[自我校对]
①高速电子流
②葡萄干布丁模型
③绝大多数
④偏转
⑤极少数
⑥几乎全部质量
⑦高速旋转
⑧＝R(n＝3,4,5…)
⑨Em－En
⑩n2r1
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两个重要的物理思想方法
1.模型法
人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有汤姆生模型、卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型．
2．假设法
假设法是学习物理规律常用的方法，前边我们学过的安培分子电流假说，现在大家知道从物质微观结构来看是正确的，它就是核外电子绕核旋转所形成的电流．在当时的实验条件下是“假说”．玻尔的假说是为解决核式结构模型的困惑而提出的，他的成功在于引入量子理论，局限性在于保留了轨道的概念，没有彻底脱离经典物理学框架．
【例1】 (多选)卢瑟福的α粒子散射实验说明了下列哪种情况( )
A．原子内的正电荷全部集中在原子核里
B．原子内的正电荷均匀分布在它的全部体积上
C．原子内的正负电荷是一对一整齐排列的
D．原子的几乎全部质量都集中在原子核里
AD [卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转，这是原子中带正电部分作用的结果，由于大角度偏转的α粒子数极少，说明原子中绝大部分是空的，带正电部分的体积很小，带负电的电子绕核运动的向心力即是原子核对它的引力，而电子质量极小，故原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，选项A、D正确．]
1．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法不正确的是( )
A．在实验中观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转角度超过90°，有的甚至被弹回
B．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
C．实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和原子的全部质量
D．α粒子散射是估计核半径的最简单的方法
C [由α粒子散射实验结果知，A正确；实验表明：原子具有核式结构，核极小，但含有全部的正电荷和几乎所有的质量，根据实验可以确定核半径的数量级．B、D正确，C错误．]
玻尔理论
1.玻尔原子模型
(1)量子化观点：电子的可能轨道半径、原子的能量、原子跃迁辐射或吸收光子的频率都只能是分立的、不连续的值．
(2)对应关系：电子处于某一可能轨道对应原子的一种能量状态．
(3)定态观点：电子在某一可能轨道上运动时，原子是不向外辐射电磁波的，轨道与能量是稳定的．
(4)跃迁观点：能级跃迁时辐射或吸收光子的能量，hν＝Em－En(m＞n)．
(5)①原子吸收光子能量是有条件的，只有等于某两个能级差时才被吸收发生跃迁．
②如果入射光的能量E≥13.6 eV，原子也能吸收光子，则原子电离．
③用粒子碰撞的方法使原子能级跃迁时，粒子能量大于能级差即可．
2．跃迁与光谱线
原子处于基态时，原子是稳定的，但原子在吸收能量跃迁到激发态后，就不稳定了，这时就会向低能级定态跃迁，而跃迁到基态，有时是经多次跃迁再到基态．
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＝C＝.
【例2】 将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．
(1)若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子质量me＝9.1×10－31 kg)
[解析] (1)n＝2时，E2＝－ eV＝－3.4 eV，所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0.
所以，要使处于n＝2激发态的原子电离，电离能为
ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV
ν＝＝ Hz≈8.21×1014 Hz.
(2)波长为200 nm的紫外线，一个光子所具有的能量
E0＝hν＝6.63×10－34× J＝9.945×10－19 J
电离能ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J
由能量守恒hν－ΔE＝mev2
代入数值解得v≈9.95×105 m/s.
[答案] (1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s
[一语通关]
1．氢原子在某激发态的电离能大小等于该能级的能量值．
2．电子电离后若有多余的能量将以电子动能的形式存在．
2．欲使处于基态的氢原子电离，下列措施不可行的是( )
A．用13.6 eV的光子照射
B．用15 eV的光子照射
C．用13.6 eV的电子碰撞
D．用15 eV的电子碰撞
C [基态氢原子的电离能为13.6 eV，则13.6 eV的光子被吸收，氢原子刚好电离，同理15 eV的光子和15 eV的电子碰撞均可供氢原子电离．至于13.6 eV的电子，由于电子和氢原子质量不同，因此两者碰撞时电子不可能把13.6 eV的能量全部传递给氢原子，因此用13.6 eV的电子碰撞氢原子时氢原子不能电离. 由以上分析可知选项A、B、D正确，C错误．]
课件24张PPT。章末复习课① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ? 点击右图进入…Thank you for watching !章末综合测评(三)
(时间：90分钟 分值：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分．其中第1～7小题为单选题，第8～12小题为多选题)
1．1913年美国科学家密立根通过油滴实验( )
A．发现了中子 B．发现了电子
C．测出了中子的质量 D．测出了电子的电荷量
D [密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量．]
2．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( )
A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的
B．阴极射线本质是电子
C．阴极射线在电磁场中的偏转，表明阴极射线带正电
D．阴极射线的比荷比氢原子核小
B [阴极射线是在真空管内由负极放出的电子流，不是电子打在玻璃管壁上产生的，故A错误；阴极射线本质就是电子流，故B正确；阴极射线本质就是电子流，故阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带负电，故C错误；电子的电量与氢离子的电量相等，质量比氢原子核质量小，所以电子的比荷比氢原子核比荷大．故D错误．]
3．如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是( )
A．该实验证实了原子的枣糕模型的正确性
B．只有少数的α粒子发生大角度偏转
C．根据该实验估算出原子核的直径约为10－10 m
D．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转
B [α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，根据α粒子散射实验现象，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，故A错误，B正确；本实验无法估算出原子核的直径，故C错误；发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和金原子的原子核发生碰撞的结果，与电子碰撞时不会发生大角度的偏转，故D错误；]
4．核磁共振成像(缩写为MRI)是一种人体不接触放射线，可进行人体多部位检查的医疗影像技术．基本原理是：外来电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，去掉外来电磁波后，吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号．关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的是( )
A．任何频率的电磁波氢原子均可吸收
B．频率足够高的电磁波氢原子才吸收
C．能量大于13.6 eV的光子氢原子才能吸收
D．氢原子只能吸收某些频率的电磁波
D [根据玻尔理论，氢原子只能吸收某些频率的电磁波，或吸收能量值大于13.6 eV的电磁波．而在磁共振成像中，人体内氢原子吸收的电磁波能量只能是某些频率的电磁波．故A、B、C错误，D正确．]
5．1996年，物理学家利用加速器“制成”反氢原子．反氢原子是由一个反质子和一个绕它运动的正电子组成，反质子与质子质量相同，电荷量为－e.关于氢原子和反氢原子，下列说法中正确的是( )
A．它们的原子能级不同
B．它们的原子光谱相同
C．反氢原子中正电子绕反质子的运动具有确定的轨道
D．氢原子和反氢原子以大小相等的速度对心碰撞发生湮灭，只能放出一个光子
B [首先要明确一个氢原子是由一个电子和一个质子构成的，那么，一个反氢原子就是由一个反电子和一个反质子构成的．反电子带正电，反质子带负电．它们的原子能级相同，故A错误；它们的原子光谱相同，故B正确；反氢原子中正电子绕反质子的运动，不具有确定的轨道，故C错误；氢原子和反氢原子以大小相等的速度对心碰撞，若只放出来一个光子，则违背动量守恒，故D错误；]
6．氦原子的一个核外电子被电离，形成类氢结构的氦离子，如图所示为氦离子能级的示意图，现有一群这样的氦离子，从n＝3能级向低能级跃迁的过程中向外发出光子，用该光照射逸出功为4.54 eV的金属钠，则( )
A．这些氦离子总共可辐射出6种不同频率的光子
B．由n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的光子频率最小
C．若发生光电效应，则光电子的最小初动能为3.06 eV
D．若发生光电效应，则光电子的最大初动能为43.86 eV
D [根据C＝3知，这些He＋能发出3种不同频率的光子．故A错误；根据玻尔理论可知，从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量值最大，则频率最大．故B错误；若发生光电效应，不能判断光电子的最小初动能．故C错误；从n＝3跃迁到n＝1释放的光子能量最大，hν＝－6.0－(－54.4)eV＝48.4 eV，根据光电效应方程知，最大初动能Ekm＝hν－W0＝48.4－4.54 eV＝43.86 eV.故D正确．]
7．如图所示为氢原子的能级示意图，关于氢原子跃迁，下列说法正确的是( )
A．一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时可以发出10种不同频率的光
B．一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时可以发出6种不同频率的光
C．用12 eV的光子照射处于基态的氢原子时，电子可以跃迁到n＝2能级
D．氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时动能增大，氢原子的电势能增大
A [根据C＝10知，一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时，可以放出10种不同频率的光子，故A正确．一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时，最多放出3种不同频率的光子，故B错误．用12 eV的光子照射处于基态的氢原子时，该光子能量不能被吸收发生跃迁，故C错误．氢原子中的电子从高能级到低能级跃迁时，原子能量减小，根据k＝m得，电子动能增大，则氢原子的电势能减小，故D错误．]
8．氢原子的部分能级如图所示，已知可见光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间．由此可推知，氢原子( )
A．从高能级向n＝1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一定为可见光
C．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
D．大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出两种可见光
AD [根据能级跃迁公式可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量等于两能级间的能级差．从n＝2能级向n＝1能级跃迁时发出光子的能量为hν＝E2－E1＝10.2 eV，大于可见光子的能量，发出的光的频率比可见光高，则从其它高能级跃迁到n＝1能级时发出的光的频率均大于可见光的频率，故A选项正确；从高能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量最大为3.4 eV，大于可见光的光子能量，故B选项错误；从高能级跃迁到n＝3能级辐射出的光子能量最大为1.51 eV，小于可见光的光子能量，频率比可见光低，故C选项错误；从n＝4到n＝2能级跃迁、n＝3到n＝2能级跃迁辐射的光子频率在可见光范围内，可以发出两种可见光．故D选项正确．故选A、D.]
9．氢原子从n＝6跃迁到n＝2能级时辐射出频率为ν1的光子，从n＝5跃迁到n＝2能级时辐射出频率为ν2的光子，上述两种光子均能使某金属发生光电效应．下列说法正确的是( )
A．频率为ν1的光子的能量较小
B．频率为ν2的光子的波长较大
C．使用该金属做光电效应实验时，频率为ν2的光产生光电子的最大初动能较大
D．对同一套光电效应装置，若频率为ν2的光恰好能发生光电效应，用频率为ν1的光子照射，则反向遏止电压为
BD [根据氢原子能级跃迁条件可知，辐射光子的能量等于能级差，即从n＝6跃迁到n＝2能级时辐射出光子的能量大，A选项错误；能量大的光子频率高，波长小，频率为ν2的光子的波长较大，B选项正确；使用该金属做光电效应实验时，根据光电效应方程可知，频率为ν2的光产生光电子的最大初动能较小，C选项错误；对同一套光电效应装置，若频率为ν2的光恰好能发生光电效应，用频率为ν1的光子照射，最大初动能Ek＝hν1－hν2，则反向遏止电压为，D选项正确．]
10．如图为氢原子能级图，可见光的光子能量范围为1.62～3.11 eV，根据玻尔理论判断，下列说法正确的是( )
A．一个处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光
B．大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生3种不同频率的光
C．大量处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，由n＝5能级向n＝4能级跃迁辐射出的光子的波长最长
D．大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生3种不同频率的可见光
AC [一个处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出4种不同频率的光，n＝5到n＝4，n＝4到n＝3，n＝3到n＝2，n＝2到n＝1，A选项正确；能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，根据C计算辐射的不同频率光的种数，大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生6种不同频率的光，B选项错误；光子的频率越高，波长越短，频率越低，波长越长，大量处在n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，由n＝5能级向n＝4能级跃迁辐射出的光子的波长最长，C选项正确；大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生3种不同频率的光子，可见光的光子能量范围为1.62～3.11 eV，n＝3能级和n＝2能级跃迁到基态所释放的光子能量不在1.62～3.11 eV范围内，不属于可见光，D选项错误．]
11．氢原子光谱如甲图所示，图中给出了谱线对应的波长，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，玻尔的氢原子能级图如乙图所示，则下列说法正确的是( )
A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量
B．甲图所示的四种光均属于可见光范畴
C．Hβ对应光子的能量约为10.2 eV
D．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级
ABD [由图甲可知，Hα谱线对应光子的波长大于Hδ谱线对应光子的波长，结合E＝可知，Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量，故A正确；依据氢光谱的特点可知，甲图所示的四种光均属于可见光范畴，故B正确；Hβ谱线对应光子的能量E＝＝ J＝4.09×10－19 J＝2.56 eV，故C错误；Hα谱线对应光子的能量为E＝＝ J＝3.03×10－19 J≈1.89 eV，可知Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级，故D正确；]
12．用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线．调高电子的能量，再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条，用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量．根据氢原子的能级图，可以判断，Δn和E的可能值为( )
A．Δn＝2,13.22 eV＜E＜13.32 eV
B．Δn＝1,13.22 eV＜E＜13.32 eV
C．Δn＝2,12.75 eV＜E＜13.06 eV
D．Δn＝1,12.75 eV＜E＜13.06 eV
BC [明确产生光线数目m和能级n之间的关系，氢原子吸收电子能量时只吸收对应能级之间的能量差，最高激发态量子数之差和最高能级量子数之差相同，氢原子原来的最高能级为n，调高后的能级为(n＋Δn)，－＝5，解得2nΔn＋Δn2－Δn＝10.当Δn＝1时，n＝5，调整后的能级为n＝6，此时能级差ΔE＝13.22 eV，提高电子的动能应该大于此时的能级差，但是应该小于基态和第7能级之间的能级差，否则将跃迁到更高能级，即小于ΔE＝13.32 eV，B选项正确，D选项错误；当Δn＝2时，n＝2，调整后的能级为n＝4，此时能级差为ΔE＝12.75 eV，提高电子的动能应该大于此时的能级差，但是应该小于基态和第5能级之间的能级差，否则将跃迁到更高能级，即小于ΔE＝13.06 eV，A选项错误，C选项正确．]
二、非选择题(本题共4小题，共52分)
13．(10分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n＝3的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为E1，则吸收光子的频率ν是多少？当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出几条谱线？辐射光子的能量分别为多少？
[解析] 据跃迁理论hν＝E3－E1，而E3＝E1，所以
ν＝＝－.
由于是大量原子，可从n＝3跃迁到n＝1，从n＝3跃迁到n＝2，再从n＝2跃迁到n＝1，故应有三条谱线，
光子能量分别为E3－E1，E3－E2，E2－E1，
即－E1，－E1，－E1.
[答案] 见解析
14．(12分)已知金的原子序数为79，α粒子离金原子核的最近距离为10－13 m，则α粒子离金核最近时受到的库仑力多大？对α粒子产生的加速度多大？(已知α粒子的电荷量qα＝2e，质量mα＝6.64×10－27 kg.)
[解析] 分别根据库仑定律和牛顿第二定律可算出：α粒子离金核最近时受到的库仑力大小
F＝k＝k
＝9×109 N＝3.64 N.
库仑斥力对α粒子产生的加速度大小
a＝＝ m/s2＝5.48×1026 m/s2.
[答案] 3.64 N 5.48×1026 m/s2
15.(14分)氢原子的能级图如图所示．原子从能级n＝3向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应．有一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属．普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求：
(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光；
(2)该金属的逸出功和截止频率．
[解析] (1)处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可产生的光的频率的种数为
N＝＝＝6(种)．
(2)W＝E3－E1＝12.09 eV，W＝hν
解得ν＝2.9×1015 Hz.
[答案] (1)6 (2)12.09 eV 2.9×1015 Hz
16．(16分)氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示，用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢原子．求：
(1)氦离子发出的光子中，有几种能使氢原子发生电离？
(2)发生电离时，电子的最大动能是多少？
[解析] (1)一群处于n＝4能级的氦离子跃迁时，一共发出N＝＝6种光子．
由频率条件hν＝Em－En知6种光子的能量分别是
由n＝4到n＝3，hν1＝E4－E3＝2.6 eV
由n＝4到n＝2，hν2＝E4－E2＝10.2 eV
由n＝4到n＝1，hν3＝E4－E1＝51.0 eV
由n＝3到n＝2，hν4＝E3－E2＝7.6 eV
由n＝3到n＝1，hν5＝E3－E1＝48.4 eV
由n＝2到n＝1，hν6＝E2－E1＝40.8 eV
类比光电效应的条件知，能量为hν3、hν5、hν6的三种光子可使处于基态的氢原子发生电离．
(2)类比光电效应方程Ek＝hν－W0知，能量为51.0 eV的光子使氢原子发生电离时电子的动能最大，将W0＝13.6 eV代入Ek＝hν－W0，得Ek＝37.4 eV.
[答案] (1)3种 (2)37.4 eV
