【物理】2018届一轮复习人教版原子结构氢原子光谱学案

【物理】2018届一轮复习人教版原子结构氢原子光谱学案

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：1 909~1 911 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。 二、光谱 1．光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，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 =R ，（n=3，4， 5，···），R 是里德伯常量，R=1.10×107 m–1，n 为量子数。 三、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=Em–En。（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。 四、氢原子的能级、能级公式 1．氢原子的能级 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：En= 1 n2E1（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：rn=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。 五、氢原子能级及能级跃迁 1．定态间的跃迁——满足能级差 （1）从低能级（n 小） 高能级（n 大）→吸收能量。 hν=En 大–En 小 （2）从高能级（n 大） 低能级（n 小）→放出能量。 Hν=En 大–En 小 2．电离 电离态与电离能 电离态：n=∞，E=0 基态→电离态：E 吸=0–(–13.6 eV)=13.6 eV 电离能。 n=2→电离态：E 吸=0–E2=3.4 eV 如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。 六、解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意 1．能级之间发生跃迁时放出（吸收）光子的频率由 hν=Em–En 求得。若求波长可由公式 c=λν求得。 2．一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为（n–1）。 3．一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。 （1）用数学中的组合知识求解： 。 （2）利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然 后相加。 七、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。 3．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。 特别提醒：原子的总能量 Ekn 随 r 的增大而减小，又 En 随 n 的增大而增大，故 Epn 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。 在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是 A．查德威克通过研究阴极射线发现了电子 B．汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说 C．居里夫人首先发现了天然放射现象 D．卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子 【参考答案】D 【详细解析】汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，查德威克发现了中子，故选项 A 错误；卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说，贝克勒尔首先发现了天然放射现象，故 C 错误；卢瑟福用α粒子轰击氮核实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故选项 D 正确。 1．根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是 A．原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内 B．原子的质量均匀分布在整个原子范围内 C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内 D．原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内 【答案】D 2．卢瑟福提出的原子核式结构学说不包括下列哪些内容 A．原子中心有一个很小的核 B．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 C．原子正电荷均匀分布在它的全部体积上 D．带负电的电子在核外空间绕原子核旋转 【答案】C 【解析】原子中心有一个原子核，它集中了几乎原子的全部质量和所有的正电荷，电子 绕原子核高速旋转。 【名师点睛】正确理解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，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空 间里绕着核旋转。 根据波尔理论，激光是大量处于同一激发态 n1 的原子同时跃迁到某一能级 n2 而释放出 的单色光，其能量大、破坏力强，下列针对上述原子跃迁过程的说法正确的是 A．原子处于 n1 能级时的能量大于处于 n2 能级时的能量 B．电子在 n1 能级时的半径大于在 n2 能级时的半径 C．电子在 n1 能级时的动能大于在 n2 能级时的动能 D．原子由 n2 能级跃迁到 n1 能级吸收的能量等于由 n1 能级跃迁到 n2 能级放出的能量 【参考答案】ABD 【详细解析】原子由高能级向低能级跃迁时，释放光子，故 n1 属于高能级，电子处于 高轨道，动能小，n2 属于低能级，电子处于低轨道，动能大，A、B 正确，C 错误；电子在 两能级之间跃迁时吸收与释放的能量值是相等的，D 正确。 【名师点睛】抓住原子跃迁规律，从高能级向低能级跃迁要辐射光子，从低能级向高能 级跃迁要吸收光子；并掌握各种光的产生机理。 1．一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中 A．原子要吸收一系列频率的光子 B．原子要吸收某一种频率的光子 C．原子要发出一系列频率的光子 D．原子要发出某一种频率的光子 【答案】C 2．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 n=3 的激发态，在向较低能级跃迁的 过程中向外发出光子，并用这些光照射逸出功为 2.49 eV 的金属钠。 （1）这群氢原子能发出_______种不同频率的光，其中有_______种频率的光能使金属钠 发生光电效应。 （2）金属钠发出的光电子的最大初动能为________eV。 【答案】（1）3 2 （2）9.60 【解析】（1）有 3 种跃迁方式，如图所示 第 3 激发态→第 1 激发态，放出光子的能量为 ΔE=E3–E1=(–1.51 eV)–(–13.6 eV)=12.09 eV>2.49 eV 第 3 激发态→第 2 激发态，放出光子的能量为 ΔE=E3–E2=(–1.51 eV)–(–3.4 eV)=1.89 eV<2.49 eV 第 2 激发态→第 1 激发态，放出光子的能量为 ΔE=E2–E1=(–3.4 eV)–(–13.6 eV)=10.2 eV>2.49 eV 光子能量大于逸出功的会发生光电效应，故有 2 种频率的光能使金属钠发生光电效应。 （2）根据爱因斯坦光电效应方程，有 Ekm=hν–W0=12.09 eV–2.49 eV=9.60 eV。 1．下列对原子结构的认识中，错误的是 A．原子中绝大部分是空的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力 C．原子的全部正电荷都集中在原子核里 D．原子核的直径大约为 10–10 m 2．处于基态的氢原子吸收一个光子后，则下列说法错误的是 A．电子绕核旋转半径增大 B．电子的动能增大 C．氢原子的电势能增大 D．氢原子的总能量增加 3．氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从 n 为 3、4、5、6 的能级直接向 n=2 能级跃迁时产生的。四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正 确的是 A．红色光谱是氢原子从 n=3 能级向 n=2 能级跃迁时产生的 B．蓝色光谱是氢原子从 n=6 能级或 n=5 能级直接向 n=2 能级跃迁时产生的 C．若氢原子从 n=6 能级直接向 n=1 能级跃迁，则能够产生红外线 D．若氢原子从 n=6 能级直接向 n=3 能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效 应，则氢原子从 n=6 能级直接向 n=2 能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生 光电效应 4．氢原子的核外电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有 A．吸收光子，电子动能减少，原子势能增加 B．放出光子，电子动能增加，原子势能减少 C．放出光子，电子动能减少，原子势能增加 D．吸收光子，电子动能增加，原子势能减少 5．如图是氢原子的能级图，对于一群处于 n=4 的氢原子，下列说法中正确的是 A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁 B．这群氢原子能够发出 6 种不同频率的光 C．这群氢原子发出的光子中，能量最大为 10.2 eV D．如果发出的光中子有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由 n=3 能级跃 迁到 n=1 能级发出的 6．如图所示，氢原子的能级图。用光子能量为 13.06 eV 的光照射一群处于基态的氢原子， 可能观测到氢原子发射不同波长的光有多少种 A．15 B．10 C．4 D．1 7．某原子的部分能级图如图所示，大量处于某激发态的该原子向低能级跃迁时，发出三种 波长的光如图所示，它们的波长分别为λa、λb、λc。下列说法正确的是 A．在同种均匀介质中传播时，b 光的速度最小 B．若 b 光照射某种金属能发生光电效应，c 光照射该金属也能发生光电效应 C．用同一套装置做双缝干涉实验，a 光相邻亮纹的间距最大 D．三种光的波长关系为 8．金属钾的逸出功为 2.21 eV，如图所示是氢原子的能级图，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 9．根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．当某个 He＋处在 n=4 的激发态 时，由于跃迁所释放的光子不可能有 A．1 个 B．2 个 C．3 个 D．6 个 10．对玻尔理论的评论和议论，正确的是 A．玻尔理论的成功，说明经典电磁理论不适用于原子系统，也说明了电磁理论不适用 于电子运动 B．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了基础 C．玻尔理论的成功之处是引入量子观念 D．玻尔理论的成功之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念 11．如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是 A．若己知可见光的光子能量范围为 1.61 eV~3.10 eV，则处于第 4 能级状态的氢原子， 发射光的谱线在可见光范围内的有 2 条 B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能 增加 C．处于第 3 能级状态的氢原子，发射出的三种波长分别为λ1、λ2、λ3（λ1>λ2>λ3）的三 条谱线，则λ1=λ2＋λ3 D．若处于第 2 能级状态的氢原子发射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第 5 能 级跃迁到第 2 能级时发射出的光也一定能使此金属板发生光电效应 12．图中所示为氢原子能级示意图的一部分，则关于氢原子发生能级跃迁的过程中，下列说 法中正确的是 A．从高能级向低能级跃迁，氢原子放出光子 B．从高能级向低能级跃迁，氢原子核外电子轨道半径变大 C．从高能级向低能级跃迁，氢原子核向外放出能量 D．从 能级跃迁到 能级比从 能级跃迁到 能级辐射出电磁波的波 长短 13．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．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B．正电荷在原子中是均匀分布的 C．原子中存在带负电的电子 D．原子只能处在一系列不连续的能量状态中 14．下列说法正确的是 A．用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光强度越大，逸出的光电子的最 大初动能越大。 B．按照波尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电 子的动能减小，原子的总能量减小。 C．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定 D．汤姆孙首先发现了电子，从而说明原子核内有复杂的结构。 15．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 的能级跃迁时辐射处 可见光 a，从 n=3 的能级向 n=2 的能级跃迁时辐射处可见光 b，则 A．a 光的光子能量大于 b 光的光子能量 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．处于能级 n=4 的电子的动能小于能级 n=2 的动能 D．在真空中传播时，b 光的波长较短 16．如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于 n=3 能级，下列说法中正确的是 A．这群氢原子跃迁时能够发出 3 种不同频率的波 B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为 10.2 eV C．从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时发出的光波长最长 D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁 17．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述符 合物理学史实的是 A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论 B．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说 C．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 D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的 18．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是 A．图甲：原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的 B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．图丁：吸收光谱也是原子的特征谱线，由于原子光谱只与原子结构有关，因此可以 把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”来进行光谱分析 19．关于α粒子散射实验和卢瑟福的原子核式结构，下列说法正确的是 A．α粒子散射实验揭示了原子核的组成 B．利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径 C．少数α粒子发生了较大偏转，卢瑟福认为是环境的影响 D．能发生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核较近的α粒子 20．如图为氢原子能级图。下列说法正确的是 A．一个处于 能级的氢原子，可以吸收一个能量为 0.7 eV 的光子 B．大量处于 能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出 3 种频率的光子 C．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于 13.6 eV D．用能量为 10 eV 和 3.6 eV 的两种光子同时照射大量氢原子，有可能使处于基态的氢 原子电离 21．氢原子的部分能级如图所示，现有大量的氢原子处于 n=4 的激发态，当向低能级跃迁 时辐射出不同频率的光。已知可见光的光子能量在 1.62 eV 到 3.11 eV 之间。由此可推 知，氢原子 A．从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 B．从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光均为可见光 C．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 D．频率最小的光是由 n=4 能级跃迁到 n=3 能级产生的 22．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合 历史事实的是 A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 D．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒 子组成的，并测出了该粒子的比荷 23．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．氢原子的电势能增加 B．氢原子的能量减少 C．氢原子的核外电子的速度减小 D．氢原子要放出一定频率的光子 24．氢原子的能级示意图如图所示，现有每个电子的动能都为 Ee=12.89 eV 的电子束与处在 基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子与 一个原子的总动量为零。碰撞后，氢原子受激，跃迁到 n=4 的能级。求碰撞后 1 个电 子与 1 个受激氢原子的总动能。（已知电子的质量 me 与氢原子的质量 mH 之比为 1:1 840） 25．（2016 天津卷）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动 物理学的发展。下列说法符合事实的是 A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B．查德威克用α粒子轰击 获得反冲核 ，发现了中子 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 26．（2016 上海卷）卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在 A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核 27．（2016 北京卷）处于 n=3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有 A．1 种 B．2 种 C．3 种 D．4 种 28．（2015 上海卷）在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α 粒子相比，电子 A．电量太小 B．速度太小 C．体积太小 D．质量太小 29．（2015 海南卷）氢原子基态的能量为 。大量氢原子处于某一激发态。由 这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为–0.96 ，频率最小的光子 的能量为_________eV（保留 2 位有效数字），这些光子可具有_________种不同的频 率。 1．D【解析】原子中绝大部分是空中，原子核的体积很小，但是因为核外的电子虽然所占 体积很大，质量却是很小，所以几乎整个原子所有的质量都集中到了原子核上，故 AC 正确；电子在核外绕核旋转，所需要的向心力由原子核对电子的库伦力提供，故 B 正确； 原子核的直径大约为 10–15 m，故 D 错误。 【名师点睛】可以根据原子的构成方面的知识进行分析、解答，原子是由带正电荷的原 子核和核外电子构成的，原子内部有较大的空间。 2.B 3．AD【解析】从 n 为 3、4、5、6 的能级直接向 n=2 能级跃迁时，从 n=3 跃迁到 n=2 辐射 的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，故 A 正确；蓝色光子频率大于红光光子 频率，小于紫光光子频率，可知是从 n=4 跃迁到 n=2 能级辐射的光子，故 B 错误；氢原 子从 n=6 能级直接向 n=1 能级跃迁，辐射的光子频率大于从 n=6 跃迁到 n=2 时辐射的光 子频率，即产生的光子频率大于紫光，故 C 错误；由于 n=6 跃迁到 n=2 能级辐射的光子 频率大于 n=6 跃迁到 n=3 辐射的光子频率，所以氢原子从 n=6 能级直接向 n=3 能级跃迁 时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从 n=6 能级直接向 n=2 能级跃迁 时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应，故 D 正确。 【名师点睛】解决本题的关键知道能级间跃迁时辐射的光子能量两能级间的能级差，能 级差越大，光子能量越大；发生光电效应的条件是入射光子的频率大于金属的极限频率。 4．AB【解析】吸收光子，电子跃迁到高轨道， ，动能减小， 电子克服库仑力做负功，电势能增大，A 对；同理 B 对。 5.BD 6．B【解析】设氢原子吸收该光子后能跃迁到第 n 能级，根据能级之间能量差可有：13.06 eV=En–E1，其中E1=–13.61 eV，所以En=–0.54 eV，故基态的氢原子跃迁到n=5的激发态．所 以放出不同频率光子种数为： 种；故选 B。 7．B【解析】根据吸收或辐射光子的能量等于两能级间的能级差判断光子的能量和波长分 别是 和 的关系，根据频率与波长的关系，结合光电效应的条件， 与干涉条纹间距公式 ，即可求解。因为 ，那么 ， 依据 ，可知 ，从而确 a 光的频率最高，b 光的频率最低，a 光折射 率最大，b 光折射率最小，根据 ，当在同种均匀介质中传播时，b 光的速度最大， 故 A 错误；用波长为 的光照射某金属时恰好能发生光电效应，根据能级图可知 ，则波长为 的光照射该金属时一定能发生光电效应，故 B 正确；结合 ，因此 ，用同一套装置做双缝干涉实验，再由干涉条纹间距公 式 ，a 光相邻亮纹的间距最小，故 C 错误；因为 ，知 ， 所以 得 ，故 D 错误。 8．B【解析】由 n=4 到 n=2 跃迁的能级差为(–0.85)–(–3.4)=2.55 eV>2.21 eV，能使金属钾发 生光电效应；由 n=4 到 n=1 跃迁的能级差为(–0.85)–(–13.6)=12.75 eV>2.21 eV，能使金属 钾发生光电效应；由 n=3 到 n=1 跃迁的能级差为(–1.51)–(–13.6)=12.09 eV>2.21 eV，能使 金属钾发生光电效应；由 n=2 到 n=1 跃迁的能级差为(–3.40)–(–13.6)=10.2 eV>2.21 eV， 能使金属钾发生光电效应；故选 B。 9．D【解析】当某个 He+处在 n=4 的激发态时，当它向低能级跃迁时可能发出 3 条不同频 率的光谱线:由能级 4 跃迁到能级 1，所发射的谱线有 1 条；由能级 4 跃迁到能级 2，能 级 2 跃迁到能级 1，所发射的谱线有 2 条；由能级 4 跃迁到能级 3，能级 3 跃迁到能级 2， 能级 2 跃迁到能级 1，所发射的谱线有 3 条；由于跃迁所释放的光子不可能有 6 个，故 选 D。 10.BCD 11．A【解析】从 n=4 跃迁到 n=1 能级时放出的光子能量为–0.85+13.60 eV=12.75 eV；不在 可见光范围之内，从 n=4 能级跃迁到 n=2 能级时辐射的光子能量–0.85+3.41 eV=2.55 eV； 在可见光范围，从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级时辐射的光子能量–0.85+1.51 eV=0.66 eV， 不在可见光光子能量范围之内；从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时发出的光子能量为 –1.51+3.40 eV=1.89 eV，在可见光范围之内；从 n=2 能级跃迁到 n=1 能级时发出的光子 能量为–3.40+13.60=10.2 eV，不在可见光范围之内，故则处于第 4 能级状态的氢原子， 发射光的谱线在可见光范围内的有 2 条，A 正确；氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层 轨道时，轨道半径减小，原子能量减小，向外辐射光子，根据 ，知轨道半 径越小，动能越大，知电子的动能增大，电势能减小，B 错误；根据 ， 即为 ，C 错误；因为从第 5 能级跃迁到第 2 能级时发射出的光的频率小于 处于第 2 能级状态的氢原子发射出的光的频率，故不一定发生光电效应，D 错误。 【名师点睛】所有的难题实际都是又一个一个的简单的题目复合而成的，所以在学习中 不能好高骛远，贪大贪难，解决了基础题，拔高题也就迎刃而解了。 12．AD【解析】A 中氢原子的电子从高能级向低能级跃迁时，氢原子会放出光子，A 是正 确的；B 中从高能级向低能级跃迁，氢原子核外电子轨道半径变小，B 不对；C 中从高 能级向低能级跃迁，并不是氢原子核向外放出能量，因为电子在原子核外，故 C 也不 对；D 中从 能级跃迁到 能级时释放的能量比从 能级跃迁到 能级 时释放的能量小，故辐射光的频率也小，光的波长较长，D 是正确的。 13．A【解析】α粒子散射实验中，电子对α粒子的影响可以忽略不计，影响α运动的就是原 子核处的正电荷。大部分的α粒子没有偏转说明没有收到原子核的作用力，少数发生大 角度偏转说明受到了正电荷的作用力而且比较强，运动路径比较接近原子核，所以受原 子核集中在很小的一个空间，A 对 BC 错。原子处在一系列不连续的能量状态中是波尔 为了解释原子光谱的不连续性而引入的概念，与本实验无关。D 错。 14．C【解析】用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光强度越大，单位时间逸 出的光电子的数目越多，选项 A 错误；按照波尔理论，氢原子的核外电子从半径较小 的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的总能量增加，选项 B 错误； 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，选项 C 正确；汤姆 孙首先发现了电子，从而说明原子内有复杂的结构，选项 D 错误；故选 C。 15．AC【解析】根据跃迁规律根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等 于这两个能级差。公式： ，可知从 n=4 向 n=2 跃迁时辐射光子的能量大于 从 n=3 向 n=2 跃迁时辐射光子的能量，则可见光 a 的光子能量大于 b，又根据光子能量 可得 a 光子的频率大于 b，由 ，则 a 光的波长小于 b 光，故 A 正确，D 错 误；根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从 n=4 的能级向 n=3 的能级跃迁时会辐射出的光子能量小于 a 光子的能量，因为紫外线的 能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故 B 错误。根据玻尔理论，库仑力提供向心 力 ，可知，越靠近原子核的速度越大，动能越大，那么处于能级 n=4 的电 子的动能小于能级 n=2 的动能，故 C 正确。 16.AC 17．ABC【解析】普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故 A 正 确；爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，故 B 正确；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，故 C 正确；贝克勒尔通过对天然放 射性的研究，揭示了原子核有复杂的结构，但并没有发现质子和中子，故 D 错误。所 以 ABC 正确，D 错误。 18．BD【解析】由图和玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，A 错 误；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，B 正 确；卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，C 错误；吸收 光谱也是原子的特征谱线，由于原子光谱只与原子结构有关，因此可以把某种原子的光 谱当作该原子的“指纹”来进行光谱分析，D 正确。 19.BD 20．BC【解析】根据 ，可知，0.7 eV 不在 范围内，A 错误；根据 知，这些 n=3 能级的氢原子可以辐射出三种不同频率的光子，B 正确；根据辐射的光子 能量等于两能级间的能级差，可知，从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量 最大值仍小于 13.6 eV，C 正确；由于氢原子的能级，基态的氢原子为能级为–13.6 eV， 要出现电离，则光子的能量即为 13.6 eV，因此 10 eV 和 3.6 eV 的两种光子不可能出现 电离现象，D 错误。 21．CD【解析】能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差，即 ， 从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率最大为 1.51 eV，小于可见光的光子能量， A 错误；从高能级向 n=2 能级跃迁时辐射的光子能量最大为 3.40 eV，大于可见光的能 量 ， 故 B 错 误 ； 从 n=2 能 级 跃 迁 到 n=1 能 级 辐 射 出 的 光 子 的 能 量 ，而使金属发生光电效应的 条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，故 C 正确；由 n=4 能级 跃迁到 n=3 能级产生的光，能量最小，频率最小，故 D 正确。 22．AD【解析】密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值，故 A 正确；贝克勒尔发现了 天然放射性现象，但没有发现原子中存在原子核，故 B 错误；卢瑟福通过α粒子散射实 验，提出了原子核式结构模型，卢瑟福α粒子轰击氮核，证实了在原子核内存在质子， 故 C 错误；汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带 负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷，故 D 正确。 23．BD【解析】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，能 级降低，则氢原子能量减小，则向外辐射一定频率的光子，动能增大，电势能减小， BD 正确。 24．0.16 eV 【解析】以 ve 和 vH 表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有：meve–mHvH=0 碰撞前，氢原子与电子的总动能为 Ek= mHvH2+ meve2 解以上两式并代入数据得：Ek=12.897 eV≈12.90 eV 氢原子从基态激发到 n=4 的能级所需能量由能级图得ΔE=–0.85–(–13.59)=12.74 eV 碰撞后电子和受激氢原子的总动能 E'k=Ek–ΔE=12.90–12.74=0.16 eV 【名师点睛】本题综合考查了动量守恒、能量守恒定律以及能级的跃迁，综合性较强， 难度中等。 25．AC【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论， 选项 A 正确；卢瑟福用α粒子轰击 ，获得反冲核 ，发现了质子，选项 B 错误； 贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，选项 C 正确；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，选项 D 错误。 【名师点睛】此题是对近代物理学史的考查；都是课本上涉及的物理学家的名字及其伟 大贡献，只要多看书、多积累即可很容易得分；对物理学史的考查历来都是考试的热点 问题，必须要熟练掌握。 26.D 27．C【解析】因为是大量处于 n=3 能级的氢原子，所以根据 可得辐射光的频率可能有 3 种，故 C 正确。 28．D【解析】在α粒子散射实验中，由于电子的质量太小，电子的质量只有α粒子的 ， 它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。故 D 正确， A、B、C 错误。 29． 10 【解析】频率最大的光子能量为–0.96 ，即 ，解得 即 ，从 能级开始，共有 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，10 种不同频率的光子，频率最小的光子能量为是 从 ，最小为