人教版高中物理选修3-5第18章原子结构单元测验题4
高中物理_选修3---5_第十八章原子结构_全章课件汇总
q E 1897年得到实验结果：
m B2r
荷质比约为质子的2000倍
实验结果：荷质比约为质子的2000倍
进一步分析实验结果：是电荷比质 子大？还是质量比质子小？（测量）
进一步拓展研究对象：用不同的材料 做阴极做实验，光电效应、热离子发射 效应、射线（研究对象普遍化）。
实验结论：电子是原子的组成部分， 是比原子跟基本的物质单元。
正电荷 电子
汤姆生原子枣糕模型能解释当时 发现的一些现象，如原子的发光等， 因而曾被广泛接受。
但勒纳德1903年做了一个实验，使电 子束射到金属模上，发现较高速度的电 子很容易穿透原子。看来原子不是一个 实心球体。稍后一些的α粒子散射实验 则完全否认了汤姆孙的原子模型。
二、 粒子散射实验
1909年～1911年 英国科学家卢瑟福和 他的助手进行了著名
子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v，下面
说法正确的是：( )
A、
如果A、K间距离减半，电压U、不变，则离开时速率
变为2v
B、如果A、K间距离减半，电压U、不变，则离开时
速率变为v/2
C、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速
率变为2v
D、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速
率变为0.707v
实验
粒子和电磁波有什么区别？ 实验该怎么做？
-
M N
+ 气体放电管 经检验为负电荷 进一步做实验：确定荷质比
一个质量为m,电量为e的带电粒子,以速度v垂直进
入磁场B中,
v2 m
evB
-
r
M
Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在平行板MN间产生竖直向上的电场+ E,在垂直电场向
物理新课标人教版(选修3-5)18.2原子的核式结构模型
第十八章 原子结构
第2节 原子的核式结构模型
十九世纪末，汤姆生发现了电子， 并知道电子是原子的组成部分．由于电 子是带负电的，而原子又是中性的，因 此推断出原子中还有带正电的物质．那 么这两种物质是怎样构成原子的呢？
• 1、汤姆孙的原子模型怎样？
• 2、 粒子散射实验的装置怎样？现象是什么?
瑟
卢瑟福和他的助手们进行了
福
粒子散射实验
著名的 粒子散射实验
粒子散射实验的结果
绝大多数 粒子穿过
金箔后仍沿本来的方
向前进，但少数 粒
子产生了较大的偏转， 并且有极少数 粒子 的偏转超过了90°， 有的甚至几乎到达 180°。
枣糕模型能否解释？
根据汤姆生模型计算的结果：电
子质量很小，对α 粒子的运动方向
体育场 原子
原子核
原子核的电荷和大小
• 根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据， 可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出 原子核的大小。
• （1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是10-14 米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。
• （2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素 在周期表内的原子序数相等。
答案：BC
3、汤姆孙的原子模型能否解释 粒子散射实
验？
• 4、卢瑟福的原子模型怎样？
• 5、由不同元素对 粒子散射的实验数据可确定
什么？
汤姆生的原子模型正Fra bibliotek荷在汤姆生的原子模 型中，原子是一个球 体；正电核均匀散布 在整个球内，而电子 都象枣糕中的枣子那 样镶嵌在内。
电子
α粒子散射实验
卢
1909～1911年，英国物理学家
《原子的核式结构模型》人教版高二高中物理3-5PPT课件
一、原子的构成
1、构成原子的微粒有三种：质子、中子、电子. 决定原子种类的是：质子数
（所有原子都是三种粒子构成原子吗？有没有例外？） H原子例外，它没有中子。看表3-1 2、原子中：核电荷数=质子数=核外电子数 3、原子不显电性的原因：原子是由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，原 子核又是由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电；原子核所带的正电荷数（核电荷数） 和核外电子所带的负电相等，但电性相反，所以整个原子不显电性。
粒子散射实验是获取微观世界信息的重要方法。
1903年勒纳德电子束实验：
卢瑟福生平简介
杰出贡献: 1899年命名 α 射线、β 射线； 1902年提出原子自然衰变理论； 1911年提出原子的核式结构模型； 1919年发现质子，预言中子； 实现人工核反应。 直接培养了11名诺贝尔奖获得者。 被誉为原子物理学之父。
卢瑟福 (1871～1937)
二、α 粒子散射实验
1909～1911年，英国物理学家卢瑟 福指导他的学生盖革和马斯顿进行了 α粒子散射实验 1.α粒子特性： （1）具有足够的能量可以接近原子中心 （2）可使荧光物质发光
卢瑟福
二、α 粒子散射实验
2.α粒子散射实验装置介绍
真空
放射源
金箔
可转动的带有荧光 屏的放大镜
质子数 1 6 8 11 17
1、原子里质子数等于电子数 2、质子数与中子数不一定相等 3、原子核内质子数不同，原子种类不同 4、质子数≥1,中子数≥0
中子数 0 6 8 12 18
核外电子数 1 6 8 11 17
一、原子的构成
原子构成中的规律：
1、质子数 = 核外电子数 = 核电荷数 2、质子数不一定等于中子数；不是所有的原子都有中子，如氢的中子数为0。 3、不同原子，核内的质子数，核外电子数不同。
全国通用版高中物理第十八章原子结构第2节原子的核式结构模型课堂达标新人教版选修3_5(1)
全国通用版高中物理第十八章原子结构第2节原子的核式结构模型课堂达标新人教版选修3_5(1)1．(山东省潍坊市2017～2018学年高三模拟)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。
图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( C )A．M点B．N点C．P点D．Q点解析：α粒子与重金属原子核之间的库仑力提供α粒子的加速度，方向沿α粒子与原子核的连线且指向α粒子，则四个选项中只有P点处的加速度方向符合实际，故C项正确。
2．(北京市海淀区2018届高三下学期期末)下列说法正确的是( A )A．爱因斯坦提出的光子假说，成功解释了光电效应现象B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等C．卢瑟福通过α粒子的散射实验发现了质子并预言了中子的存在D．汤姆孙发现了电子并提出了原子核式结构模型解析：1905年，爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象，故A正确；根据Ek＝，知动能相等，质量大动量大，由λ＝得，电子的德布罗意波长较长，故B错误；汤姆逊通过阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，此实验不能说明原子核内存在质子，故C、D 错误。
3．(河南省信阳市2016～2017学年高二下学期期中)如图所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。
图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。
在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是( C )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，后变大解析：根据卢瑟福提出的核式结构模型，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷电场类似。
α粒子从a运动到b，电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b运动到c，电场力做正功，动能增大，电势能减小；a、c在同一条等势线上，则电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；a、b、c三点的场强关系Ea＝Ec<Eb，故α粒子的加速度先变大，后变小，D错误。
物理选修3-5原子物理练习
2.入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A.从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D.有可能不发生光电效应3.红、黄、绿、紫四种单色光中，能量最小的是( )A.紫光光子 B.红光光子 C.绿光光子 D.黄光光子4.一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞，碰撞后，电子向某一方向运动，光子沿着另一方向散射出去，这个散射光子跟原来入射时相比( )A.速度减小 B.频率增大 C.能量增大 D.波长增大5.硅光电池是利用光电效应原理制成的器件。
下列表述正确的是( )A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应6.科学研究证明，光子既有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。
假设光子与电子碰撞前的频率为ν，碰撞后的频率为ν′，则以下说法中正确的是( )A.碰撞过程中能量不守恒，动量守恒，且ν=ν′B.碰撞过程中能量不守恒，动量不守恒，且ν=ν′C.碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且ν>ν′D.碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且ν=ν′7.在如图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么( )A.A光的频率大于B光的频率B.B光的频率大于A光的频率C.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a8.(2013·上海高考)某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m，功率为5.0×10-3W的连续激光。
已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，该激光器发出的( )A.是紫外线B.是红外线C.光子能量约为1.3×10-18JD.光子数约为每秒3.8×1016个9.下列说法正确的是（）A.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性 B.光的频率越大，波长越长C.光的波长越长，光子的能量越小D.光在真空中的速度是3.0×108 m/s10.已知金属铯的逸出功为1.9 eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0eV，入射光的波长应为m。
高中物理第十八章原子结构1电子的发现课件新人教版选修3_5
课前基预础习训作练业
一、选择题 1．关于电荷的电荷量下列说法不正确的是( B ) A．电子的电量是由密立根油滴实验测得的 B．物体所带电荷量可以是任意值 C．物体所带电荷量最小值为 1.6×10－19 C D．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
解析：密立根的油滴实验测出了电子的电量为 1.6×10－19 C，并 提出了电荷量子化的观点，因而 A 对，B 错，C 对；任何物体的电荷 量都是 e 的整数倍，故 D 对．
答案：1.33×1011 C/kg
解析：无偏转时，有 eE＝evB 只存在磁场时，有 evB＝mvr2(或 r＝meBv)，由几何关系得偏转角很小 时，r＝sinL θ≈Lθ 联立并代入数据得me ＝BE2θL≈1.33×1011 C/kg.
课堂基检础测训作练业
一、单项选择题 1.阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞 向阳极，如图所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( C )
A．若在 D1、D2 之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端 的 P1 点
B．若在 D1、D2 之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏 转
C．若在 D1、D2 之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏 转
D．若在 D1、D2 之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏 转
解析：实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正 电的极板一侧，可知选项 C 正确，选项 B 错误；加上磁场时，电子在 磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，因而选项 D 错误；当不加电场和 磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项 A 正确．
A．平行于纸面向左 B．平行于纸面向上 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里
最新人教版高中物理选修3-5：18.3 氢原子光谱 知识点总结及课时练习
3氢原子光谱记一记氢原子光谱知识体系1个公式——巴耳末公式2种谱线——线状谱、连续谱1个实验规律——氢原子光谱实验规律辨一辨1.各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率．(√)2．可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分．(√) 3．光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．(×)4．稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光．(√) 5．巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(×)想一想1.什么是光谱？研究光谱对了解原子结构有什么作用？提示：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长和强度分布记录．许多情况下光是由原子内部电子运动产生的，因此光研究是探索原子结构的一条重要途径．2．经典理论在解释氢原子光谱时遇到了什么困难？提示：经典物理学无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征．3．仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？提示：氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大．氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．思考感悟：练一练1.(多选)下列物质中产生线状谱的是()A．炽热的钢水B．发光的日光灯管C．点燃的蜡烛D．极光解析：炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱，发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱，极光是宇宙射线激发的气体发光，能产生线状谱，选项B、D正确．答案：BD2．关于光谱，下列说法正确的是()A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成解析：不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B 错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；只有应用线状谱才可以进行光谱分析，D错误．答案：C3．(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是() A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气解析：炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C 正确，D错误．答案：BC4．根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)讨论，随着n的增大，氢原子所发出的光的波长如何变化？光子的能量如何变化？解析：随着n的增大，由巴耳末公式可得波长越小，再由波长与频率的关系，频率与光子能量的关系，可得随着n的增大，光子的能量越大．答案：见解析要点一对光谱和光谱分析的理解1.(多选)关于光谱，下列说法正确的是()A．炽热的液体发射连续谱B．发射光谱一定是连续谱C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱解析：炽热的液体发射的光谱为连续谱，选项A正确．发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，选项B错误．线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，选项C 正确．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，选项D正确．答案：ACD2．下列说法正确的是()A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．各种原子的线状谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱解析：吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，都是特征谱线，但通常吸收光谱中的暗线要比线状光谱中的明线少，所以A正确，B错误；气体发光，若为高压气体则产生连续谱，若为稀薄气体则产生线状谱，所以C错误；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以D错误，综上所述，应选A.答案：A3．[2019·江苏期末](多选)对原子光谱，下列说法正确的是()A．线状谱和吸收光谱可用于光谱分析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．发射光谱可以用来鉴别物质中含哪些元素解析：线状谱和吸收光谱都含有原子的特征谱线，因此可用于光谱分析，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；发射光谱分为线状谱和连续谱，对线状谱进行光谱分析可鉴别物质组成，连续谱不能用于光谱分析，D错误．答案：AC4．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱() A．按光的波长顺序排列B．按光的频率顺序排列C．按光子质量的大小排列D．按光子能量的大小排列解析：由于光谱是将光按波长展开，而波长与频率相对应，故A、B正确；光子没有质量，故C错误；由爱因斯坦的光子说可知，光子的能量与光子频率相对应，D正确．答案：ABD要点二氢原子光谱的规律应用5.[2019·通州月考]氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的波长为λ1，波长次之为λ2，则λ1λ2为()A.2027 B.2720C.23 D.32解析：由1λ＝R(122－1n2)得：当n＝3时，波长最长，1λ1＝R(122－132)．当n＝4时，波长次之，1λ2＝R(122－142)，解得λ1λ2＝2720.答案：B6．(多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)的理解，正确的是()A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的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，也适用于其他原子的光谱解析：此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A对，D错；公式中n只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错，C对．答案：AC7．[2019·湛江检测]如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素解析：把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b 元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中缺少该元素．答案：B8．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所对应的n，并计算其波长．解析：对应的n越小，波长越长，故当n＝3时，氢原子发光所对应的波长最长．当n＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m－1解得λ1＝6.55×10－7 m.当n＝∞时，波长最短，1λ2＝R(122－1n2)＝R×14，λ2＝4R＝41.1×107m＝3.64×10－7 m.答案：当n＝3时，波长最长为6.55×10－7 m 当n＝∞时，波长最短为3.64×10－7 m基础达标1.白炽灯发光产生的光谱是()A．连续光谱B．明线光谱C．原子光谱D．吸收光谱解析：白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出光，是连续光谱．A正确，B、C、D错误．答案：A2．[2019·万州检测](多选)对于光谱，下面的说法中正确的是()A．连续光谱和线状光谱都是发射光谱B．线状谱由不连续的若干波长的光组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱解析：吸收光谱也是线状谱，原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论多少，发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错；B项是线状谱的特征，故B正确；太阳周围的低温蒸气吸收了相应频率的光，故太阳光谱是线状谱，故D对，C错．答案：BD3．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是() A．光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析：光谱包括连续谱和线状谱，线状谱可用作光谱分析，太阳光谱是吸收光谱，光谱分析可以发现新元素和鉴定物质成分．故正确答案为A、C、D.答案：ACD4．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()A.59 B.49C.79 D.29解析：由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3,4,5，…当n＝∞时，最小波长1λ1＝R 122，当n＝3时，最大波长1λ2＝R(122－132)，得λ1λ2＝59，选项A正确．答案：A5．(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是()A．经典电磁理论可以解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，最后被吸附到原子核上C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D．对氢原子光谱的分析彻底否定了经典电磁理论解析：根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，最后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的．对氢原子光谱的分析只是证明经典电磁理论不适用于对微观现象的解释，并没有完全否定经典电磁理论．综上，选项B、C正确．答案：BC6．太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于()A．太阳表面大气层中缺少相应的元素B．太阳内部缺少相应的元素C．太阳表面大气层中存在着相应的元素D．太阳内部存在着相应的元素解析：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相对应的元素，故选项C正确．答案：C7．[2019·河南周口月考]下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是()A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关解析：氢原子发射的光的波长取决于光子的能量E，由于氢原子发射的光子的能量E＝E n－E m(下一节将学到)，所以发射的光子的能量是不连续的，故氢原子只能产生特定波长的光，即氢原子产生的光谱是一系列不连续的谱线，故A、D错误，B正确．光谱是不连续的，与亮度无关，故C错误．答案：B8．(多选)关于巴耳末公式，下列说法正确的是()A．巴耳末依据原子的核式结构理论总结出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式准确反映了氢原子光谱在可见光区的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的解析：巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据原子的核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光，由此可知C、D正确．答案：CD9．[2019·湖南岳阳模拟]关于巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，理解正确的是()A．式中n只能取整数，R称为巴耳末常量B．巴耳末系的4条谱线位于红外区C．在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短D．巴耳末系的4条谱线是氢原子从n＝2的能级向n＝3、4、5、6能级跃迁时辐射产生的解析：巴耳末公式中n为量子数，不可以取任意值，只能取整数，且n≥3，式中R叫做里德伯常量，故A错误；巴耳末系的4条谱线位于可见光区，故B错误；根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，可知n值越大，对应的波长λ越短，故C正确；公式只适用于氢原子从n≥3的能级向n＝2的能级跃迁时发出的光谱，故D错误．答案：C10．(多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确的有()A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线C．明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的E．每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质解析：明线光谱中的明线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明各种元素吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的明线光谱中的一条明线相对应，A 、D 正确，每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质，E 正确．答案：ADE能力达标11.可见光的波长范围为400～700 nm ，根据巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，当n 取何值时氢原子所发出的光用肉眼能直接观察到？(R ＝1.10×107 m －1)解析：把波长等于400 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝6.7，把波长等于700 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝2.9，而n 只能取整数，所以n ＝3,4,5,6时氢原子发出的光用肉眼直接观察的到．答案：3,4,5,612．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R (132－1n 2)(n ＝4,5,6，…)，R ＝1.10×107 m－1.已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域．(1)n ＝6时，对应的波长为多少？(2)帕邢系的氢原子光谱谱线对应的波在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？解析：(1)根据帕邢系公式1λ＝R (132－1n 2)当n ＝6时，有λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/sν＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ≈2.75×1014 Hz. 答案：(1)1.09×10－6 m(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz13．在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2条谱线所对应的n .(1)它们的波长各是多少？(2)其中波长最长的光对应的光子能量是多少？(3)氢原子光谱有什么特点？解析：(1)设当n＝3,4时，氢原子发光所对应的波长分别为λ1、λ2，由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5…)知当n＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m－1，解得λ1＝6.5×10－7 m当n＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142) m－1，解得λ2＝4.8×10－7 m.(2)当n＝3时，对应着氢原子巴耳末系中的波长最长，即为λ1，因此ε1＝h cλ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J＝3.06×10－19 J.(3)除巴耳末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式，即1λ＝R(1a2－1n2)，其中a分别为1,3,4…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．答案：(1)6.5×10－7 m 4.8×10－7 m(2)3.06×10－19 J(3)由一系列线系组成的不连续的线状谱。
高中物理第十八章原子结构4玻尔的原子模型素材选修3-5讲解
4玻尔的原子模型简介玻尔出生在哥本哈根的一个教授家庭，1911年获哥本哈根大学博士学位。
1912年3-7月曾在卢瑟福的实验室进修，在这期间孕育了他的原子理论。
玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量，来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难，假定原子只能通过分立的能量子来改变它的能量，即原子只能处在分立的定态之中，而且最低的定态就是原子的正常态。
接着他在友人汉森的启发下从光谱线的组合定律达到定态跃迁的概念，他在1913年7、9和11月发表了长篇论文《论原子构造和分子构造》的三个部分。
提出简史20世纪初期，德国物理学家普朗克为解释黑体辐射现象，提出了量子论，揭开了量子物理学的序幕。
19世纪末，瑞士数学教师巴耳末将氢原子的谱线表示成巴耳末公式，瑞典物理学家里德伯总结出更为普遍的光谱线公式里德伯公式。
然而巴耳末公式和里德伯公式都是经验公式，人们并不了解它们的物理含义。
1911年，英国物理学家卢瑟福根据1910年进行的α粒子散射实验，提出了原子结构的行星模型。
在这个模型里，电子像太阳系的行星围绕太阳转一样围绕着原子核旋转。
但是根据经典电磁理论，这样的电子会发射出电磁辐射，损失能量，以至瞬间坍缩到原子核里。
这与实际情况不符，卢瑟福无法解释这个矛盾。
1912年，正在英国曼彻斯特大学工作的玻尔将一份被后人称作《卢瑟福备忘录》的论文提纲提交给他的导师卢瑟福。
在这份提纲中，玻尔在行星模型的基础上引入了普朗克的量子概念，认为原子中的电子处在一系列分立的稳态上。
回到丹麦后玻尔急于将这些思想整理成论文，可是进展不大。
1913年2月4日前后的某一天，玻尔的同事汉森拜访他，提到了1885年瑞士数学教师巴耳末的工作以及巴耳末公式，玻尔顿时受到启发。
后来他回忆到“就在我看到巴耳末公式的那一瞬间，突然一切都清楚了，”“就像是七巧板游戏中的最后一块。
”这件事被称为玻尔的“二月转变”。
1913年7月、9月、11月，经由卢瑟福推荐，《哲学杂志》接连刊载了玻尔的三篇论文，标志着玻尔模型正式提出。
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高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 第十八章 原 子 结 构 单 元 测 试 【说明】 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。请将第Ⅰ卷的答案填入答题栏内，第Ⅱ卷可在各题的相应位置直接作答。 第Ⅰ卷 (选择题，共60分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分) 1．在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列说法正确的( ) A．α粒子一直受到金原子核的斥力作用 B．α粒子的动能不断减小 C．α粒子的电势能不断增大 D．α粒子发生散射，是与电子碰撞的结果 2．玻尔的原子核模型解释原子的下列问题时，和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是( ) A．电子绕核运动的向心力，就是电子与核间的静电引力 B．电子只能在一些不连续的轨道上运动 C．电子在不同轨道上运动的能量不同 D．电子在不同轨道上运动时，静电引力不同 3．关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是( ) A．证明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元 B．提出了电荷分布的量子化观念 C．证明了电子在原子核外绕核转动 D．为电子质量的最终获得做出了突出贡献 4．在燃烧的酒精灯芯上放上少许食盐，用摄谱仪得到的光谱应为( ) A．钠的发射光谱 B．钠的吸收光谱 C．钠的连续光谱 D．钠的线状光谱 5．(2008·广东高考)有关氢原子光谱的说法正确的是( ) A．氢原子的发射光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 图1 6．(2009·广州测试)氢原子的能级图如图1所示，一群氢原子处于n＝3的激发态，这群氢原子辐射出的光子的能量可能是( ) A．13.6 eV B．12.09 eV C．10.2 eV D．1.89 eV 7．现有k个氢原子被激发到量子数为3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(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.k2 B．k C.3k2 D．2k 8．在氢原子光谱中，可见光区域中有14条，其中有4条属于巴耳末系，其颜色为一条红色，一条蓝色，两条紫色．它们分别是从n＝3、4、5、6能级向n＝2能级跃迁时产生的，则( ) A．红色光谱线是氢原子从n＝6能级到n＝2能级跃迁时产生的 B．紫色光谱线是氢原子从n＝6或n＝5能级向n＝2能级跃迁时产生的 C．若从n＝6能级跃迁到n＝1能级将产生红外线 D．若从n＝6能级跃迁到n＝2能级所辐射的光子不能使某金属产生光电效应，则从n＝6能级向n＝3能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属产生光电效应
图2 9．一个放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22×10－7 m，已知氢原子的能级示意图如图2所示，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.60×10－19 C，则该谱线所对应的氢原子的能级跃迁是(取三位有效数字)( ) A．从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级 B．从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级 C．从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级 D．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级 10．(2009·茂名模拟)按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．当一个氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是( ) A．氢原子系统的电势能增加，电子的动能增加 B．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小 C．氢原子可能辐射6种不同波长的光 D．氢原子可能辐射3种不同波长的光 11．氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级放出光子的频率为ν，则它从基态跃迁到n＝4的能级吸收的光子频率为( ) A.49ν B.34ν
C.2516ν D.274ν
图3 12．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图3所示为μ氢原子的能级图．假定用动能为E的电子束照射容器中大量处于n＝1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E的取值正确的是( ) A．E＝158.1 eV B．E＞158.1 eV C．2371.5 eV＜E＜2428.4 eV D．只能等于2371.5 eV
第Ⅱ卷 (非选择题，共40分) 二、计算题(本题包括4小题，共40分．解答题应写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位)
图4 13．(8分)如图4所示是氢原子的能级图． (1)有一群氢原子处于量子数n＝4的激发态，在图上用箭头标出这些氢原子发出的光谱线中属于巴耳末线系的光谱线． (2)计算发出的所有光谱线中波长最长的一条的波长． (已知静电常量k＝9.0×109 N·m2/C2，h＝6.63×10－34J·s，e＝1.6×10－19 C) 图5 14．(9分)如图5所示为氢原子能级示意图，现有动能是E(eV)的某个粒子与处在基态的一个氢原子在同一直线上相向运动，并发生碰撞．已知碰撞前粒子的动量和氢原子的动量大小相等．碰撞后氢原子受激发跃迁到n＝5的能级．(粒子的质量m与氢原子的质量mH之比为k)求： (1)碰前氢原子的动能； (2)若有一群氢原子处在n＝5的能级，会辐射出几种频率的光？其中频率最高的光子能量多大？
15．(11分)用α粒子和质子分别做散射实验，它们跟金原子核的最近距离分别为d1和d2. (1)如果α粒子和质子都由静止开始经相同的电压加速后做实验，则d1∶d2为多少？ (2)如果α粒子和质子具有相同的动量值，则d1∶d2又为多少？(已知带电粒子在点电荷
电场中的电势能表达式为Ep＝kq1q2r) 图6 16．(12分)美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子电量．油滴实验的原理如图6所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况．两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力． (1)调节两金属板间的电势差U，当U＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动，求该油滴所带的电荷量． (2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U＝U1时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带的电荷量．
详解答案 1.A 2．选B 选项A、C、D的内容卢瑟福的核式结构学说也有提及，而玻尔在他的基础上引入了量子学说，假设电子位于不连续的轨道上． 3．选BD 该实验第一次测定了电子的电荷量．由电子的比荷就可确定电子的质量，D正确．因带电体的电荷量均为某一个电量值(电子电荷量)的整数倍，故提出了电荷分布的量子化概念，B正确． 4．选AD 该光谱为钠蒸汽的发射光谱，也是钠原子的特征光谱，必然为线状光谱，A、D正确． 5．选BC 原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于氢原子的能级是分立的，所以氢原子的发射光谱不是连续谱；原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢原子只能发出特定频率的光．综上所述，选项A、D错，B、C对． 6．选BCD 从n＝3到n＝2，－1.51－(－3.4)＝1.89 (eV)，D对． 从n＝3到n＝1，－1.51－(－13.6)＝12.09 (eV)，B对．从n＝2到n＝1，－3.4－(－13.6)＝10.2 (eV)，C对． 7．选C 处在量子数为3的k个氢原子跃迁到量子数为2和量子数为1的氢原子个数
各为k2，而处于量子数为2的k2个氢原子还会向量子数为1的基态跃迁，故发出光子总数为32k.
8．选B 其能级跃迁图如图所示，由图可以看出n＝6到n＝2的能量最大则应为紫光，A错．n＝5到n＝2是其次最值，故也应为紫光，因此B正确．从n＝6到n＝1的能级差大于n＝6到n＝2能级差，故将产生紫外线，C错．从n＝6到n＝2跃迁辐射的光子不能使该金属发生光电效应，则其他的就更不能使该金属发生光电效应，因此D错． 9．选D 波长为1.22×10－7 m的光子能量E＝hcλ＝6.63×10－34×3×1081.22×10－7 J≈1.63×10－18 J≈10.2 eV，从图中给出的氢原子能级图可以看出，这条谱线是氢原子从n＝2的能级跃迁
到n＝1的能级的过程中释放的，故D项正确． 10．选D 氢原子从能级4向低能级跃迁的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，A、B选项错误．由于只有一个氢原子，若从能级4跃迁到能级3再跃迁到能级2再跃迁到基态，此时发出光子最多，会发出3种光子，C选项错误，D选项正确． 11．选D 氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级，
hν＝E3－E2＝E19－E14＝－536E1 ①
则从基态跃迁到n＝4的能级，吸收光子能量 hν′＝E4－E1＝E116－E1＝－1516E1 ②
由①②得ν′＝274ν，选项D正确．
12．选C 因为μ氢原子吸收能量后至多发出6种不同频率的光，所以μ氢原子被激发到n＝4的激发态，因此有2371.5 eV＜E＜2428.4 eV，即C选项正确． 13.
解析：(1)从4→2和从3-2跃迁发出的光子属于巴耳末线系，如图所示． (2)原子由n=4的激发态跃迁到n=3的激发态发出光子的波长最长． h=E4-E3 λ== m=1.88×10-6 m 答案：(1)见解析图 (2)1.88×10-6 m 14．解析：(1)设v和vH分别表示粒子和氢原子的速率，由题意可知：mv－mHvH＝0
EH＝12mHv2H＝kE (2)辐射出光子的频率种数 N＝C2n＝C25＝10 频率最高的光子能量 ΔE＝E5－E1＝－0.54 eV－(－13.6) eV＝13.06 eV
答案：(1)kE (2)13.06 eV 15．解析：(1)α粒子或质子在向金原子核靠近时，动能向电势能转化，相距最近时，动
能为0，电势能Ep＝kq·q′r 则Ekα＝U·qα ① EkH＝U·qH ②
Ekα＝kq·qαd1 ③
EkH＝kq·qHd2 ④