的符号为a b X，则原子核Y为a b－1Y，a b X→0＋1e＋a b－1Y，11H＋a b－1Y→42He＋a－3b－2Z，故原子核Z为a－3b－2Z.考点四关于核能的计算1.应用质能方程解题的流程图（1）根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．（2）根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．2. 利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．例5裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U为燃料的反应堆中，当235 92U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：23592U ＋1n→13954Xe ＋9438Sr＋310n235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放出的能量是______ MeV.解析裂变前后的质量亏损是Δm＝(235.043 9＋1.008 7－138.917 8－93.915 4－3×1.008 7) u＝0.193 3 u.亏损质量转化为能量ΔE＝Δmc2＝0.193 3×9.3×102 MeV＝1.8×102 MeV.答案 1.8×102突破训练4已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为() A．[2(m p＋m n)－M He]×931.5 MeVB．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 JD．[2(m p＋m n)－M He]·c2 J答案 B解析核反应方程为211H＋210n→42He，质量亏损Δm＝2(m p＋m n)－(M He－2m e)＝2(m p＋m n＋m e)－M He，所以释放的能量为ΔE＝Δm×931.5 MeV＝[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeV，选项B正确.高考题组1．(2012·重庆理综·19)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋147N→x＋178Oy＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是() A．α粒子B．质子C．中子D．电子答案 C解析第二、三个核反应分别是发现质子和中子的核反应方程，根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可得，x、y、z分别是11H、42He、10n，C正确．2．(2012·广东理综·18)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n是α衰变答案AC解析β衰变时释放出电子(0－1e)，α衰变时释放出氦原子核(42He)，可知B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应，A 正确；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应，C正确．3．(2012·四川理综·17)如图5所示为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图5A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量答案 A解析因为E4－E3＝0.66 eV<E3－E2＝1.89 eV，根据c＝λν和hν＝E m－E n得，从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长，选项A正确；电磁波在真空中的传播速度都相等，与光子的频率无关，选项B错误；氢原子的核外电子处于不同能级时在各处出现的概率是不同的，能级越低，在靠近原子核较近的地方出现概率越大，选项C错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，是氢原子核外的电子从高能级跃迁到低能级时向外放出的能量，选项D错误．模拟题组4. 23892U是一种放射性元素，其能发生一系列放射性衰变，衰变过程如图6所示．请写出①、②两过程的衰变方程：①________________________________________________________；图6②________________________________________________________________________.答案①21083Bi→21084Po＋0－1e②21083Bi→20681Tl＋42He5．下列核反应方程及其表述完全正确的是()A.32He＋21H→42He＋11H是聚变反应B.23892U→23490Th＋42He是人工转变C.23592U＋10n→9236Kr＋14156Ba＋310n是裂变反应D.2411Na→2412Mg＋0－1e是裂变反应答案AC解析在核反应过程中，反应前后核电荷数和质量数分别守恒，选项B中的核反应是α衰变；选项D中的核反应是人工转变，选项B、D错误，选项A、C正确．6．已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图7所示，一群氢原子处于量子数n ＝4能级状态，则()图7A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射5种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应答案AC解析从n＝4能级跃迁可能产生的光子为6种，选项A正确．若产生光电效应，则光子的能量需要大于2.7 eV，此时只有第4能级跃迁到第1能级、第3能级跃迁到第1能级、第2能级跃迁到第1能级3种频率的光子，选项C正确．(限时：30分钟)►题组1原子的核式结构模型1. 如图1所示为卢瑟福做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到的现象的说法中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比图1 A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少答案AD解析α粒子散射实验的结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大偏转，极少数α粒子被反弹回来．因此，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，在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数、少数、少数、极少数，故A、D正确．2．卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型．如图2所示的平面示意图中①、③两条线表示α粒子运动的轨迹，则沿②所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹是()A．轨迹a B．轨迹b C．轨迹c D．轨迹d 图2答案 A解析α粒子带正电，因此α粒子靠近核时，与核间有斥力，沿方向②的α粒子比沿方向①的α粒子离核近，与核的作用强，因此α粒子沿方向②进入后与核作用向外侧散射的偏转角应该比沿①的大，故A正确．►题组2玻尔理论与氢原子跃迁3．下列说法中正确的是() A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少B．原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下而发生的C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的D．放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化解析原子核的衰变是自发进行的，选项B错误；半衰期是放射性元素的固有特性，不会随外部因素而改变，选项D错误．4．可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内．若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图3所示)可判断()图3A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光C．从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出可见光D．从n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出可见光答案 B解析四个选项中，只有B选项的能级差在1.61 eV～3.10 eV范围内，故B选项正确．5．(2010·重庆理综·19)氢原子部分能级的示意图如图4所示．不同色光的光子能量如下表所示.图4处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为() A．红、蓝－靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝－靛、紫解析 原子发光时放出的光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV 和2.55 eV 的光子属于可见光，分别属于红光和蓝－靛光的范围，故答案为A. ►题组3 原子核的衰变、人工核反应6． 在下列4个核反应方程中，X 表示α粒子的是( )A.3015P →3014Si ＋XB.238 92U →234 90Th ＋XC.2713Al ＋X →2712Mg ＋11HD.2713Al ＋X →3015P ＋10n答案 BD解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的X 分别代表：01e 、42He 、10n 、42He ，选项B 、D 正确．7． 如图5甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的是( )图5A ．α射线B ．β射线C ．γ射线D ．三种射线都可以 答案 C解析 由题意可知，工业上需用射线检查金属内部的伤痕，由题图甲可知，三种射线中γ射线穿透力最强，而α射线、β射线都不能穿透金属，所以答案为C.8． 一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m ，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T ，那么下列说法中正确的是( )A ．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B ．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C ．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m8D ．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下M2答案 C解析 经过2个半衰期后矿石中剩余的铀元素应该有m4，经过3个半衰期后矿石中剩余的铀元素还有m8.因为衰变产物大部分仍然留在矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．9． (2012·大纲全国·15)235 92U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成20782Pb ，则( )A ．m ＝7，n ＝3B ．m ＝7，n ＝4C ．m ＝14，n ＝9D ．m ＝14，n ＝18答案 B解析 衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒．先写出核反应方程：235 92U →207 82Pb ＋m 42He＋n0－1e根据质量数守恒和电荷数守恒列出方程 235＝207＋4m 92＝82＋2m －n解得m ＝7，n ＝4，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． ►题组4 关于核能的计算问题10．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H →42He ＋2X ，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c .下列说法中正确的是 ( )A ．方程中的X 表示中子(10n)B ．方程中的X 表示电子(0－1e)C ．这个核反应中质量亏损Δm ＝4m 1－m 2D ．这个核反应中释放的核能ΔE ＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2 答案 D解析 由质量数守恒、电荷数守恒可推断出X 为01e ，A 、B 错；质量亏损为Δm ＝4m 1－m 2－2m 3，释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2，C 错，D 对．11．2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观……科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p ＝1.007 3 u ，α粒子的质量m α＝4.001 5 u ，电子的质量m e ＝0.000 5 u ，1 u 的质量相当于931.5 MeV 的能量． (1)写出该热核反应方程；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV 的能量？(结果保留四位有效数字)答案 (1)411H →42He ＋201e (2)24.87 MeV 解析 (1)411H →42He ＋201e(2)Δm ＝4m p －m α－2m e ＝4×1.007 3 u －4.001 5 u －2×0.000 5 u ＝0.026 7 uΔE＝Δmc2＝0.026 7×931.5 MeV＝24.87 MeV.。
【高考调研】2014届高考物理一轮复习 14-2光电效应 原子结构 氢原子光谱课件
【重点提示】 (1)能否发生光电效应以及光电子的最大初 动能，由照射光的频率和金属的极限频率决定，跟光的强弱无 关，跟照射时间也无关． (2)光电流的饱和值或单位时间内产生的光电子数目，由照 射光的强度决定(对一定频率的照射光而言)．
3．金属的逸出功 W0：电子克服原子核引力逸出做功的最 小值叫金属的逸出功 W0. 4．光电效应方程：Ek＝hν－W0，hν 为电子吸收的一个光 1 2 子的能量，Ek 为光电子的最大初动能 Ek＝ mv . 2
(2)光电子的最大初动能只跟入射光的④________有关，并 随入射光⑤________的增大而⑥________.最大初动能跟入射 光的⑦________无关． (3)对于一定频率的光，入射光越强，单位时间内发射的光 电子数目⑧________，饱和电流⑨________. (4)光电效应的瞬时性：当入射光频率超过截止频率时，立 即产生光电流，从照射到产生光电流的时间不超过 10－ 9s.
答案 4.5 eV 为零
二、氢原子光谱及氢原子的能级跃迁 规律方法 1．原子光谱产生的机理：原子获得能量(可通过吸收光子、 加热或与其他粒子碰撞)后处于高能级状态(不稳定状态)，向低 能级跃迁时， 会以光子的形式释放出能量， 便产生了原子光谱， 每一条光谱线都对应于一种频率的光．每一种原子产生的光谱 频率都是不相同的，氢原子在可见光范围内产生四种频率的光 谱．
跟踪训练 2
【答案】 A
例 4 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 ( )
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结2024年高考物理考试的物理氢原子光谱知识点总结如下：1. 氢原子光谱的基本特点：氢原子光谱是由氢原子的电子在不同能级之间跃迁所产生的。
它具有明亮的谱线和离散的能级结构。
2. 氢原子的能级结构：氢原子的能级由一系列具有不同能量的能级组成，其中最低的能级为基态（n=1），其他能级称为激发态（n>1）。
每个能级都有特定的能量值和对应的主量子数n。
3. 氢原子光谱系列：氢原子光谱可分为巴尔末系列、帕维系列和布莱克曼系列。
巴尔末系列是电子从高能级(n>2)跃迁到第二能级(n=2)时产生的谱线，帕维系列是电子从n>3的能级跃迁到第三能级(n=3)时产生的谱线，布莱克曼系列是电子从n>4的能级跃迁到第四能级(n=4)时产生的谱线。
4. 氢原子的能级间距：氢原子的能级间距由公式∆E = -13.6eV/n^2计算，其中∆E为能级间距，n为主量子数。
不同的能级间距对应不同的能量和频率。
5. 能级跃迁和光谱线的产生：当氢原子的电子跃迁到较低能级时，从高能级到低能级的能量差将以光子的形式释放出来，产生光谱线。
光谱线的波长和频率与能级差有关，可由公式λ = c/f和E = hf 计算，其中λ为波长，c为光速，f为频率，E为能量，h为普朗克常数。
6. 波尔理论：根据波尔理论，氢原子电子的能量是量子化的，只能处于特定的能级，而不能连续地存在于任意能级。
波尔理论通过引入角动量量子化条件和能级跃迁的辐射条件，成功解释了氢原子光谱的特点。
7. 色散光谱的测量：色散光谱仪是测量光谱的常用仪器。
它利用透镜或棱镜对光进行分散，使不同波长的光线分离，从而观察到光谱线。
通常使用光栅或棱镜作为色散元件，将光线按波长进行分散。
总之，物理氢原子光谱是高考物理中的重要知识点，考生应熟练掌握氢原子能级结构、能级跃迁和光谱线的产生原理，以及氢原子光谱的测量方法和数学计算公式。
2014届一轮复习3-5原子结构原子核
第十四章 原子结构原子核第 1课时 原子结构基础知识归纳1.电子的发现和汤姆孙的原子模型电子的发现：1897年英国物理学家 汤姆孙 ，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子.使人们认识到 原子 有复杂结构，揭开了研究原子的序幕.汤姆孙的“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里.2.卢瑟福的核式结构模型(1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°.(3)核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做 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，带负电的电子在核空间里绕着核旋转.原子核所带的正电荷数等于核外的 电子数 ，所以整个原子是呈电中性的.电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的 库仑引力 .(4)从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15～10－14 m ，原子大小的数量级为10－10 m.3.氢原子光谱(1)光谱分为两类，一类称为 线光谱 ，另一类称为 连续光谱 ；(2)各种原子的发射光谱都是线状光谱，都只能发出几种特定频率的光，不同原子的发光频率是不同的，因此线状光谱称为原子的 特征谱线 ，对光谱线进行分析，就可以确定发光物质，这种方法称为 光谱分析 .(3)氢原子光谱可见光谱线波长可以用公式： )121(1 22nR -=λ表示，式中R 称为里德伯常量，R ＝1.1×107 m －1.4.玻尔的原子模型(1)原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出三个假设：① 定态假设 ：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态.② 跃迁假设 ：原子从一个定态(设能量为E 2)跃迁到另一定态(设能量为E 1)时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E 2－E 1.③ 轨道量子化假设 ：原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应.原子的能量不连续，因而电子可能轨道的分布也是不连续的.(2)玻尔的氢原子模型①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运动时原子的能量.氢原子中电子在第n 条可能轨道上运动时，氢原子的能量E n 和电子轨道半径r n 分别为E n ＝21n E 、r n ＝n 2r 1(n ＝1、2、3…). 其中E 1、r 1为离核最近的第一条轨道(即n ＝1)的氢原子能量和轨道半径.即E 1＝－13.6 eV ，r 1＝0.53×10－10 m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算).②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫 氢原子的能级 .按能量的大小用图象表示出来即能级图.其中n ＝1的定态称为 基态 ，n ＝2以上的定态，称为 激发态 .5.原子核结构(1)汤姆孙发现电子，说明 原子 不是最小的微粒；卢瑟福α粒子散射实验，说明原子里存在一个很小的 原子核 ；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，获得质子，说明 原子核 也不是最小的微粒.(2)原子核是由 质子 和 中子 组成的；质子和中子统称为 核子 ，原子核的核电荷数等于 质子数 ，等于原子的核外 电子数 ；原子核的质量数等于原子核内的 核子数 .(3)质子数相同而中子数不同的原子核互称 同位素 ，原子的化学性质决定于原子的核外 电子数 ；同位素具有相同的质子数，相同的核外电子数，因而具有相同的 化学性质 .重点难点突破一、为什么用α粒子散射实验研究原子结构原子结构无法直接观察到，要用高速粒子进行轰击，根据粒子的散射情况分析判断原子的结构，而α粒子有足够的能量，可以穿过原子，并且利用荧光作用可观察α粒子的散射情况，所以选取α粒子进行散射实验.二、氢原子怎样吸收能量由低能级向高能级跃迁此类问题可分为三种情况：1.光子照射氢原子，当光子的能量小于电离能时，只能满足光子的能量为两定态间能级差时才能被吸收.2.光子照射氢原子，当光子的能量大于电离能时，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用来使电子电离，另一部分可用来增加电子离开核的吸引后的动能.3.当粒子与原子碰撞(如电子与氢原子碰撞)时，由于粒子的动能可全部或部分被氢原子吸收，故只要入射粒子的动能大于或等于原子两能级的能量差，就可以使原子受激发而向高能级跃迁.典例精析1.α粒子散射实验与核式结构模型【例1】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出( )A.原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分D.原子核是由质子和中子组成的 【解析】卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动，由此可知，A 选项正确.【答案】A【思维提升】(1)关键是利用α粒子散射实验的结果进行分析.(2)尽管B 、C 、D 正确，但实验结果不能说明它们，故不选B 、C 、D.【拓展1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是( A )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.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中【解析】α粒子带正电，其质量约是电子质量的7 300倍.α粒子碰到金原子内的电子，就像飞行中的子弹碰到尘埃一样，其运动方向不会发生明显的改变.若正电荷在原子内均匀分布，α粒子穿过原子时，它受到的两侧正电荷斥力有相当大一部分互相抵消，使α粒子偏转的力也不会很大.根据少数α粒子发生大角度偏转的现象，只能认为原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，入射的α粒子中，只有少数α粒子有机会很接近核，受到很大的斥力而发生大角度偏转.所以正确选项是A.2.氢原子的能级跃迁【例2】假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数是处在该激发态能级上的原子总数的11-n .现在1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是( )A.2 200个B.2 000个C.1 200个D.2 400个【解析】如图所示，各能级间跃迁的原子个数及处于各能级的原子个数分别为n ＝4到n ＝3 N 1＝1 200×141-＝400 n ＝3能级的原子个数为400个. n ＝4到n ＝2 N 2＝1 200×141-＝400 n ＝3到n ＝2 N 3＝400×131-＝200 n ＝2能级的原子个数为600个.n ＝4到n ＝1 N 4＝1 200×141-＝400 n ＝3到n ＝1 N 5＝400×131-＝200 n ＝2到n ＝1 N 6＝600 所以发出的光子总数为 N ＝N 1＋N 2＋…＋N 6＝2 200【答案】A【思维提升】(1)原子从低能级向高能级跃迁吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足h υ＝E 末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量h υ大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收.(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差.(3)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV 时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能.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为N ＝2C 2)1(n n n =-. 【拓展2】氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV ～3.11eV.下列说法错误的是( D )A.处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B.大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C.大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D.大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光易错门诊3.氢原子的能量【例3】氢原子基态的轨道半径为0.528×10－14 m ，量子数为n 的能级的能量为E ＝－26.13n eV . (1)求电子在基态轨道上运动时的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态.画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长.(其中静电力常量k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2，电子的电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克恒量h ＝6.63×10－34 J ·s ，真空中光速c ＝3.0×108 m/s)【错解】(1)电子在基态轨道中运动时量子数n ＝1，其动能为E n ＝－26.13n ＝－216.13＝－13.6 eV由于动能不为负值，所以E k ＝|E n |＝13.6 eV(2)作能级图如图，可能发出两条光谱线.(3)由于能级差最小的两能级间跃迁产生的光谱线波长最短，所以(E 3－E 2)时所产生的光谱线为所求，其中E 2＝－226.13 eV ＝－3.4 eV E 3＝－236.13eV ＝－1.51 eV 由hν＝E 3－E 2及λ＝νc 所以λ＝23E E ch -=19348106.1)]4.3(51.1[1063.6103--⨯⨯--⨯⨯⨯ m ＝6.62×10－7 m 【错因】(1)动能的计算错误主要是不理解能级的能量值的物理意义，因而把电子在基态轨道上运动时的动能与n ＝1时的能级的能量值等同起来.电子在轨道上的能量E ，它包括电势能E p 和动能E k .计算表明E p ＝－2E k ，所以E ＝E k ＋E p ＝－E k ，E k ＝－E ＝13.6 eV.虽然错解中解出的数值正确，但概念的理解是错误的.(2)错解中把电子的发射光谱图画成了吸收光谱图.(3)不少学生把能级图上表示能级间能量差的长度线看成与谱线波长成正比了.【正解】(1)设电子的质量为m ，电子在基态轨道上的速率为v 1，根据牛顿第二定律和库仑定律有12212r v m r e k = 所以E k ＝102199122110528.02)106.1(100.9221--⨯⨯⨯⨯⨯==r ke mv J ＝2.18×10－18 J ＝13.6 eV (2)当氢原子从量子数n ＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示.(3)波长最短的一条光谱线对应的能级差应为最大，应是从量子数为3的能级跃迁到量子数为1的能级所发出的光谱线. E 3－E 1＝h υ υ＝λc λ＝13E E hc -＝1.65×10－7 m 【思维提升】正确理解能级、能级图的物理意义是避免出错的关键.第 2课时 原子核基础知识归纳1.天然放射现象(1)天然放射现象：某些物质能 自发 发射出人眼看不见但能使照相底片感光的射线，物质发射这种射线的性质叫做放射性.天然放射现象的发现，揭示了原子核也具有 复杂结构 .(2)半衰期放射性元素的原子核有 半数 发生衰变需要的时间叫半衰期.半衰期与放射性元素的多少及物理、化学状态无关，只由 核内部的因素 决定，不同的元素有不同的半衰期.(3)放射性同位素的利用主要有两个途径：一是利用它的 射线 ，二是作为 示踪原子 . 过量的放射线 会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用.为了防止一些人工合成的放射性物质和天然的放射性物质对环境造成的污染，人们需要采取有效措施.2.原子核的变化(1)衰变：α衰变：原子核放出α粒子.其衰变规律：Y He X 4242--+→M Z M Zβ衰变：原子核放出β粒子.其衰变规律：Y e X 10 1M Z M Z +-+→ γ衰变：α衰变或β衰变时形成的新核不稳定，释放出γ光子.(2)人工核转变： H O He N 11178 42147 +→+ (发现质子的核反应)e S i P n P He Al 0130143015103015422713+→+→+(人工制造放射性同位素)(3)重核的裂变：n 3Kr Ba n U 10923614156 1023592 ++→+在一定条件下(超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应.铀235核能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的 临界体积 .核反应堆的构造：A.核燃料——用铀棒(含23592 U ,3%～4%的浓缩铀).B.减速剂——用石墨、重水或普通水(23592 U 只吸收慢中子).C.控制棒——用镉做成(镉吸收中子的能力很强).D.冷却剂——用水或液态钠(把反应堆内的热量传递出去).(4)轻核的聚变：21H ＋31H →42He ＋10n(需要几百万度高温，所以又叫热核反应)3.核能及其运用(1)核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起，这种力叫做 核力 .①核力是很强的力.②核力作用范围小，只在2.0×10－15 m 短距离内起作用. ③每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用.(2)核能①结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成核子时吸收一定能量，这种能量叫 结合能 .②质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做 质量亏损 .也可以认为在核反应中，参加核反应的总质量m 和核反应后生成的核总质量m ′之差：Δm ＝m －m ′. ③爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E ＝mc 2，这就是爱因斯坦的质能方程.质能方程的另一个表达形式是：ΔE ＝Δmc 2.4.粒子物理学到19世纪末，人们认识到物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成.20世纪30年代以来，人们认识了正电子、μ子、K 介子、π介子等粒子.后来又发现了各种粒子的反粒子(质量相同而电荷及其他一些物理量相反).现在已经发现的粒子达400多种，形成了粒子物理学.按照粒子物理理论，可以将粒子分成三大类：媒介子、轻子和强子，其中强子是由更基本的粒子——夸克组成.从目前的观点看，媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的“点状”粒子.用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化. 重点难点突破一、半衰期由什么决定，如何计算1.半衰期是研究衰变过程的一个重要概念.放射性元素的衰变规律是统计规律，只适用于含有大量原子的样品，半衰期表示放射性元素的大量原子核有50%发生衰变所需要的时间，表示大量原子核衰变的快慢，对某一个原子核而言，半衰期是无意义的，因此这个核何时发生衰变，会受到各种偶然因素的影响.同样地，当样品中原子数目减少到统计规律不再起作用的时候，也就不能肯定在某一时间里这些原子核会有多少发生衰变了，所以不能根据半衰期来推断放射性元素的样品全部衰变完所需的时间.2.决定因素：由原子核本身决定，与外部的物理条件、化学变化等因素无关.3.公式：N 余＝N 原(12)T t M 余＝M 原(12)T t式中N 原、M 原分别表示衰变前放射性元素的原子核个数和质量，t 表示衰变时间，T 表示半衰期.二、如何推断核衰变的次数两种衰变规律为A Z X →A －4Z －2Y ＋42He ，A Z X →A Z ＋1Y ＋0－1e. 由此可知，α衰变时其质量数、核电荷数都改变，β衰变时只改变核电荷数，不改变质量数.所以在判断发生几次α和β衰变的问题时，必须先由质量数的变化来确定α衰变的次数.三、怎样正确写出核反应方程解决这类问题的方法：一是要掌握核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒的规律；二是要熟悉和掌握教材中出现的重要核反应方程式，并知道其意义；三是要熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、α粒子、β粒子、正电子、氘核、氚核等.另外，还要注意在写核反应方程时，不能无中生有，必须是确实存在、有实验基础的核反应.另外，核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头“→”连接并指示反应方向，而不是用“＝”连接.四、三种射线在电场和磁场中偏转时有何特点三种射线在电场和磁场中偏转时有以下特点：1.不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转.2.在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移大.如图所示，粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移x 可表示为x ＝12at 2＝qE 2m (y 0v)2∝q mv 2.典例精析1.α、β、γ三种射线的性质【例1】如图所示，x 为未知放射性源，L 为一薄铝片，N 、S 可以提供强磁场.当将强磁场移走时，计数器的计数率不变，然后铝片移开，则计数率大幅度上升，这些现象说明放射源是( )A.纯β粒子放射源B.纯γ光子放射源C.α粒子和β粒子混合放射源D.α粒子和γ光子混合放射源 【解析】铝片L 已将α射线挡住，故通过L 的可能是β射线和γ射线.当将强磁场移开时，由于不受强磁场的偏转作用，若含有β射线，计数器的计数率增大，题意为不变，说明放射源中不含β射线.将铝片移开，计数率大幅度上升，说明放射源中含α粒子.【答案】D【思维提升】根据三种射线的不同特性进行判断.【拓展1】一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)，调整电场强度E 和磁感应强度B 的大小，使得在MN 上只有两个点受到射线照射，下面的哪种判断是正确的(已知α粒子比β粒子速度小)( C )A.射到b 点的一定是α射线B.射到b 点的一定是β射线C.射到b 点的一定是α射线或β射线D.射到b 点的一定是γ射线【解析】γ射线不带电，在电场或磁场中它都不受场的作用，只能射到a 点，因此D 选项不对.调整E 和B 的大小，即可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进.沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE ＝qBv已知α粒子比β粒子的速度小得多，当我们调节使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b 点，当我们调节使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也将会向右偏，也可能射到b 点，因此C 选项正确，而A 、B 选项都不对.2.半衰期【例2】(1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A.是原子核质量减少一半所需的时间B.是原子核有半数发生衰变所需的时间C.把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期D.可以用来测定地质年代、生物年代等(2)设镭226的半衰期为1.6×103年，质量为100 g 的镭226经过4.8×103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭、变为铅206，则此时镭、铅质量之比为多少？【解析】(2)经过三个半衰期，剩余镭的质量为M ′余＝M 原(12)t T ＝100×18g ＝12.5 g 已衰变的镭的质量为(100－12.5) g ＝87.5 g 设生成铅的质量为m ，则226∶206＝87.5∶m 得m ＝79.8 g所以镭、铅质量之比为125∶798【答案】(1)BD (2)87.5 g ；125∶798【思维提升】(1)半衰期是原子核有半数发生衰变，变成新核，并不是原子核的数量、质量减少一半.(2)要理解半衰期公式中各物理量的含义.【拓展2】目前，在居家装修中经常用花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗石会释放出放射性的惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( B )A.氡的半衰期为3.8天，若取8个氡原子核，经7.6天后一定剩下2个氡原子核B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了42.质量亏损与核能的计算【例3】已知氮核质量m N ＝14.007 53 u ，氧核质量m 0＝17.004 54 u ，氦核质量m He ＝4.003 87 u ，质子质量m H ＝1.008 15 u ，试判断核反应：147 H ＋42He →178 O ＋11H 是吸能反应，还是放能反应？能量变化多少？ 【解析】先计算出质量亏损Δm ，然后由1 u 相当于931.5 MeV 能量代入计算即可.反应前总质量m N ＋m He ＝18.011 40 u 反应后总质量m O ＋m H ＝18.012 69 u因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸收能量为ΔE ＝Δmc 2＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV ＝1.2 MeV【思维提升】(1)根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损Δm 的数值乘以真空中光速的平方，即ΔE ＝Δmc 2.(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV ，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV ，即ΔE ＝Δm ×931.5 MeV .【拓展3】一个静止的232 92U(原子质量为232.037 2 u)，放出一个α粒子(原子质量为4.002 60 u)后，衰变成228 90Th(原子质量为228.028 7 u).假设放出的核能完全变成Th 核和α粒子的动能，试计算α粒子的动能.【解析】反应中产生的质量亏损 Δm ＝m U －(m Th ＋m α)＝0.005 9 u反应中释放的核能 ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ＝5.5 MeV 在U 核衰变过程中动量守恒、能量守恒，则0＝m αv α－m Th v Th ΔE ＝12m αv 2α＋12m Th v 2Th 解以上两式得ΔE ＝(m αv α)22m α＋(m Th v Th )22m Th ＝(m αv α)2(m Th ＋m α)2m αm Th则α粒子的动能E α＝12m αv 2α ＝m Th m Th ＋m αΔE ＝228228＋4×5.5 MeV ＝5.41 MeV 第 3 课时 单元综合提升知识网络构建经典方法指导1.复习方法本章知识是学习现代物理的基础，在复习时要采用系统理解、重点记忆的办法.要做到：(1)对每个概念、规律、现象有正确的理解，并弄清其来龙去脉，只有这样才能记忆深刻、明辨是非、正确表达；(2)紧扣课本，重点掌握原子的核式结构理论、能级跃迁规律、核反应方程中质量数和核电荷数守恒、α衰变、β衰变的规律；(3)对一些粒子的特性，如α、β、γ等的属性要有清晰的了解，它们属于当今物理学的前沿、高能物理学的基础.2.主要解题方法本章中，最主要的解题方法有两种，其一是：理想模型法.本章中主要的模型有：枣糕模型、原子的核式结构模型、玻尔的原子模型、原子核模型、夸克模型.对于物理模型，必需弄清模型建立的实验基础或物理事实，理解模型建立的物理过程及物理条件、适用范围.其二是：运用物理规律解决物理问题.本章中涉及的物理规律主要有：衰变规律、核反应所遵循的物理规律、粒子在电磁场中运动的规律及动量和能量守恒规律，对于规律的运用，应明确规律成立的条件、适用范围，准确把握其物理意义.高考真题赏析【例1】(2009·四川)氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则( )A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B.氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C.在水中传播时，a 光较b 光的速度小D.氢原子在n ＝2的能级可吸收任意频率的光而发生电离【考点】氢原子能级的跃迁.【解析】由题意知a 光光子能量大于b 光光子能量，a 光频率大于b 光频率，由v 水＝nc ，可知C 正确.γ射线是原子核衰变而产生的，A 错.E 43<E 32，而紫外线光子的能量大于可见光，故B 错.能量大于或等于3.40 eV 的光才能使氢原子在n ＝2的能级时发生电离，故D 错. 【答案】C【思维提升】本题以氢原子能级跃迁为载体，全面考查了近代物理学中，学生容易出错的问题.理解能级跃迁的规律，γ射线的来源，水中光子频率与光速的关系以及电离的实质，是解题的关键.【例2】(2009·重庆)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 X C N H N C H 126 157 111137 126 11+→++→+Q ＋Q 2以下推断正确的是( )A.X 是He 32，Q 2>Q 1B.X 是He 42，Q 2>Q 1C.X 是He 32，Q 2<Q 1D.X 是He 42，Q 2<Q 1【考点】核反应方程、质能方程.【解析】由核反应中质量数、电荷守恒可确定X 是α粒子.两个核反应中的质量亏损分别为Δm 1＝(1.007 8＋12.000 0－13.005 7) u ＝0.002 1 u ，Δm 2＝(1.007 8＋15.000 1－12.000 0－4.002 6) u ＝0.0053 u ，结合爱因斯坦质能方程Q ＝Δmc 2知Q 1<Q 2，故B 正确. 【答案】B【思维提升】本题是一道常规题，重点考查了核反应中电荷守恒、质量数守恒、质量亏损与质能方程等.【例3】(2009·江苏)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出.中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H 11的核反应，间接地证实了中微子的存在.(1)中微子与水中的H 11发生核反应，产生中子（n 10）和正电子(e 0 1+)，即中微子+H 11e n 0 110++→可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是 .(填写选项前的字母)A.0和0B.0和1C.1和0D.1和1。
高考物理一轮复习 习题：第十四章 碰撞与动量守恒定律 第3课时 原子结构 氢原子光谱【含解析】
一、原子的核式结构1．α粒子散射实验的结果．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型．在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10m.二、玻尔理论1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2．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，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)．3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式．(1)氢原子的能级图(如图所示)．(2)氢原子的能级和轨道半径．①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6_e V.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10_m.1．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上．(√) 2．阴极射线来源于原子核．(×)3．原子的核式结构模型是由英国物理学家卢瑟福提出的．(√)4．原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．(√)5．氢原子由能量为E n的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为hν＝E n. (×) 6．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率．(×)7．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．(×)8．原子的能量量子化现象是指原子的能量状态是不连续的．(√)1．(2015·开封模拟)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()解析：金箔中的原子核与α粒子都带正电，α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，选项A、D错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件，知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，选项B错误，C正确．答案：C2．(多选)(2016·芜湖模拟)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是()A．核外电子运行轨道半径可取任意值B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C．原子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|E m－E n|D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量解析：由玻尔理论知核外电子轨道是不连续的，不可以取任意值，故选项A错误；电子离原子核越远，能级越高，故原子的能量越大，选项B正确；原子发生跃迁时，若从低能级向高能级跃迁，吸收能量，从高能级向低能级跃迁，释放能量，且吸收和放出的光子的能量，由能级的能量差决定，故选项C 正确，D 错误．答案：BC3．(2015·西安模拟)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )A ．ν0＜ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D.1ν1＝1ν2＋1ν3解析：大量氢原子跃迁时，只有3个频率的光谱，这说明是从n ＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有h ν3＝h ν2＋h ν1，解得ν3＝ν2＋ν1，B 正确．答案：B4．(2016·株洲模拟)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有______条．解析：根据玻尔原子理论，量子数n 越小，轨道越靠近原子核，所以n ＝3比n ＝5的轨道离原子核近，大量处于n ＝4 激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线．答案：近 6一、单项选择题1．(2014·上海卷)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是()A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内解析：为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：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里，但不能得到原子核内的组成，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．答案：B2．(2015·安阳模拟)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()解析：由图示可知，在A 所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长．选项A 正确．答案：A3．(2016·大同模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式E n ＝E 1n 2(E 1＝－13.6 eV)，可知电子从低轨道(量子数n 小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定能量的光子，选项B 可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即ke 2r 2＝mv 2r ，电子运动的动能E k ＝12mv 2＝ke 22r，由此可知电子离核越远，r 越大时，则电子的动能就越小，选项A 、C 均可排除；由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项D 正确．答案：D4．(2016·宝鸡模拟)氢原子的部分能级如图所示，氢原子吸收以下能量时，可以从基态跃迁到n ＝2能级的是( )A ．10.2 eVB ．3.4 eVC．1.89 eV D．1.51 eV解析：氢原子基态能量为－13.6 eV，n＝2能级的能量为－3.4 eV，两者的差值为10.2 eV，即所需要吸收的能量，故选项A正确．答案：A5．(2015·东营模拟)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分立的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光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，所以对应的光的频率也是不连续的解析：光谱中的亮线对应不同频率的光，“分立的不连续的亮线”对应着不同频率的光，选项B、C错误；氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足E＝h ν，能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，选项A错误，D 正确．答案：D6．(2015·秦皇岛模拟)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是()A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应解析：由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，选项C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．答案：D二、多项选择题7．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图．荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到以下现象，其中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最少B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多．答案：BD8．(2016·大连模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()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产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3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8.75 eVD．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D 错误；14.0 eV＞13.6 eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确．答案：BCE9．(2016·烟台模拟)已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是()A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：n＝1→n＝5，hν＝E5－E1＝13.06 eV，故能量在10～12.9 eV范围内的光子，仅吸收符合n＝1→n＝2，n＝1→n＝3，n＝1→n＝4的能级差的三种光子，选项A错误，B 正确；照射后处于最高能级的原子的量子数n＝4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数N＝n（n－1）－12＝6，选项C正确，D错误．答案：BC三、非选择题10．玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为____Hz的光子，用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为____eV(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)．解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，释放出光子的能量为E＝－0.85 eV －(－3.40eV)＝2.55 eV，由hν＝E解得光子的频率ν＝6.2×1014Hz.用此光照射逸出功为2.25 eV的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为E k＝hν－W＝(2.55－2.25) eV＝0.30 eV.答案：6.2×10140.3011．氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m.求氢原子处于n＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n＝4轨道上运动的动能(已知能量关系E n＝1n2E1，半径关系r n＝n2r1，k＝9.0×109N ·m 2/C 2，e ＝1.6×10－19C)；(3)若要使处于n ＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子 (普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s)?解析：(1)由E n ＝1n 2E 1得 E 4＝E 142＝－0.85 eV . (2)因为r n ＝n 2r 1，所以r 4＝42r 1，由圆周运动知识得k e 2r 24＝m v 2r 4， 所以E k4＝12mv 2＝ke 232r 1＝9.0×109×（1.6×10－19）232×0.53×10－10J ≈0.85eV(3)要使处于n ＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为h ν＝0－E 14， 得ν≈8.21×1014Hz.答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.21×1014 Hz。
高考物理一轮复习文档：第十三章第1讲 原子结构 氢原子光谱讲义解析含答案
第1讲原子结构氢原子光谱板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】氢原子光谱Ⅰ1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的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。
2．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2，(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。
【知识点2】氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ1．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)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，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n。
(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
2．基态和激发态原子能量最低的状态叫基态，其他能量较高的状态叫激发态。
3．氢原子的能级图板块二考点细研·悟法培优考点1氢原子能级图及原子跃迁[深化理解]1．能级图中相关量意义的说明氢原子的能级图如图所示。
高考物理一轮复习讲义第十三章第讲原子结构氢原子光谱含答案
第1讲原子结构氢原子光谱板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】氢原子光谱Ⅰ1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的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。
2．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R⎝⎛⎭⎫122－1n2，(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。
【知识点2】氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ1．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)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，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n。
(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
2．基态和激发态原子能量最低的状态叫基态，其他能量较高的状态叫激发态。
3．氢原子的能级图板块二考点细研·悟法培优考点1 氢原子能级图及原子跃迁[深化理解]1．能级图中相关量意义的说明氢原子的能级图如图所示。
高考物理一轮复习 原子结构 氢原子光谱课后练习(新题,
课时训练42 原子结构氢原子光谱一、选择题1.氢原子的部分能级如图，下列关于氢原子的表述正确的是( )A．处于基态时最不稳定B．从不同能级向基态跃迁时辐射的光子频率都一样C．从基态跃迁到n＝2能级需吸收10.2 eV的能量D．跃迁时辐射光子说明了原子核能的存在解析基态是最稳定的状态，所以A错误；辐射光子的频率与轨道的能级差有关，能级差不同，光子的频率就不同，所以B错误；轨道2和基态之间的能级差为13.6－3.4＝10.2(eV)，所以要吸收10.2 eV的能量，所以C对；电子跃迁辐射光子说明原子有能量，核反应中释放的能量才说明原子核能的存在，所以D错误．答案 C2.[2014·锦州模拟]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级能，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恒等于始、末两个能级的能量差值解析由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形式放出能量．光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即hν＝Em－En(m>n)，故选项C、D正确．答案CD3．α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，关于描述α粒子的有关物理量正确的是( )A．动能最小B．电势能最小C．α粒子与金原子组成的系统能量最小D．α粒子所受金原子核的斥力最大解析α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，当α粒子最接近金原子核时，其动能最小，电势能最大；由库仑定律可知随着距离的减小，库仑力逐渐增大，故A、D正确．答案AD4.如图所示为氢原子的能级示意图．现用能量介于10～12.9 eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是( )A．照射光中只有1种频率的光子被吸收B．照射光中有3种频率的光子可能被吸收C．观测到氢原子发射出3种不同波长的光D．观测到氢原子发射出6种不同波长的光解析根据玻尔能级跃迁的知识可知：原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态时则以光子的形式向外释放能量．无论是吸收还是放出能量，这个能量值都不是任意的，而等于原子发生跃迁时这两个能级间的能量差．根据氢原子的能级示意图知E2－E1＝10.2 eV，E3－E1＝12.09 eV，E4－E1＝12.75 eV，E5－E1＝13.06 eV，说明在10～12.9 eV范围内的光子的照射下，能使基态的氢原子跃迁到第2、3、4能级，因此照射光中有3种频率的光子可能被吸收，选项A错误，B正确；观测到氢原子发射出n n－12＝4×4－12＝6种不同波长的光，选项C错误，D正确．答案BD5.氢原子部分能级的示意图如图所示，欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( ) A．用10.2 eV的光子照射B．用11 eV的光子照射C．用14 eV的光子照射D．用10 eV的光子照射解析由氢原子能级图算出只有10.2 eV为第2能级与基态之间的能级差，而大于13.6 eV 的光子能使氢原子电离，选项A、C正确．答案AC6．现有1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1n－1)( ) A．2 200 B．2 000C ．1 200D ．2 400解析 处在量子数n ＝4的激发态的1 200个氢原子分别跃迁到n ＝3、2、1的轨道上的数目均为400个，此时发出1 200个光子，量子数n ＝3的激发态的400个氢原子分别跃迁到n ＝2、1的轨道上的数目均为200个，发出光子数为400个，量子数n ＝2的激发态的600个氢原子跃迁到n ＝1的轨道上的数目为600个，发出光子数为600个，则发出的总光子数为1 200＋400＋600＝2 200(个)，所以选项A 正确．答案 A7．下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )A ．光电效应实验B ．伦琴射线的发现C ．α粒子散射实验D ．氢原子光谱的发现解析 光电效应实验说明光具有粒子性，故A 错误．伦琴射线为电磁波，故B 错误．卢瑟福由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C 正确．氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D 错误．答案 C8．氢原子从能量为Em 的较高激发态跃迁到能量为En 的较低激发态，设真空中的光速为c ，则( )A ．吸收光子的波长为c Em －En hB ．辐射光子的波长为c Em －En hC ．吸收光子的波长为ch Em －EnD ．辐射光子的波长为ch Em －En解析 由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，由关系式hν＝Em －En 得ν＝Em －En h .又有λ＝c ν，故辐射光子的波长为λ＝ch Em －En，选项D 正确．答案 D9．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En ＝E1/n2，其中n ＝2,3，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( )A ．－4hc 3E1B ．－2hc E1C ．－4hc E1D ．－9hc E1解析 处于第一激发态时n ＝2，故其能量E2＝E14，电离时释放的能量ΔE＝0－E2＝－E14，而光子能量ΔE＝hc λ，则解得λ＝－4hc E1，故C 正确，A 、B 、D 均错． 答案 C10．原子从一个能级跃迁到另一个较低能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应．以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为En ＝－A n2，式中n ＝1、2、3……表示不同的能级，A 是正的已知常数．上述俄歇电子的动能是( )A.316AB.716A C.1116A D.516A 解析 由En ＝A n2，知原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时，有E ＝E2－E1，又W 逸＝－E4，由光电效应方程Ekm ＝E －W 逸＝E ＋E4，代入数据：Ekm ＝1116A. 答案 C11.如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62～3.11 eV ，锌板的电子逸出功为 3.34 eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )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产生光电效应现象B ．用能量为11.0 eV 的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C ．处于n ＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离E ．用波长为60 nm 的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子解析 氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光子能量大于锌板电子的逸出功3.34 eV ，锌板能发生光电效应，选项A 错误；n ＝2能级的轨道能量－3.4 eV ，紫外线的最小能量为3.11 eV ，则该氢原子只能吸收特定波段的紫外线，选项C 错误．答案 BDE二、非选择题12.根据卢瑟福的核式结构模型，画出了核外电子绕核运动时的分立轨道示意图如图所示，已知电子处于最内层轨道时原子能量的绝对值为E ，若该电子吸收波长为λ的光子，则跃迁到最外层轨道，随后又立即辐射出一个光子，从而跃迁到中层轨道，此时原子能量的绝对值为E′，求辐射光子的频率．解析根据能量的转化与守恒定律有－E′＝－E＋h cλ－hν，可得ν＝E′－E＋hcλh.13.[2014·南京模拟]氢原子的能级示意图如图所示，有一群处于n＝4能级的氢原子．如果原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：(1)这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？(2)从能级n＝4向n＝1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？解析(1)共有3种频率的光能够使金属发生光电效应，分别从n＝3能级向n＝1能级、从n＝4能级向n＝1能级和从n＝2能级向n＝1能级跃迁释放的光子使金属产生光电效应．(2)从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出光子的能量ΔE＝E4－E1＝12.75 eV该金属的逸出功W0＝E2－E1＝10.2 eV根据光电效应方程ΔE＝Ek＋W0可知光电子最大初动能Ek＝ΔE－W0＝2.55 eV.答案(1)3条(2)2.55 eV14.如图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．解析(1)氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足hν＝En－E2＝2.55 eV，En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以，n＝4，基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.(2)辐射跃迁图如图所示．答案(1)12.75 eV (2)见解析。
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结（按照篇幅无法包含全部知识点，以下为知识点的一部分）：一、氢原子的构造1. 氢原子由一个质子和一个电子组成，其中质子位于原子核中，电子绕原子核运动。
2. 氢原子的电子可处于不同能级中，能级越高，电子的能量越大。
3. 氢原子的能级由量子数n来表示，常用的能级有n=1，n=2，n=3等等。
4. 氢原子的能级之间存在能级差，能级差越大，跃迁时释放的光子能量越大。
二、氢原子光谱的发现和分类1. 1885年，巴尔末发现了氢原子的光谱，包括可见光和紫外线光谱。
2. 根据光谱线的特征，氢光谱可分为巴尔末系列、帕邢-朗默尔系列和博尔系列。
3. 巴尔末系列主要包括Hα线、Hβ线、Hγ线等，属于可见光谱。
4. 帕邢-朗默尔系列主要包括Hα线以下的一系列红外线，属于红外光谱。
5. 博尔系列主要包括Hα线以上的一系列紫外线，属于紫外光谱。
三、巴尔末系列1. 巴尔末系列的光谱线可用巴尔末公式来计算：1/λ=R(1/n1^2-1/n2^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n1和n2为两个正整数。
四、帕邢-朗默尔系列1. 帕邢-朗默尔系列的光谱线主要分布在红外区域，无法用目视观察。
2. 帕邢-朗默尔系列的光谱线可以用帕邢公式计算：1/λ=R(1/n_f^2-1/n_i^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n_f和n_i为两个正整数，n_f<n_i。
五、博尔系列1. 博尔系列的光谱线主要分布在紫外区域，需要使用紫外光谱仪观察。
2. 博尔系列的光谱线可以用博尔公式计算：1/λ=R(1/n_f^2-1/n_i^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n_f和n_i为两个正整数，n_f<n_i。
六、氢原子光谱的应用1. 氢原子光谱被广泛应用于天文学、能级结构研究等领域。
2. 氢原子光谱线的测量可以用来确定天体的距离和速度。
3. 氢原子光谱的特征可以用来研究原子的能级结构及量子力学现象。
高三物理一轮复习第十二章第二讲原子结构氢原子光谱_含解析
第十二章近代物理初步第二讲原子结构氢原子光谱课时跟踪练A组 基础巩固1．(2017·凉州模拟)20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．下图是( )A．卢瑟福的α粒子散射实验装置B．卢瑟福发现质子的实验装置C．汤姆孙发现电子的实验装置D．查德威克发现中子的实验装置解析：题图是α粒子轰击金箔，是卢瑟福的α粒子散射实验装置．A正确．答案：A2．(2015·天津卷)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( )A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的解析：天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项A正确；电子的发现说明了原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，选项B错误；由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项C错误；密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项D错误．答案：A3．不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内解析：为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：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里，但不能得到原子核内的组成，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．答案：B4．(2018·安阳模拟)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是( )解析：由图示可知，在A所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长．选项A正确．答案：A5．(2018·大同模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式E n ＝(E 1＝－13.6 eV)，可知电子从低轨道(量子数n 小)E 1n 2向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定能量的光子，选项B 可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即＝ke 2r 2，电子运动的动能E k ＝m v 2＝，由此可知电子离核越远，r 越大时，则mv 2r 12ke 22r电子的动能就越小，选项A 、C 均可排除；由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项D 正确．答案：D6．(2018·秦皇岛模拟)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是( )A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析：由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，选项C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV >6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．答案：D7．(2018·株洲模拟)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．解析：根据玻尔原子理论，量子数n越小，轨道越靠近原子核，所以n＝3比n＝5的轨道离原子核近，大量处于n＝4 激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线．答案：近 68．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，能量E 1＝－13.6 eV ，求氢原子处于基态时：(1)电子的动能；(2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则k ＝.所以电子动能E k1＝m v ＝＝13.6 eV.1221ke 22r 1(2)因为E 1＝E k1＋E p1，所以E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV.(3)设用波长为λ的光照射可使氢原子电离＝0－E 1.hc λ所以λ＝－＝m ≈9.14×10－8m.hc E 1－6.63×10－34×3×108－13.6× 1.6×10－19答案：(1)13.6 eV (2)－27.2 eV(3)9.14×10－8mB 组 能力提升9．(多选)(2018·大连模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )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产生光电效应现象B ．一群处于n ＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C ．一群处于n ＝3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8.75 eVD ．用能量为10.3 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV ，锌板有可能产生光电效应，选项A 错误；由跃迁关系可知，选项B 正确；从n ＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV ，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV ，选项C 正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D 错误．答案：BC10．(多选)(2018·烟台模拟)已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9 eV 范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是( )A ．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B ．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C ．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D ．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：n ＝1→n ＝5，h ν＝E 5－E 1＝13.06 eV ，故能量在10～12.9 eV 范围内的光子，仅吸收符合n ＝1→n ＝2，n ＝1→n ＝3，n ＝1→n ＝4的能级差的三种光子，选项A 错误，B 正确；照射后处于最高能级的原子的量子数n ＝4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数N ＝＝6，选项C 正确，D 错误．n （n －1）2答案：BC11．玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示．当氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝2 的能级时，辐射出频率为________Hz 的光子，用该频率的光照射逸出功为2.25 eV 的钾表面，产生的光电子的最大初动能为________eV(电子电荷量e ＝1.60×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s)．解析：氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时，释放出光子的能量为E ＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ，由h ν＝E 解得光子的频率ν＝6.2×1014Hz.用此光照射逸出功为2.25 eV 的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为E k ＝h ν－W ＝(2.55－2.25) eV ＝0.30 eV.答案：6.2×1014 0.3012．氢原子基态能量E 1＝－13.6 eV ，电子绕核做圆周运动的半径r 1＝0.53×10－10 m ．求氢原子处于n ＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n ＝4轨道上运动的动能(已知能量关系E n ＝E 1，半径关系r n ＝1n 2n 2r 1，k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2，e ＝1.6×10－19 C)；(3)若要使处于n ＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s)?解析：(1)由E n ＝E 1得1n 2E 4＝＝－0.85 eV.E 142(2)因为r n ＝n 2r 1，所以r 4＝42r 1，由圆周运动知识得k ＝m ，v 2r 4所以E k4＝m v 2＝12ke 232r 1＝ J9.0×109×（1.6×10－19）232×0.53×10－10≈0.85 eV.(3)要使处于n ＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为h ν＝0－，E 14解得ν≈8.21×1014Hz.答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV(3)8.21×1014 Hz。
高三物理一轮复习课件 选修3-5 第一章第1讲《原子结构 氢原子光谱》
【解题指南】解答本题可按下列思路分析:
【规范解答】选D.由E=hν=h c 知,光子能量越大时，光的频率
越高、波长越短.从高能级向n=1能级跃迁时光子能量为E≥E2E1=10.2 eV,A错.从高能级向n=2的能级跃迁时发出的光子能量 为E3-E2≤E≤-E2,即1.89 eV≤E≤3.40 eV,可见有一部分光处于 紫外线区域,B错误.从高能级向n=3的能级跃迁时,光子能量最高 E=-E3=1.51 eV,比可见光光子能量小,C错误.从n=3能级向n=2能 级跃迁时，光子能量E=E3-E2=1.89 eV,D正确.
对应规律
对规律的产生的解释
光电子的最大初 动能随着入射光 频率的增大而增 大，与入射光强 度无关
电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作 用做功，剩余部分转化为光电子的初动能， 只有直接从金属表面飞出的光电子才具有 最大初动能，对于确定的金属，W0是一定 的，故光电子的最大初动能只随入射光的 频率增大而增大
第1讲 原子结构 氢原子光谱
考点1 原子结构
1.电子的发现：英国物理学家_汤__姆__孙__发现了电子. 2.α 粒子散射实验 1909～1911年，英国物理学家_卢__瑟__福__和他的助手进行了用α 粒 子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α 粒子穿过金箔后基本 上仍沿_原__来__方向前进，但有少数α 粒子发生了大角度偏转，偏 转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来.
实验基础
Hale Waihona Puke 结构差异成功和局限
“枣糕模型”
电子的发现
带正电物质均 匀分布在原子 内，电子镶嵌 其中
解释了一些实验 现象，无法说明 α 粒子散射实验
实验基础 结构差异
成功和局限
与名师对话·高三课标版物理X3-5-4原子结构氢原子光谱
课前自主回顾
课堂互动探究
课时作业
与名师对话
高考总复习 ·课标版 物理
(对应学生用书 P269)
1.氢原子的能级图(如下图所示)
课前自主回顾
课堂互动探究
课时作业
与名师对话
高考总复习 ·课标版 物理
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．
(2)横线左端的数字“1,2,3„”表示量子数，右端的数字 “－13.6，－3.40„”表示氢原子的能级． (3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越 大，相邻的能级差越小． (4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁， 原子跃迁条件为：hν＝Em－En.
能量
课前自主回顾
课堂互动探究
课时作业
与名师对话
高考总复习 ·课标版 物理
[尝试解答]
辐射出的电磁波的能量E＝hν＝hc/λ＝Em－
En，所以A正确；电磁波在真空中的速度都是光速c，故B错； 处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，C 也错误；从高能级向低能级跃迁时，是氢原子一定向外辐射 出能量，不是原子核辐射能量，故D也错误．正确答案为A. [答案] A
不会比较可见光a、紫外线、γ射线能量间的关系，错选A或 B；不清楚“跃迁”与“电离”的区别，不能根据hυ＝Em －
En进行比较判断，误选D.
课前自主回顾
课堂互动探究
课时作业
与名师对话
高考总复习 ·课标版 物理
[正确解答]
原子核外层电子跃迁产生的只能是光波，γ
射线由原子核跃迁获得，A项错误；氢原子从n＝4能级向n＝3 能级跃迁时产生的光的频率比从n＝3能级向n＝2能级跃迁放 出的光子频率还小，不可能是紫外线，B项错误；a光能量 大，频率大，在水中的速度小，C项正确；n＝2能级的电离能 为3.4 eV，只有大于此能量的光子才能发生电离，D项错 误．答案为C.
【名师一号】高三物理一轮复习 第十六章 第一讲 原子结构 氢原子光谱课件 新人教版
解析 由轨道和能量量子化的结果知，n 越大，rn、En 都越大，知 A、C 错误；rn 增大，Ep 也增大，故 D 也错；rn 增大，v 减小，故 B 正确．
答案 B
2．氢原子从激发态跃迁到基态，则核外电子( ) A．电势能减少，动能减少，周期增大 B．电势能减少，动能增大，周期减少 C．电势能的减少值小于动能的增加值 D．电势能的减少值大于动能的增加值
选修 3-5
第十六章 原子结构 原子核
考情分析
考纲预览
1.氢原子光谱
Ⅰ
2．氢原子的能级结构
Ⅰ
3．原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 Ⅰ
4．放射性同位素
Ⅰ
5．核力、核反应方程
Ⅰ
6．结合能、质量亏损
Ⅰ
7．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆
Ⅰ
8．射线的危害和防护
Ⅰ
热点提示 1.原子的核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件这部分 内容在选做部分出现的几率将会提高，既可能单独出现，也可能 与选修 3－5 中的其他内容联合命题． 2．质能方程的应用、计算以及核反应方程的书写是高考的热点问 题，这部分内容较为简单，在学习中要注意抓好基本知识．
2．氢原子的能级和轨道半径．
(1)氢原子的能级公式：En＝
1 n2
E1(n＝1,2,3，…)，其中
E1为基态能量E1＝－13.6 eV. (2)氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1
为基态半径，又称玻尔半径r1＝0.53×10－10m.
3．氢原子的能级图，如图所示．
(1) 能 级 图 中 的 横 线 表 示 氢 原 子 可 能 的 能 量 状 态 ——定 态．
3．裂变、聚变及三种射线，这部分内容在高考命题中可能结合动 量守恒定律、电场、磁场等知识来研究带电粒子在电场、磁场中 运动．
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2．(2011·四川高考)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
hc ③设用波长 λ 的光照射可使基态氢原子电离： ＝0－E1. λ hc 所以 λ＝－ E1 －6.63×10 34×3×108 ＝ m －19 －13.6×1.6×10 ＝0.914×10－7 m.
[答案] (1) 2hν－Ei m (2)① 13.6 eV ②－27.2 eV
－
③0.914×10－7 m
5．氢原子的能级和轨道半径
(1)氢原子半径公式 rn＝ n2 r1(n＝1,2,3，„)，其中r1为基态半径，也称为玻尔 半径，r1＝ 0.53×10－10 m. (2)氢原子能级公式 1 En＝ n2 E1(n＝1,2,3，„)，其中E1为氢原子基态的能量 值，E1＝ －13.6 eV.
(对应学生用书 P269)
A．最多能辐射出10种不同频率的光子
B．最多能辐射出6种不同频率的光子 C．能辐射出的波长最长的光子是从n＝5跃迁到n＝4能级 时放出的 D．能辐射出的波长最长的光子是从n＝4跃迁到n＝3能级 时放出的
[解析]
处于基态的氢原子受到能量为12.8 eV的高速电子
轰击而跃迁，最高跃迁到n＝4能级，最多能辐射出6种不同频 率的光子，能辐射出的波长最长的光子是从n＝4跃迁到n＝3 能级时放出的，选项B，D正确，A，C错误． [答案] BD
2 e2 mv 1 k 2＝ . r1 r1
1 2 ke2 所以电子动能 Ek1＝ mv 1＝ 2 2r1 9×109×1.6×10－192 ＝ eV＝13.6 eV － － 2×0.53×10 10×1.6×10 19 ②因为 E1＝Ek1＋Ep1， 所以 Ep1＝E1－Ek1 ＝－13.6 eV－13.6 eV＝－27.2 eV.
(2)三种原子模型的对比 实验基础 结构差异 成功和局限
解释了一些实验现 象，无法说明α粒子散 射实验 成功解释了α粒子散射 实验，无法解释原子 的稳定性与原子光谱 的分立特征 成功解释了氢原子光 谱，无法解释较复杂 的原子光谱
带正电物质均匀 “枣糕 电子的发 分布在原子内， 模型” 现 电子镶嵌其中 核式结 α粒子散 构模型 射实验 全部正电荷和几 乎全部质量集中 在核里，电子绕 核旋转
(2011·江苏)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子 核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越 小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基 态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度
大小为________(普朗克常量为h)．
[解析]
本题考查玻尔的能级跃迁知识．意在考查学生的
谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最 多发出________条不同频率的谱线．
[解析]
(1)氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能
量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子核较 远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢 原子要放出一定频率的光子．显然，选项B、D正确． (2)氢原子发出的光谱线中有2条属于巴耳末线系，说明电 子是从n＝4能级向低能级跃迁的，因此可发出的谱线条数为n ＝C＝6(条)．
En进行比较判断，误选D.
[正确解答]
原子核外层电子跃迁产生的只能是光波，γ
射线由原子核跃迁获得，A项错误；氢原子从n＝4能级向n＝3 能级跃迁时产生的光的频率比从n＝3能级向n＝2能级跃迁放 出的光子频率还小，不可能是紫外线，B项错误；a光能量 大，频率大，在水中的速度小，C项正确；n＝2能级的电离能 为3.4 eV，只有大于此能量的光子才能发生电离，D项错 误．答案为C.
分析推理能力．电子离原子核越远原子能量越大；根据动能定 1 2 理有，hν＋E1＝ mv ，所以电离后电子速度为 2 2hν＋E1 . m
[答案] 越大
2hν＋E1 m
(对应学生用书 P270) 易错点：对玻尔的能级理论理解不准确造成的错误 氢原子能级的示意图如图所示， 大量氢原子从 n＝4 的能级 向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光 a，从 n＝3 的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光 b，则 ( )
一般解题步骤
1．分析已知量，根据库仑力提供核外电子做圆周运动的
向心力列圆周运动动力学方程． 2．根据处于某定态原子的能量等于电子动能与电子电势 能之和列方程，求电势能． 3．原子发生能级跃迁时能量与吸收或放出光子(或实物粒 子)的能量相等，可列方程求光子的频率或相关物理量．
(1)能量为 Ei 的光子照射基态氢原子， 刚好可使该原子中的 电子成为自由电子．这一能量 Ei 称为氢的电离能．现用一频率 为 ν 的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以 后速度的大小为________(用光子频率 ν、电子质量 m、氢原子 的电离能 Ei 和普朗克常量 h 表示)．
如右图所示为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到 大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发 地发出3种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量 为 ( ) A．13.6 eV
B．12.75
C．10.2 eV D．12.09 eV
[解析]
多个氢原子处于n＝3能级对应的激发态，才能够
[答案] D
(对应学生用书P270) 1．(2012·北京卷)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能 级．该氢原子 ( )
A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少 [解析] 当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，放出光
子，能量减少． [答案] B
玻尔的 在核式结构模型 氢原子光 原子模 基础上，引入量 谱的研究 型 子化观点
二、氢原子光谱与玻尔理论 1．玻尔原子模型 (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子 核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是 不连续 的． (2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同 的状态， 因而具有不同的能量， 即原子的能量是 不连续 的． 这 些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是
3．(1)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离
核较近的轨道上时，下列说法中正确的是 A．氢原子的能量增加 B．氢原子的能量减少 C．氢原子要吸收一定频率的光子 D．氢原子要放出一定频率的光子 (2)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发 ( )
出的谱线属于巴耳末线系，若一群氢原子自发跃迁时发出的
2能级辐射出的电磁波的波长长 B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4 能级辐射出的电磁波的速度大 C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样 的 D．从高能级向低能级跃迁时波的能量E＝hν＝hc/λ＝Em－
En，所以A正确；电磁波在真空中的速度都是光速c，故B错； 处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，C 也错误；从高能级向低能级跃迁时，是氢原子一定向外辐射 出能量，不是原子核辐射能量，故D也错误．正确答案为A. [答案] A
(对应学生用书P268)
一、原子结构
1．电子的发现：英国物理学家 汤姆孙 发现了电子． 2．α粒子散射实验 1909～1911年，英国物理学家 卢瑟福 和他的助手进行了 用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔
后基本上仍沿 原来 方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏
转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞” 了回来．
2．(1)能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动 能越小，但原子的能量肯定随能级的升高而变大．(2)原子跃迁 发出的光谱线条数 个． nn－1 2 N＝Cn＝ ，是一群氢原子，而不是一 2
(2012· 四川卷)如右图所示为氢原子能级图示意图的一部 分，则氢原子 ( )
A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝
起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级 差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必 须大于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所区别．
(2012·河北唐山五校联考)如右图所示为氢原子的能级
图．若在气体放电管中，处于基态的氢原子受到能量为12.8
eV的高速电子轰击而跃迁到激发态，在这些氢原子从激发态 向低能级跃迁的过程中 ( )
(2)氢原子在基态时轨道半径r1＝0.53×10－10 m，能量E1
＝－13.6 eV，求氢原子处于基态时： ①电子的动能； ②原子的电势能； ③用波长是多少的光照射可使基态氢原子电离？
[尝试解答] 度为 v＝
1 2 (1)由能量守恒得 mv ＝hν－Ei，解得电子速 2
2hν－Ei . m
(2)①设处于基态的氢原子核外电子速度为 v1，则：
[解析]
氢原子从能级m跃迁到n时辐射红光，说明能级m
高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k 也 高 于 能 级 n ， 由 于 紫 光 频 率 ν2 大 于 红 光 频 率 ν1 ， 所 以 hν2>hν1，因此能级k要高于能级m，氢原子从能级k跃迁到m时 应当向外辐射光子，光子的能量为E＝hν2－hν1，故D正确． [答案] D
A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线
B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线 C．在水中传播时，a光较b光的速度小 D．氢原子在n＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离 [易错分析] 本题综合性比较强，学生在做题时审不清题意，
不会比较可见光a、紫外线、γ射线能量间的关系，错选A或 B；不清楚“跃迁”与“电离”的区别，不能根据hυ＝Em －