课件13张PPT。章 末 总 结卢瑟福核式结构模型是建立在α粒子散射实验基础上的，主要从以下两方面考查：
1．α粒子散射实验的考查：主要是散射实验装置(包括仪器作用的简单描述)、实验现象、实验现象的分析和结论以及实验意义的考查，正确解答这类问题需要在学习过程中虚拟物理情景，理解好、分析好实验现象，并作好归纳、记忆．
2．卢瑟福核式结构模型的考查：主要是核式结构内容的描述和理解，并且知道原子是由原子核和电子组成的．卢瑟福核式结构模型 例1 对α粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的是( )
A．主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜
B．金箔的厚薄对实验无影响
C．如果改用铝箔就不能发生散射现象
D．实验装置应放在真空中解析：α粒子散射实验是指用α粒子轰击很薄的金箔物质层，通过观察α粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息．为准确观察α粒子的偏转情况，荧光屏和显微镜能够围绕金箔转动，且整个装置放在真空环境中．金箔厚度不同，α粒子穿过时所遇金原子数目不同，对散射产生影响不同；若改用铝箔，由于铝原子核质量、电荷量较小，使散射受影响，但仍能发生散射，故A、D正确，B、C错误．
答案：AD1．基本内容
(1)原子的能量是量子化的．
(2)电子的轨道是量子化的．
(3)能级跃迁时辐射或吸收光子的能量
hν＝Em－En(m>n)玻尔理论2．考查内容
(1)原子跃迁：电势能与动能的变化情况
n增大时，电子的动能减小而电势能增加，总能量增加．反之电子的动能增大而电势能减小，总能量减少．
(2)氢原子光谱的说明．
(3)氢原子的能级结构、能级公式．
(4)氢原子能级图的应用．
(5)氢原子的辐射和吸收理论． 例2 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的过程中( )
A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大
B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小
C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小
D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大光谱按谱线的分布形式可分为连续谱和明线光谱，连续谱由炽热固体、液体和高压气体等发出的，表现为按一定频率连续分布的光带；而线状谱是由原子的核外电子的跃迁形成的，不同的电子能级值不同，跃迁时辐射或吸收光子的频率不同，故明线光谱是原子的特征谱线，可用来作光谱分析．光谱和光谱分析 例3 关于光谱，下面说法中正确的是( )
A．太阳光谱是连续光谱
B．稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱
C．煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱
D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱解析：太阳光谱是太阳光产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，所以A项不正确；稀薄的氢气发光是原子光谱又叫明线光谱，所以B项正确；钠蒸气产生的光谱是原子光谱，C项正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，所以D项不正确，应选B、C．
答案：BC阶段测试5 原子结构之谜(一)
一、选择题(本题共6小题，每小题7分，共42分．在每小题给出的四个选项中，第1～3题只有一项符合题目要求，第4～6题有多项符合题目要求，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)
1．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
【答案】D
【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核．故选项D正确．
2．有关氢原子光谱的说法中不正确的是( )
A．氢原子的发射光谱是连续光谱
B．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
【答案】A
【解析】由于氢原子发射的光子的能量：E＝En－Em，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A说法错误；吸收或发射的光子的能量是两个能级的能量差，B说法正确；由于氢原子的轨道是不连续的，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C说法正确；当氢原子从较高轨道第n能级跃迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为E＝En－Em＝hν，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子只发出特定频率的光，D说法正确；故选A．
3．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说，如图所示，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是( )
A B C D
【答案】D
【解析】α粒子带正电，α粒子偏转是由于受到原子核的库仑斥力作用，所以A选项中的cd，B选项中的cd，C选项中的ab都是不可能的．
4．关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是( )
A．原子可以处于连续的能量状态中
B．原子的能量状态是不连续的
C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量
D．原子中的电子绕核运转的轨道半径是不连续的
【答案】BD
【解析】根据玻尔原子理论：电子轨道和原子能量都是量子化的，不连续的，处于定态的原子并不向外辐射能量，可判定B、D是正确的．
5．氢原子的部分能级如图所示，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＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光
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．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光
【答案】AD
【解析】从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的能量ΔE1满足E2－E1≤ΔE1≤E∞－E1，
即10.20 eV≤ΔE1≤13.6 eV，
均大于可见光的能量．
由ΔE＝h可知能量越大，波长越短，故A对，
从高能级向n＝2能级跃迁时发出光的能量ΔE2满足E3－E2≤ΔE2≤E∞－E2，
即1.89 eV≤ΔE2≤3.40 eV，
只有部分在可见光范围内，故B不对、D对．
从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的能量ΔE3满足E4－E3≤ΔE3≤E∞－E3，
即：0.66 eV≤ΔE3≤1.51 eV，
均小于可见光的能量，
由ΔE＝hν可知，能量越小，频率越低，故C错．故选A、D．
6．下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是( )
A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子
D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是连续的
【答案】CD
【解析】根据玻尔原子理论可以判断A、B均正确，原子从一种定态跃迁到另一种定态时可能辐射一定频率的光子，也可能吸收一定频率的光子，C、D错．
二、非选择题(本题共6小题，共58分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤)
7．(5分)下列说法正确的是________．
A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为光的强度太弱
C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
D．通过α粒子散射实验可以估算原子核的大小
E．在相同速率情况下，利用质子流比利用电子流制造的显微镜将有更高的分辨率
【答案】ADE
【解析】卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型，故A正确；能否发生光电效应只与光的频率有关，故B错误；核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故C错误；卢瑟福用α粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了原子核式结构模型．并且由该实验可以估算原子核的大小，故D正确；相同速率情况下，质子流的动量大于电子流，根据λ＝hp，可知质子流的波长比电子流小，衍射现象不明显，则有更高的分辨率，故E正确．
8．(5分)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
E．如果发出的光子中只有一种能使某金属产生光电效应，那一定是由n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的
【答案】ACE
【解析】根据C＝3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子，故A正确．由n＝3跃迁到n＝1，辐射的光子能量最大，ΔE＝(13.6－1.51)eV＝12.09 eV，故B错误．从n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确．一群处于n＝3的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D错误．如果发出的光子只有一种能使某金属产生光电效应，知这种光子为能量最大的一种，即为n＝3跃迁到n＝1能级发出的，故E正确．
9．(5分)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是________．
A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的
B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射
C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子
D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收
E．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱
【答案】ADE
【解析】氢原子的轨道是不连续的，A正确；电子在绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有跃迁时才会出现，故B错误；氢原子在不同的轨道上的能级En＝E1，电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要吸收光子，故C错误；不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D正确；光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，是特征谱线，但它的光谱不是连续谱，故E正确．
10．(14分)在用α粒子轰击金箔时，测得α粒子能接近金箔的最小距离约为2×10－14 m，原子核的平均密度约为多少？(阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1，金原子的摩尔质量为M＝197 g/mol)
【答案】1.0×1016 kg/m3
【解析】根据核式结构模型，把α粒子能够接近金箔的最小距离近似看做金原子核的半径，金原子核的体积
V＝πR3＝×3.14×(2×10－14)3m3≈3.3×10－41 m3，
一个金原子的质量
m＝＝ kg≈3.3×10－25 kg，
金原子核的密度
ρ＝＝ kg/m3＝1.0×1016 kg/m3.
11．(14分)在氢原子光谱中，巴尔末系光谱波长可表示为：＝R(n＝3,4,5，…)，R＝1.1×107 m－1.试计算巴尔末系中n＝4对应的光子的能量．
【答案】4×10－19 J.
【解析】设n＝4时对应的波长为λ.
则＝R＝R，
λ＝＝ m≈4.8×10－7 m，
光子能量
E＝h＝6.63×10－34× J≈4×10－19 J.
12．(15分)(2019年中山模拟)原子核的能量也是量子化的，Ac能发生β衰变产生新核Th，处于激发态的新核Th的能级图如图所示．
(1)写出Ac发生β衰变的方程；
(2)发生上述衰变时，探测器能接收到γ射线谱线有几条？求出波长最长的γ光子的能量E.
n3————E3＝0.230 6 MeV
n2————E2＝0.072 1 MeV
n1————E1＝0
【答案】(1)Ac→Th＋e (2)0.072 1 MeV
【解析】(1)由质量数与核电荷数守恒可知，β衰变反应方程为
Ac→Th＋e
(2)根据C＝3，知可能观测到氢原子发射的不同波长的光3种．
所以这群氢原子发光的光谱共有3条．
波长最长对应能级差最小E＝E2－E1＝0.072 1 MeV.
阶段测试6 原子结构之谜(二)
一、选择题(本题共7小题，每小题7分，共49分．在每小题给出的四个选项中，第1～3题只有一项符合题目要求，第4～7题有多项符合题目要求，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)
1．一个镭核Ra中，有( )
A．226个质子，88个中子
B．88个质子，226个中子
C．138个质子，88个中子
D．88个质子，138个中子
【答案】D
【解析】由题意可知该原子的质子数是88，由质子数＋中子数＝质量数，得中子数＝质量数－质子数＝226－88＝138，所以D正确，A、B、C错误．
2．玻尔认为，围绕氢原子核做圆周运动的核外电子，轨道半径只能取某些特殊的数值，这种现象叫做轨道的量子化．若离核最近的第一条可能的轨道半径为r1，则第n条可能的轨道半径为rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中n叫量子数．设氢原子的核外电子绕核近似做匀速圆周运动形成的等效电流，在n＝2状态时其强度为I，则在n＝3状态时等效电流强度为( )
A．I B．I
C．I D．I
【答案】D
【解析】根据k＝mr，解得T＝，n＝2和n＝3轨道半径之比为4∶9，则n＝2和n＝3两个轨道上的周期比为8∶27，根据I＝知，电流比为27∶8，所以n＝3状态时等效电流强度为I，故D正确，A、B、C错误．
3．按照玻尔理论，氢原子若从能级A跃迁到能级B时，吸收频率为ν1的光子，若从能级A跃迁到能级C时，释放频率为ν2的光子．已知ν2>ν1，而氢原子从能级C跃迁到能级B时，则( )
A．释放频率为ν2－ν1的光子
B．释放频率为ν2＋ν1的光子
C．吸收频率为ν2－ν1的光子
D．吸收频率为ν2＋ν1的光子
【答案】D
【解析】由能级关系得：hν1＝EB－EA，hν2＝EA－EC，hν3＝EB－EC．由以上三式得ν3＝ν1＋ν2，D正确．
4．下列说法中正确的是( )
A．卢瑟福首先提出原子核式结构学说
B．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子
C．玻尔理论认为原子的能量是连续的
D．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱
【答案】AD
【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构学说，A对，B错；玻尔引入量子理论，认为轨道、能量都是不连续的，成功地解释了氢原子光谱，故C错，D对．
5．有关原子光谱，下列说法正确的是( )
A．原子光谱间接地反映了原子结构特征
B．氢原子光谱跟氧原子光谱是一样的
C．太阳光谱是连续谱
D．鉴别物质的成分可以采用光谱分析
【答案】AD
【解析】不同的原子发出的谱线不相同，每一种原子都有自己的特征谱线，利用光谱分析可以用来确定元素，但原子光谱可以间接反映原子结构的特征．A、D项正确，B错误．太阳光谱是不连续的，故C项不正确．
6．对玻尔原子结构假说，下列描述正确的是( )
A．电子的运行轨道是连续的，不是量子化的
B．电子在固定轨道上绕行，虽不停地辐射能量，但轨道半径不变
C．原子的能量分布是不连续的
D．能量最低的状态叫基态
【答案】CD
7．如图为氢原子的能级图，若用能量为12.75 eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则氢原子吸收该入射光后( )
A．氢原子能从基态跃迁到n＝4的激发态上去
B．有的氢原子能从基态跃迁到n＝3的激发态上去
C．氢原子最多能发射3种波长不同的光
D．氢原子最多能发射6种波长不同的光
【答案】AD
【解析】氢原子只能吸收或放出一定能量的光子实现能级跃迁，且满足ΔE＝ΔEm－En(m>n)，而E4－E1＝12.75 eV，故用能量为12.75 eV的光子照射大量基态的氢原子，氢原子将吸收光子后跃迁到n＝4的能级，A对，B错，处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁可以发出6种不同频率的光，D对，C错．
二、非选择题(本题共5小题，共51分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤)
8．(5分)如图为氢原子能级图．下列说法正确的是________．
A．一个处于n＝3能级的氢原子，可以吸收一个能量为0.7 eV的光子
B．一个处于n＝3能级的氢原子，可以吸收一个能量为2 eV的光子
C．大量处于n＝3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
D．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
E．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
【答案】BCD
【解析】根据ΔE＝Em－En，可知，0.7 eV不在ΔE范围内，故A错误；n＝3能级的氢原子，E3＝－1.51 eV，当吸收能量为2 eV的光子，出现电离现象，故B正确；易知，这些n＝3能级的氢原子可以辐射出三种不同频率的光子，故C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小于13.6 eV，故D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，则光子的能量要不少于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，故E错误．
9．(5分)氢原子辐射出一个光子之后，根据玻尔理论，下面叙述正确的是________．
A．原子从高能级跃迁到低能级
B．电子绕核运动的半径减小
C．电子绕核运动的周期不变
D．原子的电势能减小
E．电子绕核运动的动能减小
【答案】ABD
【解析】氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，能级减少，故A正确；氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据k＝m，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小．故B正确，D正确，E错误；根据k＝m，得轨道半径减小，电子绕核运动的周期减小，故C错误．
10．(5分)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是________．
A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的
B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射
C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子
D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收
E．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱
【答案】ADE
【解析】由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级En＝E1，故氢原子的能级是不连续的，即是分立的，故A错误；电子在绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有跃迁时才会出现，故B错误；氢原子在不同的轨道上的能级En＝E1，电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要吸收光子，故C错误；由于氢原子发射的光子的能量E＝En－Em＝E1－E1＝hν，不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D正确；光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，是特征谱线，但它的光谱不是连续谱，故E正确．
11．(16分)氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光子；从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为λ2的光子，若λ1>λ2，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将________(填“吸收”或“辐射”)光子，光子的波长为________．
【答案】辐射
【解析】由辐射条件hν＝Em－En，又ν＝，λ1>λ2，则可判断B能级值较高，则从B到C将辐射光子，由题意
EA－EB＝h， ①
EA－EC＝h， ②
由②－①得EB－EC＝h－h＝h，
则λ＝即从B到C辐射光子波长为.
12．(20分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)．一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级如图所示)
【答案】不能
【解析】设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度变为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收．
若ΔE＝10.2 eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2.
由动量守恒和能量守恒
mv0＝2mv， ①
mv＝mv2＋mv2＋ΔE， ②
mv＝Ek＝13.6 eV， ③
解①②③得，ΔE＝·mv＝6.8 eV.
因为ΔE＝6.8 eV<10.2 eV.
所以不能使基态氢原子发生跃迁．
