2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性第3節(jié)　原子的核式結(jié)構(gòu)模型含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性第3節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力1.知道陰極射線是由電子組成的，電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。2.知道電荷是量子化的，即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。3.了解α粒子散射實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。4.知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。5.知道原子和原子核大小的數(shù)量級(jí)，原子核的電荷數(shù)。1.科學(xué)思維通過實(shí)驗(yàn)，建立原子模型。2.關(guān)鍵能力實(shí)驗(yàn)探究和模型構(gòu)建能力。一、電子的發(fā)現(xiàn)1.陰極射線：陰極發(fā)出的一種射線。它能使對(duì)著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光。2.湯姆孫的探究根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶負(fù)電(選填“正電”或“負(fù)電”)的粒子流，并求出了這種粒子的比荷。組成陰極射線的粒子被稱為電子。3.密立根實(shí)驗(yàn)：電子電荷的精確測(cè)定是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”做出的。目前公認(rèn)的電子電荷的值為e＝1.6×10－19__C(保留2位有效數(shù)字)。4.電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍。5.電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31kg(保留2位有效數(shù)字)，質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為eq\f(mp,me)＝1__836。二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1.湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”，如圖所示。2.α粒子散射實(shí)驗(yàn)(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置由α粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成，實(shí)驗(yàn)時(shí)從α粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于真空中。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)；②少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，它們幾乎被“撞了回來(lái)”。(3)實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型。3.核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。三、原子核的電荷與尺度1.原子核的電荷數(shù)：各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內(nèi)的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來(lái)排列的。2.原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)。3.原子核的大?。河煤税霃矫枋龊说拇笮?。一般的原子核，實(shí)驗(yàn)確定的核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，而整個(gè)原子半徑的數(shù)量級(jí)是10－10m，兩者相差十萬(wàn)倍之多。【判一判】(1)α粒子帶有一個(gè)單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的2倍。(×)(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫的棗糕式原子模型。(×)(3)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為原子中帶正電的部分體積很小，電子在正電體外面運(yùn)動(dòng)。(√)(4)原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù)。(×)(5)對(duì)于一般的原子，由于原子核很小，所以內(nèi)部十分空曠。(√)

探究1陰極射線的性質(zhì)■情境導(dǎo)入如圖所示，接通真空管(又稱陰極射線管)的電源，將條形磁鐵的一個(gè)磁極靠近射線管，觀察陰極射線是否偏轉(zhuǎn)，向什么方向偏轉(zhuǎn)；把另一個(gè)磁極靠近射線管，觀察射線的偏轉(zhuǎn)情況。你認(rèn)為射線的偏轉(zhuǎn)是什么原因造成的？你能通過射線偏轉(zhuǎn)的情況來(lái)確定射線粒子流攜帶的是哪種電荷嗎？答案運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力。根據(jù)左手定則，結(jié)合磁場(chǎng)方向、粒子運(yùn)動(dòng)方向，可以判斷出射線粒子流攜帶的電荷是正電荷還是負(fù)電荷?！鰵w納拓展1.陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法(1)方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場(chǎng)，通過打在熒光屏上的亮點(diǎn)位置的變化和電場(chǎng)的情況確定帶電的性質(zhì)。(2)方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場(chǎng)，根據(jù)亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì)。2.陰極射線的本質(zhì)陰極射線的本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流，湯姆孫把這種粒子命名為“電子”。3.帶電粒子比荷的測(cè)定方法(1)利用磁偏轉(zhuǎn)測(cè)量①讓帶電粒子通過相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)(如圖甲)，讓其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡，即F洛＝F電(qvB＝qE)，得到粒子的運(yùn)動(dòng)速度v＝eq\f(E,B)。甲②撤去勻強(qiáng)電場(chǎng)(如圖乙)，保留勻強(qiáng)磁場(chǎng)，讓帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，即qvB＝meq\f(v2,r)，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識(shí)求出其半徑r。乙③由以上兩式確定帶電粒子的比荷表達(dá)式：eq\f(q,m)＝eq\f(E,B2r)。(2)利用電偏轉(zhuǎn)測(cè)量帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向的偏轉(zhuǎn)距離y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU,md)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v)))eq\s\up12(2)，故eq\f(q,m)＝eq\f(2ydv2,UL2)，所以在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，U、d、L已知時(shí)，只需測(cè)量v和y即可。4.電子電荷量的精確測(cè)定是密立根通過“油滴實(shí)驗(yàn)”測(cè)定的，密立根實(shí)驗(yàn)的重要意義是發(fā)現(xiàn)電荷量是量子化的，即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。【例1】一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡下偏，如圖所示。則()A.導(dǎo)線中的電流由A流向BB.導(dǎo)線中的電流由B流向AC.若要使電子束的徑跡向上偏，可以通過改變AB中電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)D.電子束的徑跡與AB中電流的方向無(wú)關(guān)答案B解析在陰極射線管中射出的陰極射線是帶負(fù)電的電子流，在導(dǎo)線AB形成的磁場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知磁場(chǎng)是垂直紙面向里的，根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線AB中的電流是由B流向A的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；通過改變AB中的電流方向可以改變磁場(chǎng)方向從而使陰極射線的受力方向向上，使電子束的徑跡向上偏，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由此可知電子束的徑跡與AB中的電流方向即AB形成的磁場(chǎng)方向有關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！踞槍?duì)訓(xùn)練1】在再現(xiàn)湯姆孫測(cè)陰極射線比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C出來(lái)的陰極射線經(jīng)過A、B間的電場(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度為L(zhǎng)的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)光斑。若在D、G間加上方向向上、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，陰極射線將向下偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場(chǎng)區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問題：(1)說明陰極射線的電性；(2)說明圖中磁場(chǎng)沿什么方向；(3)根據(jù)L、E、B和θ，求出陰極射線的比荷。答案(1)負(fù)電(2)垂直紙面向外(3)eq\f(Esinθ,B2L)解析(1)由于陰極射線在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，因此陰極射線受電場(chǎng)力方向向下，又由于勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向上，則電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反，所以陰極射線帶負(fù)電。(2)由于所加磁場(chǎng)使陰極射線受到向上的洛倫茲力，而與電場(chǎng)力平衡，由左手定則得磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外。(3)設(shè)此射線帶電荷量為q，質(zhì)量為m，當(dāng)射線在D、G間做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有qE＝qvB。當(dāng)射線在D、G間的磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，如圖所示，有qvB＝eq\f(mv2,r)。同時(shí)又有L＝rsinθ，解得eq\f(q,m)＝eq\f(Esinθ,B2L)。探究2α粒子散射實(shí)驗(yàn)■情境導(dǎo)入如圖所示為1909年英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福及蓋革進(jìn)行α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置，閱讀課本，回答以下問題：(1)實(shí)驗(yàn)裝置中各部件的作用是什么？實(shí)驗(yàn)過程是怎樣的？(2)少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的原因是什么？答案(1)①α粒子源：把放射性元素釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能的α粒子。②帶熒光屏的放大鏡：觀察α粒子打在熒光屏上發(fā)出的微弱閃光。實(shí)驗(yàn)過程：α粒子經(jīng)過一條細(xì)通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對(duì)α粒子有庫(kù)侖力的作用，一些α粒子會(huì)改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)方向。帶有放大鏡的熒光屏可以沿題圖中虛線轉(zhuǎn)動(dòng)，以統(tǒng)計(jì)向不同方向散射的α粒子的數(shù)目。(2)α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電的部分的排斥力發(fā)生了大角度散射?！鰵w納拓展1.湯姆孫的原子模型不能解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)的現(xiàn)象(1)α粒子在穿過原子之間時(shí)，所受周圍的正、負(fù)電荷作用的庫(kù)侖力是平衡的，α粒子不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)α粒子正對(duì)著電子射來(lái)，質(zhì)量遠(yuǎn)小于α粒子的電子不可能使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，更不可能使它反彈。2.對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋(1)當(dāng)α粒子穿過原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無(wú)遮無(wú)擋，運(yùn)動(dòng)方向改變很小，因?yàn)樵雍撕苄。越^大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)只有當(dāng)α粒子十分接近原子核穿過時(shí)，才受到很大的庫(kù)侖力作用，偏轉(zhuǎn)角才很大，而這種機(jī)會(huì)很少。(3)如果α粒子正對(duì)著原子核射來(lái)，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°，這種機(jī)會(huì)極少?！纠?】如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是()A.該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B.該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C.α粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)答案A解析α粒子散射實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是：絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的角度偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°，被反彈回來(lái))，該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)，A正確；通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯(cuò)誤；發(fā)生α粒子偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，主要是由于α粒子和原子核發(fā)生碰撞的結(jié)果，C錯(cuò)誤；絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的角度偏轉(zhuǎn)，D錯(cuò)誤?！踞槍?duì)訓(xùn)練2】(2021·安徽黃山市高二期末)關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)的下列說法中正確的是()A.在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至被彈回接近180°B.使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來(lái)自帶負(fù)電的核外電子C．實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)核，它占有原子體積的絕大部分D.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷及全部質(zhì)量答案A解析α粒子散射實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是：絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，甚至有些接近180°，故A正確；使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的原因是受到原子核的斥力比較大，故B錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子的正中心有一個(gè)極小的核(原子核)，它占有原子體積的極小部分，故C錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子中心的原子核帶有原子的全部正電荷及幾乎全部的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。探究3原子的核式結(jié)構(gòu)模型【例3】(2021·天津靜海一中月考)盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說可以解決的問題是()A.結(jié)合經(jīng)典電磁理論，解釋原子的穩(wěn)定性B.用α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算原子核的大小C.盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子D.盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的答案B解析盧瑟福的模型在經(jīng)典電磁理論下完全是不穩(wěn)定的，電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)輻射電磁波損失能量，A錯(cuò)誤；影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是帶正電的原子核，而絕大多數(shù)的α粒子穿過原子時(shí)離核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒有改變，只有極少數(shù)α粒子可能與核十分接近，受到較大的庫(kù)侖斥力，才會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，可以估算出原子核的半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，B正確；α粒子散射實(shí)驗(yàn)不能證實(shí)在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子，也不能證實(shí)原子核由質(zhì)子與中子組成，C、D錯(cuò)誤?！踞槍?duì)訓(xùn)練3】根據(jù)盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)理論，下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是()A．原子中絕大部分是空的，原子核很小B．電子在核外運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力提供向心力C．原子的全部正電荷都集中在原子核里D．原子核的直徑大約為10－10m答案D解析盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果否定了湯姆孫的原子模型，提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，并估算出原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，原子半徑的數(shù)量級(jí)為10－10m，原子半徑是原子核半徑的十萬(wàn)倍，所以原子內(nèi)部是十分“空曠”的，核外帶負(fù)電的電子由于受到帶正電的原子核的吸引而繞核旋轉(zhuǎn)，所以A、B、C正確，D錯(cuò)誤。1.(陰極射線性質(zhì)的理解)關(guān)于陰極射線，下列說法正確的是()A.陰極射線就是稀薄氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象B.陰極射線是在真空管內(nèi)由正極發(fā)出的電子流C.陰極射線是由德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦命名的D.陰極射線的比荷比質(zhì)子的比荷小答案C解析陰極射線是在真空管中由負(fù)極發(fā)出的電子流，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；最早由德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦在1876年提出并命名為陰極射線，故選項(xiàng)C正確；陰極射線本質(zhì)是電子流，由于電子的質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量小的多，故其比荷比質(zhì)子比荷大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(α粒子散射實(shí)驗(yàn))(2021·福建泉州市高二期末)在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A.原子中存在著帶負(fù)電的電子B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上D.原子中的質(zhì)量均勻分布在整個(gè)原子范圍內(nèi)答案C解析原子中存在著帶負(fù)電的電子，是湯姆孫發(fā)現(xiàn)的，與α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；正電荷在原子中不是均勻分布的，故B錯(cuò)誤；α粒子和電子之間有相互作用力，它們接近時(shí)就有庫(kù)侖引力作用，但由于電子的質(zhì)量只有α粒子質(zhì)量的七千分之一，α粒子與電子碰撞就像一顆子彈與一個(gè)灰塵碰撞一樣，α粒子質(zhì)量大，其運(yùn)動(dòng)方向幾乎不改變。α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)說明三點(diǎn)：一是原子內(nèi)有一質(zhì)量很大的粒子存在；二是這一粒子帶有較大的正電荷；三是這一粒子的體積很小，故C正確，D錯(cuò)誤。3.(原子核式結(jié)構(gòu)模型)(2021·防城港市防城中學(xué)高二月考)盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的根據(jù)是在用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)α粒子()A.全部穿過或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)B.全部發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)C.絕大多數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回D.絕大多數(shù)穿過不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至極少數(shù)被彈回答案D解析盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的根據(jù)是在用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)α粒子絕大多數(shù)穿過不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，有的偏轉(zhuǎn)超過90°，甚至極少數(shù)被彈回。故選項(xiàng)D正確。課時(shí)定時(shí)訓(xùn)練(限時(shí)20分鐘)1.用α粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)，α粒子發(fā)生散射，實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至被彈回。下列說法正確的是()A.使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來(lái)自帶正電的金原子核及核外電子，當(dāng)α粒子接近金原子核時(shí)是核的排斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；當(dāng)α粒子接近電子時(shí)，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)B.實(shí)驗(yàn)表明原子中的正電荷均勻分布在原子內(nèi)C.實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分D.實(shí)驗(yàn)證明湯姆孫提出的原子“棗糕模型”是正確的答案C解析造成α粒子散射角度大的原因是α粒子受到的原子核的斥力比較大，而不是電子的吸引力，故A錯(cuò)誤；絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的角度偏轉(zhuǎn)，表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分，且原子的正電荷和幾乎的全部質(zhì)量都集中在這個(gè)原子核上，而不是均勻分布在原子內(nèi)，故C正確，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)證明湯姆孫提出的原子“棗糕模型”是錯(cuò)誤的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(2021·貴州思南中學(xué)高二期末)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)α粒子距原子核最近時(shí)，其()A.動(dòng)能最小B.電勢(shì)能最小C.所受原子核的斥力最小D.與金原子組成的系統(tǒng)的能量最小答案A解析當(dāng)α粒子靠近原子核過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，故α粒子距原子核最近時(shí)動(dòng)能最小，電勢(shì)能最大，斥力最大，系統(tǒng)能量不變，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。3．(2021·山東日照市高二期中)在盧瑟福進(jìn)行的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是()A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)B．有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)C．原子的中心有一個(gè)很小的核D．比較多的α粒子幾乎都被撞了回來(lái)答案B解析在盧瑟福進(jìn)行的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，有少數(shù)α粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，有極少數(shù)的偏轉(zhuǎn)超過90°，甚至有的被反向彈回，則選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤。4.(2021·廣東仲元中學(xué)月考)關(guān)于盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A.大多數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)B.α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是與電子發(fā)生碰撞C.穿過金箔過程中，遠(yuǎn)離金原子核的α粒子電勢(shì)能減小D.α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫關(guān)于原子的結(jié)構(gòu)模型是正確的答案C解析根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象，極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是原子核對(duì)它有斥力的作用，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；遠(yuǎn)離金原子核的α粒子受到庫(kù)侖力，庫(kù)侖力做正功，它的電勢(shì)能減小，故選項(xiàng)C正確；散射實(shí)驗(yàn)證明湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型(棗糕模型)是錯(cuò)誤的，如果按照“棗糕模型”，不可能出現(xiàn)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，故D錯(cuò)誤。5.(2021·廣西梧州市月考)下列關(guān)于盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的描述，正確的是()A.實(shí)驗(yàn)中只有少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生很小角度的偏轉(zhuǎn)B.該實(shí)驗(yàn)證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C.該實(shí)驗(yàn)證明了原子的全部正電荷都集中在一個(gè)很小的核里D.該實(shí)驗(yàn)證明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)答案C解析實(shí)驗(yàn)中只有少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)，所以A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)無(wú)法證明原子核是由質(zhì)子和中子組成的，所以B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)證明了原子的全部正電荷都集中在一個(gè)很小的核里，所以C正確；該實(shí)驗(yàn)不能證明原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)，所以D錯(cuò)誤。6．如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是()A．若在D1、D2之間不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)打到最右端的P2點(diǎn)B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D．若在D1、D2之間加上垂直紙面向里的磁場(chǎng)，則陰極射線不偏轉(zhuǎn)答案C解析實(shí)驗(yàn)證明，陰極射線是電子流，它在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)偏向帶正電的極板一側(cè)，可知選項(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤；加上磁場(chǎng)時(shí)，電子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因而選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，電子所受的重力可以忽略不計(jì)，因而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。7.密立根油滴實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正、負(fù)極相接，板間距離為d，板間電壓為U，形成豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴。通過顯微鏡可找到懸浮不動(dòng)的油滴，若此懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A.懸浮油滴帶正電B.懸浮油滴的電荷量為eq\f(mg,U)C.增大場(chǎng)強(qiáng)，懸浮油滴將向上運(yùn)動(dòng)D.油滴的電荷量不一定是電子電荷量的整數(shù)倍答案C解析帶電油滴在兩板間靜止時(shí)，電場(chǎng)力向上，應(yīng)帶負(fù)電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；懸浮不動(dòng)時(shí)油滴受力平衡，qE＝mg，即qeq\f(U,d)＝mg，所以q＝eq\f(mgd,U)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)E變大時(shí)，qE變大，合力向上，油滴將向上運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)正確；任何帶電物體的電荷量都是電子電荷量的整數(shù)倍，D項(xiàng)錯(cuò)誤。第4節(jié)氫原子光譜和玻爾的原子模型[學(xué)習(xí)目標(biāo)要求]1.了解光譜、連續(xù)譜和線狀譜等概念。2.知道氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。3.知道經(jīng)典物理學(xué)的困難在于無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜分立特性。4.知道玻爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容。5.了解能級(jí)、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念。6.能用玻爾原子理論簡(jiǎn)單解釋氫原子模型。7.了解玻爾模型的不足之處及其原因。一、光譜1.定義：用棱鏡或光柵可以把物質(zhì)發(fā)出的光按波長(zhǎng)(頻率)展開，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。2.分類(1)線狀譜：光譜是一條條的亮線。(2)連續(xù)譜：光譜是連在一起的光帶。3.特征譜線：氣體中中性原子的發(fā)光光譜都是線狀譜，說明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光，不同原子的亮線位置不同，說明不同原子的發(fā)光頻率不一樣，光譜中的亮線稱為原子的特征譜線。4.應(yīng)用：利用原子的特征譜線，可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法稱為光譜分析，它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達(dá)到10－13kg時(shí)就可以被檢測(cè)到?！九幸慌小?1)氣體中中性原子的發(fā)光光譜都是線狀譜，并且只能發(fā)出幾個(gè)特定的頻率。(√)(2)可以利用光譜分析來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分。(√)(3)太陽(yáng)光譜是連續(xù)譜，氫光譜是線狀譜。(×)二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.氫原子光譜的特點(diǎn)：光譜的結(jié)果顯示氫原子只能發(fā)出一系列特定波長(zhǎng)的光。2.巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5…)式中R∞叫作里德伯常量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的值為R∞＝1.10×107m－1。3.巴耳末公式的意義：以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀光譜，即輻射波長(zhǎng)的分立特征。三、玻爾原子理論的基本假設(shè)1.軌道量子化(1)原子中的電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。(2)電子運(yùn)行軌道的半徑不是任意的，也就是說電子的軌道是B(A.連續(xù)變化B.量子化)的。(3)電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。2.定態(tài)(1)當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫作能級(jí)。(2)原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)。3.躍遷：當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em，m＜n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子(h是普朗克常量)，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝En－Em，這個(gè)式子稱為頻率條件，又稱輻射條件。反之，當(dāng)電子吸收光子時(shí)會(huì)從能量較低的定態(tài)軌道躍遷到能量較高的定態(tài)軌道，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定。四、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋1.解釋氫原子光譜的不連續(xù)性：原子從較高的能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，由于原子的能級(jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。2.解釋不同原子具有不同的特征譜線：由于不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級(jí)各不相同，因此輻射(或吸收)的光子頻率也不相同。探究1光譜和光譜分析1.光譜的分類2.太陽(yáng)光譜(1)太陽(yáng)光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸收光譜。(2)對(duì)太陽(yáng)光譜的解釋：陽(yáng)光中含有各種顏色的光，但當(dāng)陽(yáng)光透過太陽(yáng)的高層大氣射向地球時(shí)，太陽(yáng)高層大氣中含有的元素會(huì)吸收它自己特征譜線的光，然后再向四面八方發(fā)射出去，到達(dá)地球的這些譜線看起來(lái)就暗了，這就形成了明亮背景下的暗線。3.光譜分析(1)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，分析物質(zhì)的最低量達(dá)10－13kg。(2)應(yīng)用：a.發(fā)現(xiàn)新元素；b.鑒別物體的物質(zhì)成分。(3)用于光譜分析的光譜：線狀光譜和吸收光譜。【例1】下列關(guān)于光譜的說法正確的是()A.連續(xù)光譜就是由連續(xù)發(fā)光的物體產(chǎn)生的光譜，線狀譜是線狀光源產(chǎn)生的光譜B.通過對(duì)連續(xù)譜的光譜分析，可鑒定物質(zhì)成分C．連續(xù)光譜只包括某些特定波長(zhǎng)的光D.通過對(duì)線狀譜的明線光譜分析或?qū)ξ展庾V的暗線分析，可鑒定物質(zhì)成分答案D解析連續(xù)光譜是指光譜由連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光(一切單色光)組成的，而不是指光源是連續(xù)的。連續(xù)光譜是由熾熱固體、液體及高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生的，線狀譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的，由稀薄氣體或金屬蒸氣所發(fā)出的光產(chǎn)生的，而不是指光源是線狀光源，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；光譜分析是根據(jù)不同原子都有自己的特征譜線來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分的方法，連續(xù)譜含有一切波長(zhǎng)的光，不是原子的特征譜線，不能用來(lái)做光譜分析，而線狀譜和吸收光譜都是原子自身的特征譜線，所以可以用來(lái)做光譜分析，鑒定物質(zhì)成分，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度很高，在發(fā)現(xiàn)和鑒定元素上有著重大的意義，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確。探究2玻爾原子理論的基本假設(shè)1.軌道量子化(1)軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值。(2)氫原子的電子最小軌道半徑為r1＝0.053nm，其余軌道半徑滿足rn＝n2r1，式中n稱為量子數(shù)，對(duì)應(yīng)不同的軌道，只能取正整數(shù)。2.能量量子化(1)不同軌道對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運(yùn)動(dòng)，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的，原子在不同狀態(tài)有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。(2)基態(tài)：原子最低的能量狀態(tài)稱為基態(tài)，對(duì)應(yīng)的電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，氫原子基態(tài)能量E1＝－13.6eV。(3)激發(fā)態(tài)：較高的能量狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，對(duì)應(yīng)的電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)。氫原子各能級(jí)的關(guān)系為：En＝eq\f(1,n2)E1(E1＝－13.6eV，n＝1，2，3，…)。3.躍遷原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即高能級(jí)Eneq\o(,\s\up7(輻射光子hν＝En－Em),\s\do5(吸收光子hν＝En－Em))低能級(jí)Em(n＞m)?！纠?】(2021·河北唐山市一模)氫原子吸收一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論，下列判斷正確的是()A.電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑增大B.電子的動(dòng)能會(huì)增大C.氫原子的電勢(shì)能減小D.氫原子的能級(jí)減小答案A解析氫原子吸收一個(gè)光子后，由玻爾理論可知，由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑增大，電子的動(dòng)能減小，氫原子的電勢(shì)能增大，氫原子的能級(jí)增大。故選項(xiàng)A正確。【針對(duì)訓(xùn)練1】氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道的過程中()A.原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能增大B.原子要放出光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能減小C.原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能減小D.原子要吸收光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能增大答案D解析根據(jù)玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論，氫原子核外電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)能量較大，必須吸收一定能量的光子后，電子才能從離核較近的軌道躍遷到離核較遠(yuǎn)的軌道，故B錯(cuò)誤；氫原子核外電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，由原子核對(duì)電子的庫(kù)侖力提供向心力，即keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，又Ek＝eq\f(1,2)mv2，所以Ek＝eq\f(ke2,2r)，可知電子離核越遠(yuǎn)，即r越大時(shí)，電子的動(dòng)能越小，故A、C錯(cuò)誤；由r變大時(shí)，庫(kù)侖力對(duì)核外電子做負(fù)功，因此電勢(shì)能增大，故D正確。探究3能級(jí)和能級(jí)躍遷1.能級(jí)躍遷：處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)。所以一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為N＝eq\f(n（n－1）,2)＝Ceq\o\al(2,n)。2.光子的發(fā)射：原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)以光子的形式放出能量，發(fā)射光子的頻率由下式?jīng)Q定。hν＝En－Em(En、Em是始末兩個(gè)能級(jí)的能量且m＜n)能級(jí)差越大，放出光子的頻率就越高。3.使原子能級(jí)躍遷的兩種粒子——光子與實(shí)物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級(jí)的能量差，否則不被吸收；不存在激發(fā)到n能級(jí)時(shí)能量有余，而激發(fā)到n＋1能級(jí)時(shí)能量不足，還可激發(fā)到n能級(jí)的問題。(2)原子還可吸收外來(lái)實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級(jí)的能量差值(E＝En－Em)，就可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷。4.電離：原子失去電子的過程叫電離。要使原子電離，外界必須對(duì)原子做功，所提供的最小能量叫作電離能，處于不同能量狀態(tài)的氫原子的電離能為－eq\f(E1,n2)。當(dāng)所提供的能量大于或等于電離能時(shí)，就能使原子電離。【例3】(2019·全國(guó)Ⅰ卷，14)氫原子能級(jí)示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為()A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV答案A解析因?yàn)榭梢姽夤庾拥哪芰糠秶?.63eV～3.10eV，所以氫原子至少要被激發(fā)到n＝3能級(jí)，要給氫原子提供的能量最少為E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，即選項(xiàng)A正確。【針對(duì)訓(xùn)練2】(2021·江蘇木瀆中學(xué)月考)如圖所示是氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)有大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷，所輻射的光子中，只有一種能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。以下判斷不正確的是()A.這些氫原子最多可輻射6種不同頻率的光子B.這些氫原子輻射出光子后核外電子的動(dòng)能將減小C.若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝5躍遷到基態(tài)，輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)D.若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝4躍遷到n＝3，輻射出的光子一定不能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)答案B解析根據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6知，這些氫原子可能輻射出6種不同頻率的光子，故A正確；氫原子放出光子后，從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，電子的軌道半徑減小，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)得，電子動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)keq\f(e2,r)，可知?jiǎng)幽茉龃?，故B錯(cuò)誤；由題意可知，只有一種輻射的光子能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)即為4→1，若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝5躍遷到基態(tài)，輻射出的光子能量大于4→1的光子能量，氫原子從激發(fā)態(tài)n＝4躍遷到n＝3，輻射出的光子小于4→1的光子能量，由光電效應(yīng)方程可知，若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝5躍遷到基態(tài)，輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝4躍遷到n＝3，輻射出的光子一定不能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，故C、D正確。1.(光譜和光譜分析)關(guān)于線狀譜，下列說法正確的是()A.每種原子處在不同溫度下發(fā)光的線狀譜不同B.每種原子處在不同的物質(zhì)中的線狀譜不同C.每種原子在任何條件下發(fā)光的線狀譜都相同D.兩種不同的原子發(fā)光的線狀譜可能相同答案C解析每種原子都有自己的結(jié)構(gòu)，只能發(fā)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的自己的特征譜線，不會(huì)因溫度、所處物質(zhì)不同而改變，選項(xiàng)C正確。2.(玻爾原子理論的基本假設(shè))根據(jù)玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型，原子中電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑()A.可以取任意值B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值C.可以取不連續(xù)的任意值D.是一些不連續(xù)的特定值答案D解析按玻爾的原子理論：原子的能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)著電子不同的運(yùn)動(dòng)軌道，原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，其核外電子的可能軌道是分立的，且是特定的，故只有選項(xiàng)D正確。3.(能級(jí)和能級(jí)躍遷)(2021·山東德州市高二期中)如圖所示為氫原子的能級(jí)分布圖，已知可見光光子的能量在1.61eV～3.10eV范圍內(nèi)，由圖可知()A.基態(tài)氫原子吸收能量為10.3eV的光子能從n＝1能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)B.基態(tài)氫原子的電離能為13.6eVC.一群處于n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可輻射6種不同頻率的光子D.氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，輻射的光子不是可見光答案B解析根據(jù)玻爾理論可知，氫原子能級(jí)躍遷時(shí)，吸收的光子能量必須嚴(yán)格等于能級(jí)差，故A錯(cuò)誤；基態(tài)氫原子電離時(shí)的電離能為13.6eV，故B正確；一群處于n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可輻射Ceq\o\al(2,5)＝10，即有10種不同頻率的光子，故C錯(cuò)誤；氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，輻射的光子的能量為E＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，能量在可見光范圍內(nèi)，故D錯(cuò)誤。課時(shí)定時(shí)訓(xùn)練(限時(shí)35分鐘)1.利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，關(guān)于光譜分析，下列說法正確的是()A.利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分B.利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分C.高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D.同一種物質(zhì)的線狀譜與吸收光譜上的暗線，由于光譜的不同，它們沒有關(guān)系答案B解析高溫物體的光譜包括了各種頻率的光，與其組成成分無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；某種物質(zhì)發(fā)光的線狀譜中的明線是與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān)，通過這些亮線與原子的特征譜線對(duì)照，即可確定物質(zhì)的組成成分，選項(xiàng)B正確；高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光被吸收而形成暗線，這些暗線與所經(jīng)物質(zhì)有關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光，當(dāng)光通過這種物質(zhì)時(shí)它也會(huì)吸收這種頻率的光，因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對(duì)應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.由玻爾理論可知，下列說法中正確的是()A.電子繞核運(yùn)動(dòng)有加速度，就要向外輻射電磁波B.處于定態(tài)的原子，其電子做變速運(yùn)動(dòng)，但它并不向外輻射能量C.原子內(nèi)電子的可能軌道是連續(xù)的D.原子的軌道半徑越大，原子的能量越小答案B解析按照經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn)，電子繞核運(yùn)動(dòng)有加速度，一定會(huì)向外輻射電磁波，能量不斷減小，其軌道半徑連續(xù)變化，而這與客觀事實(shí)相矛盾，由玻爾假設(shè)可知選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確；原子軌道半徑越大，原子能量越大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)不包括()A.原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量B.原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C.電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射或吸收一定頻率的光子D.電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率答案D解析選項(xiàng)A、B、C三項(xiàng)都是玻爾提出來(lái)的假設(shè)，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級(jí)躍遷學(xué)說的提出，也就是“量子化”的概念。原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)不同的圓軌道相對(duì)應(yīng)，電子躍遷時(shí)輻射光子的頻率由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝Em－En，故選D。4.按照玻爾原子理論，下列表述正確的是()A.核外電子運(yùn)動(dòng)軌道半徑可取任意值B．氫原子中的電子離原子核越近，氫原子的能量越大C.電子躍遷時(shí)，輻射或吸收光子的能量由能級(jí)的能量差決定，即hν＝En－Em(m＜n)D.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程，可能輻射能量，也可能吸收能量答案C解析根據(jù)玻爾理論，核外電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是確定的值，而不是任意值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，能級(jí)越高，能量越大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由躍遷規(guī)律可知選項(xiàng)C正確；氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過程中，應(yīng)輻射能量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.對(duì)于巴耳末公式，下列說法正確的是()A.所有氫原子光譜的波長(zhǎng)都與巴耳末公式相對(duì)應(yīng)B.巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光的可見光部分的光的波長(zhǎng)C.巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光的一個(gè)線系的波長(zhǎng)，其中既有可見光，又有紫外光D.巴耳末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長(zhǎng)答案C解析巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中一個(gè)線系的波長(zhǎng)，不能描述氫原子發(fā)出的各種波長(zhǎng)，也不能描述其他原子的發(fā)光，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；巴耳末公式是由當(dāng)時(shí)已知的可見光中的部分譜線，總結(jié)出來(lái)的，但它適用于整個(gè)巴耳末線系，該線系包括可見光和紫外光，故B錯(cuò)誤，C正確。6．關(guān)于光譜和光譜分析，下列說法正確的是()A．太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜都是線狀譜B．煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜是線狀譜C．進(jìn)行光譜分析時(shí)，可以利用連續(xù)譜，不能用線狀譜D．觀察月亮光譜，可以確定月亮的化學(xué)組成答案B解析太陽(yáng)光譜是吸收光譜，白熾燈光譜是連續(xù)譜，A錯(cuò)誤；煤氣燈火焰中鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜是線狀譜，B正確；進(jìn)行光譜分析時(shí)，要利用原子的特征譜線即線狀譜，不能用連續(xù)譜，C錯(cuò)誤；由于月亮自身不會(huì)發(fā)光，只是反射了太陽(yáng)光，因此無(wú)法用光譜分析確定月亮的化學(xué)組成，D錯(cuò)誤。7.下列有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是()A.氫原子的吸收光譜是連續(xù)譜B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C.氫原子光譜說明氫原子能級(jí)是連續(xù)的D.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān)答案B解析由于氫原子的軌道是不連續(xù)的，而氫原子在不同的軌道上的能級(jí)符合公式En＝eq\f(1,n2)E1，故氫原子的能級(jí)是不連續(xù)的，即是分立的，故C錯(cuò)誤；當(dāng)氫原子從較高軌道第n能級(jí)躍遷到較低軌道第m能級(jí)時(shí)，發(fā)射的光子的能量為E＝En－Em＝eq\f(1,n2)E1－eq\f(1,m2)E1＝eq\f(m2－n2,n2m2)E1＝hν，顯然n、m的取值不同，發(fā)射光子的頻率就不同，故氫原子光譜線的頻率與氫原子能級(jí)的能量差有關(guān)，故D錯(cuò)誤；由于氫原子發(fā)射(或吸收)的光子的能量E＝En－Em＝eq\f(1,n2)E1－eq\f(1,m2)E1＝eq\f(m2－n2,n2m2)E1，所以發(fā)射(或吸收)的光子的能量值E是不連續(xù)的，只能是一些特殊頻率的譜線，故A錯(cuò)誤，B正確。8.用光子能量為E的光束照射容器中的氫氣，氫原子吸收光子后，能發(fā)射頻率為ν1、ν2、ν3的三種光子，且ν1＜ν2＜ν3。入射光束中光子的能量應(yīng)是()A.hν3 B.h(ν1＋ν3)C.h(ν2＋ν3) D.h(ν1＋ν2＋ν3)答案A解析氫原子吸收光子后發(fā)射三種頻率的光，可知?dú)湓佑苫鶓B(tài)躍遷到了第三能級(jí)，能級(jí)躍遷如圖所示，由圖可知該氫原子吸收的能量為hν3或h(ν1＋ν2)。故A正確。9.(2021·山東昌樂一中期末)可見光的光子能量如下表所示，玻爾的氫原子能級(jí)圖如圖所示，則關(guān)于氫原子能級(jí)躍遷的說法正確的是()色光紅橙黃綠藍(lán)—靛紫光子能量范圍(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10A.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子的能量是連續(xù)的B.處于n＝2能級(jí)的氫原子可以吸收紅光發(fā)生電離C.從n＝3的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紅外線D.大量氫原子從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出兩種頻率的可見光答案D解析氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，是分立的，A錯(cuò)誤；處于n＝2能級(jí)的氫原子至少吸收3.4eV的能量才能電離，而紅光的能量較小，不符合要求，B錯(cuò)誤；從n＝3的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)，釋放的能量為1.89eV，該能量在紅光能量范圍內(nèi)，所以輻射的是紅光，C錯(cuò)誤；大量氫原子從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，從4到2躍遷和從3到2躍遷釋放的能量都在可見光范圍，其他的不在可見光范圍，D正確。10.(2021·山西臨汾市月考)氫原子的能級(jí)示意圖如圖所示，用光子能量為12.75eV的一束光照射一群處于基態(tài)的氫原子，下列說法正確的是()A.這些處于基態(tài)的氫原子會(huì)被電離B.這些處于基態(tài)的氫原子會(huì)躍遷到n＝3能級(jí)C.照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射有3種不同波長(zhǎng)的光D.照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射有6種不同波長(zhǎng)的光答案D解析能量12.75eV等于n＝1和n＝4間的能級(jí)差，故處于基態(tài)的氫原子吸收能量為12.75eV的光子后，會(huì)躍遷到n＝4能級(jí)，不會(huì)被電離，A、B錯(cuò)誤；照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射Ceq\o\al(2,4)＝6種波長(zhǎng)的光波，C錯(cuò)誤，D正確。11.(2021·內(nèi)蒙古包頭市高二期末)已知?dú)湓拥哪芗?jí)圖如圖所示，部分金屬的逸出功如下表所示，現(xiàn)用光子能量介于8～12.7eV范圍內(nèi)的光去照射大量處于基態(tài)的氫原子，則下列說法中正確的是()金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.4A.在照射光中可能被吸收的光子能量有3種B.照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射不同波長(zhǎng)的光有3種C.照射后氫原子發(fā)射的各種波長(zhǎng)的光照射金屬銫，都可以使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)D.照射后氫原子發(fā)射的各