2024年高考物理復習第一輪：第 2講　原子結構

第2講原子結構

■底若瑩三莖三至必備知識新學法基礎落實更注妾三注三孑

［主干知識填一填］

一、原子結構

1.電子的發(fā)現：英國物理學家湯姆孫發(fā)現了電子.

2.原子的核式結構

(l)a粒子散射實驗：1909—1911年，英國物理學家亶瑟遹和他的助手進行了用a粒子轟

擊金箔的實驗，實驗發(fā)現絕大多數a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數a

粒子發(fā)生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90°,也就是說它們幾乎被“撞”了回來.

(2)原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質

量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉.

二、氫原子光譜

1.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分

布的記錄，即光譜.

2.光譜分類

3.氫原子光譜的實驗規(guī)律：巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式-

A

9一點)(〃=3,4,5,R-是里德伯常量,/?~=1.10X107m').

4.光譜分析：利用每種原子都有自己的特延遭線可以用來鑒別物質和確定物質的組成成

分，且靈敏度很高.在發(fā)現和鑒別化學元素上有著重大的意義.

三、氫原子的能級、能級公式

1.玻爾理論

(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的,

電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量.

（2）躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的

能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即/n，=E"一&"是普朗克常量，/?=6.63X1（T34J.s）

（3）軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應.原子的定態(tài)是

不連續(xù)的,因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的.

2.氫原子的能級、能級公式

（1）氫原子的能級

能級圖如圖所示

nEleV

8

5uO

4-0.54

3-0.85

-1.51

2-r——Y」Y+--------------------------3.40

1------------------------------------13.60

（2）氫原子的能級和軌道半徑

①氫原子的能級公式：

&=房（〃=1，2,3,…），其中當為基態(tài)能量，其數值為Ei=T3.6eV

②氫原子的半徑公式：⑦=〃2M〃=1,2,3,…），其中n為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，

其數值為八=0.53XU10m.

［規(guī)律結論?記一記I

1.線狀譜和吸收光譜都對應某種元素，都可以用來進行光譜分析.

2.光照引起的躍遷，光子能量必須等于能級差；碰撞引起的躍遷，只需要實物粒子的動

能大于（或等于）能級差.

3.大量處于量子數為n的激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時，可能輻射的光譜線條數為N

［必刷小題?測一測］

一、易混易錯判斷

1.人們認識原子具有復雜結構是從物理學家盧瑟福研究陰極射線發(fā)現電子開始的.（X）

2.原子中絕大部分是空的，原子核很小.（J）

3.盧瑟福做a粒子散射實驗時發(fā)現a粒子絕大多數穿過只有少數發(fā)生大角度偏轉.（J）

4.氫原子發(fā)射光譜是由一條一條亮線組成的.（J）

5.按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續(xù)的軌道上.（X）

6.氫原子由能量為E“的定態(tài)向低能級躍遷時，氫原子輻射的光子能量為弱=&.（X）

7.氫原子吸收光子后，將從高能級向低能級躍遷.（X）

二、經典小題速練

1.（魯科版選擇性必修第三冊P92Tl）（多選）關于盧瑟福的原子核式結構，下列敘述正確的

是（）

A.原子是一個質量分布均勻的球體

B.原子的質量幾乎全部集中在原子核內

C.原子的正電荷和負電荷全部集中在一個很小的核內

D.原子直徑的數量級大約是10r°m,原子核直徑的數量級是10、5m

解析：BD原子的正電荷和幾乎全部質量集中在原子核內，電子在核外繞核運轉，原子

直徑的數量級大約是l（）r°m,原子核直徑的數量級是10'5m,故選項B、D正確，選項A、

C錯誤.

2.（粵教版選擇性必修第三冊P”2Ti）（多選）氫原子的能級示意圖如圖所示，氫原子由n

=1的狀態(tài)激發(fā)到〃=4的狀態(tài)，在它回到〃=1的狀態(tài)的過程中，以下說法正確的有（）

nE/eV

00-----------------------0

4-------------------------0.85

3---------------------------1.51

2--------------------------3.4

1-13.6

A.可能激發(fā)的能量不同的光子只有3種

B.可能發(fā)出6種不同頻率的光子

C.可能發(fā)出的光子的最大能量為12.75eV

D.可能發(fā)出的光子的最小能量為0.85eV

解析：BC一群氫原子從〃=4的狀態(tài)回到〃=1的狀態(tài)，可能發(fā)出的不同頻率的光子種

類為C4=6,A錯誤，B正確；光子能量最大為良一昌=12.75eV,光子能量最小為民一當

=0.66eV,選項C正確，D錯誤.

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命題點一原子的核式結構（自主學習）

［核心整合1

解答原子結構問題的三大規(guī)律

1.庫侖定律：尸=釁，可以用來確定電子和原子核、a粒子和原子核間的相互作用力.

2.牛頓運動定律和圓周運動規(guī)律：可以用來分析電子繞原子核做勻速圓周運動的問題.

3.功能關系及能量守恒定律：可以分析由于庫侖力做功引起的帶電粒子在原子核周圍運

動時動能、電勢能之間的轉化問題.

［題組突破］

1.（a粒子散射實驗現象）如圖是盧瑟福的a粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少

量的放射性元素針，它發(fā)出的a粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上,

最后打在熒光屏上產生閃爍的光點.下列說法正確的是（）

呼子束散射粒子

環(huán)形熒光屏?

A.該實驗是盧瑟福建立原子核式結構模型的重要依據

B.該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性

C.a粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉

D.絕大多數的a粒子發(fā)生大角度偏轉

解析：A盧瑟福根據a粒子散射實驗，提出了原子核式結構模型，選項A正確；盧瑟

福提出了原子核式結構模型的假設，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，選項B錯誤；電

子質量太小，對a粒子的影響不大，選項C錯誤；絕大多數a粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原

方向前進，選項D錯誤.

2.（原子核式結構）（多選）關于原子核式結構理論說法正確的是（）

A.是通過發(fā)現電子現象得出來的

B.原子的中心有個核，叫作原子核

C.原子的正電荷均勻分布在整個原子中

D.原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外旋轉

解析：BD原子的核式結構模型是在a粒子的散射實驗結果的基礎上提出的，A錯誤；

原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子中心一個很小的范圍，稱為原子核，帶負電

的電子在核外繞核旋轉，故B、D正確，C錯誤.

3.（a粒子運動軌跡）如圖所示是a粒子（氫原子核）被重金屬原子核散射的運動軌跡，M、

N、尸、。是軌跡上的四點，在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止.圖中所標出的a粒子

在各點處的加速度方向正確的是（）

?重金屬原子核

A.M點B.N點、

C.P點D.Q點、

解析：Ca粒子（氮原子核）和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與a粒子

所受斥力方向相同.帶電粒子加速度方向沿相應點與重金屬原子核連線指向曲線的凹側，故

只有選項C正確.

命題點二原子躍遷和氫原子光譜(師生互動)

［核心整合I

1.兩類能級躍遷

(1)自發(fā)躍遷：高能級("7)上二低能級(")一*放出能量，發(fā)射光子，hv=Em—E?.

(2)受激躍遷：低能級(〃)正高能級(⑼一吸收能量.

①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰好等于能級差，hv=E,?-En.

②碰撞、加熱等：只要入射粒子的能量大于或等于能級差即可，E^E,-E?.

③大于電離能的光子被吸收，將原子電離.

2.電離

(1)電離態(tài)：〃=8,E=Q.

(2)電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量.

例如，對于氫原子：

①基態(tài)f電離態(tài)：E?=0-(-13.6eV)=13.6eV,即為基態(tài)的電離能.

②〃=2一電離態(tài)：E,?=0-E2=3.4eV,即為〃=2激發(fā)態(tài)的電離能.

如吸收能量足夠大，克服電離能后，電離出的自由電子還具有動能.

網氫原子的能級示意圖如圖所示，現有大量的氫原子處于〃?E/eV

00........................-0

=4的激發(fā)態(tài)，當原子向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光.關45------------0U-.5O4J

3--------------------151

于這些光，下列說法正確的是()

2---------------------3.4

A.最容易發(fā)生衍射現象的光是由"=4能級躍遷到n=\能級

產生的1---------------------13.6

B.頻率最小的光是由n=2能級躍遷到“=1能級產生的

C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

D.用由〃=2能級躍遷到〃=1能級輻射出的光去照射逸出功為6.34eV的金屬伯能發(fā)生

光電效應

解析：D由”=4能級躍遷到〃=3能級產生的光，能量最小，波長最長，最容易發(fā)生

衍射現象，故A錯誤；由能級差可知能量最小的光頻率最小，是由〃=4能級躍遷到〃=3能

n(n-1)

級產生的，故B錯誤；大量處于〃=4能級的氫原子能發(fā)射一2—=6種頻率的光，故C

錯誤；由〃=2能級躍遷到〃=1,能級輻射出的光的能量為AE=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2

eV,大于6.34eV,能使金屬豹發(fā)生光電效應，故D正確.

◎變式拓展

(I)這群氫原子輻射出的光子的最大能量為多少？

(2)若要電離這群氫原子，至少需要吸收多少光子的能量？

(3)若一個處于〃=4能級的氫原子發(fā)生躍遷，發(fā)出的光譜線最多可能有幾種？

解析：(1)由〃=4能級躍遷到"=1能級，輻射的光子能量最大，△E=-0.85eV-(-13.6

eV)=12.75eV.

(2)若要電離這群氫原子至少需要吸收AE=0.85eV的能量.

(3)一個氫原子由第4能級向低能級躍遷發(fā)出的光譜線條數最多的是逐級躍遷，為3種.

答案：(1)12.75eV(2)0.85eV(3)3種

I題后反思I

確定氫原子輻射光譜線的數量的方法

(1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數最多為("一1),如一個氫原子由第4能級向低

能級躍遷，發(fā)出的光譜線條數最多的是逐級躍遷，為3條.

77(n—1)

(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數最多為N=&=-2-，如一群氫原子由

4X(4—1)

第4能級向低能級躍遷，發(fā)出的光譜線條數最多為N=a=——z——=6,如圖所示.

E/eV

1.(對玻爾理論的理解)(多選)根據玻爾理論，激光是大量處于同一激發(fā)態(tài)〃I的原子同時

躍遷到某一能級"2而釋放出的單色光，其能量大、破壞力強，下列針對上述原子躍遷過程的

說法正確的是()

A.原子處于m能級時的能量大于處于〃2能級時的能量

B.電子在m能級時的動能大于在"2能級時的動能

C.原子由〃2能級躍遷到m能級吸收的能量等于由m能級躍遷到”2能級放出的能量

D.紅外線、紫外線、丫射線都是處于激發(fā)態(tài)的原子輻射出的

解析：AC原子由高能級向低能級躍遷時釋放光子，故W是較高能級，電子繞原子核

運動的過程中庫侖力提供向心力，有華=零，可知電子處于高軌道時動能小，〃2是較低能

級，電子處于低軌道，動能較大，A正確，B錯誤；原子在兩能級之間躍遷時吸收與釋放的

能量值是相等的，C正確；紅外線、紫外線是處于激發(fā)態(tài)的原子輻射出的，Y射線是處于激

發(fā)態(tài)的原子核發(fā)出的，D錯誤.

2.（氫原子能級躍遷）氫原子的能級圖如圖所示，已知氫原子從第4能級躍遷到第2能級

時發(fā)出的光波頻率為v,則氫原子（）

“E/eV

8...；....?....:...「…廠-0

5

4-0.54

3-0.85

-1.51

2-^.--；IIIIT--------------------------3.40

-----------------------------------13.6

A.從第2能級躍遷到第4能級時需要吸收光波的頻率大于v

B.從第2能級躍遷到第4能級時需要吸收光波的頻率小于v

C.從第2能級躍遷到第1能級時發(fā)出的光波頻率為2v

D.從第2能級躍遷到第1能級時發(fā)出的光波頻率為4V

解析：D氫原子從第2能級躍遷到第4能級時需要吸收光波的頻率與發(fā)出的頻率v相

同，故A、B錯誤；從第2能級躍遷到第1能級時釋放的能量為10.2eV,是從第4能級躍遷

到第2能級時釋放能量2.55eV的四倍，由可得發(fā)出的光波頻率為4v,故C錯誤，D

正確.

3.（能級躍遷與光電效應的綜合）（多選）玻爾為解釋氫原子光譜畫出"A

的氫原子能級示意圖如圖所示.大量處于〃=3能級的氫原子向低能級IE,

躍遷放出若干頻率的光子，設普朗克常量為〃，下列說法正確的是（）2-----------------&

A.能產生3種不同頻率的光子

B.產生的光子的最大頻率為用百

C.當氫原子從能級〃=2躍遷到”=1時，氫原子的能量變大

D.若氫原子從能級”=2躍遷到〃=1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應，則

當氫原子從能級n=3躍遷到n=\時放出的光子照到該金屬表面時，逸出的光電子的最大初

動能為E3-E2

解析：ABD根據C^T得從”=3能級向低能級躍遷能產生Cg=3種不同頻率的光子，

A正確；產生的光子有最大能量的是從〃=3能級向〃=1能級躍遷時產生的，根據公式%v=

Ei-Et,解得丫=金」，B正確；從高能級向低能級躍遷，釋放光子，氫原子能量變小，C

錯誤；若氫原子從能級，7=2躍遷到”=1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應，則當

氫原子從能級〃=3躍遷到?=1時放出的光子照到該金屬表面時，逸出的光電子的最大初動

能為Ek=hv-WQ=(E3-Ei)-(E2-Ei)=E3-E2,故D正確.

限時規(guī)范訓練

［基礎鞏固］

1.1909年，英國物理學家盧瑟福和他的學生蓋革、馬斯頓一起進行了著名的“a粒子

散射實驗”，實驗中大量的粒子穿過金箔前后的運動圖景如圖所示.盧瑟福通過對實驗結果

的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子結構模型.下列關于“a粒子穿過金箔后”的

描述中，正確的是（）

--------丁a粒子

------至原子核

A.絕大多數a粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉

B.少數a粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進

C.通過a粒子散射實驗，確定了原子核半徑的數量級為lO^m

D.通過a粒子散射實驗，確定了原子半徑的數量級為1015m

解析：C絕大多數a粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進.少數a粒子穿過金箔

后，發(fā)生大角度偏轉，AB錯誤；通過“a粒子散射實驗”盧瑟福確定了原子核半徑的數量

級為10”m,原子半徑的數量級為m,不是通過a粒子散射實驗確定的，D錯誤；C

正確.

2.2021年開始實行“十四五”規(guī)劃提出，把量子技術與人工智能和半導體一起列為重

點研發(fā)對象.技術方面，中國量子通信專利數超3000項，領先美國.在通往量子論的道路上，

一大批物理學家做出了卓越的貢獻，下列有關說法正確的是（）

A.玻爾在1900年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統觀念

B.德布羅意第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念

C.弗蘭克和赫茲利用電子轟擊汞原子，獲得了除光譜測量外用其他方法證實原子中分

立能級存在的途徑，為能夠證明原子能量的量子化現象提供了實驗基礎

D.普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性

解析：C普朗克在1900年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統觀念，

所以A錯誤；玻爾第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，所以B錯誤；

弗蘭克和赫茲利用電子轟擊汞原子，獲得了除光譜測量外用其他方法證實原子中分立能級存

在的途徑，為能夠證明原子能量的量子化現象提供了實驗基礎，所以C正確；德布羅意大膽

地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性，所以D錯誤.

3.“實時熒光定量PCR”是目前檢測新型冠狀病毒的最常見的方法.一般情況下，當特

定的熒光染料被一定波長的光照射時，入射光的一部分能量被該物質吸收，剩余的能量將熒

光染料中的原子激發(fā)，由低能級躍遷到較高能級，經過較短時間后熒光染料便可發(fā)出熒光.僅

考慮以上情況，下列關于熒光染料發(fā)出的熒光的說法中正確的是（）

A.熒光光譜是連續(xù)譜

B.熒光光譜是吸收光譜

C.熒光波長可能小于入射光的波長

D.熒光波長一定等于入射光的波長

解析：C因為熒光染料吸收的是一定波長的光，由于能級的不連續(xù)性，所以熒光染料

被激發(fā)后，發(fā)出的光是不連續(xù)的.A錯誤；吸收光譜是溫度很高的光源發(fā)出來的白光，通過

溫度較低的蒸氣或氣體后產生的.B錯誤；由于原子從低能級向高能級躍遷后不穩(wěn)定再次向

低能級躍遷，躍遷中釋放的能量可能大于、等于或者小于入射光的能量，所以熒光波長可能

小于入射光的波長，故C正確，D錯誤.

4.為了做好疫情防控工作，小區(qū)物業(yè)利用紅外測溫儀對出入人員進行體溫檢測.紅外測

溫儀的原理是：被測物體輻射的光線只有紅外線可被捕捉，并轉變成電信號.圖為氫原子能

級示意圖，己知紅外線單個光子能量的最大值為1.62eV,要使氫原子輻射出的光子可被紅外

測溫儀捕捉，最少應給處于〃=2激發(fā)態(tài)的氫原子提供的能量為（）

nE/eV

2----------------------3.40

1-13.60

A.10.20eVB.2.89eV

C.2.55eVD.1.89eV

解析：C處于〃=2能級的原子不能吸收10.20eV、2.89eV的能量，則選項AB錯誤；

處于〃=2能級的原子能吸收2.55eV的能量而躍遷到〃=4的能級，然后向低能級躍遷時輻

射光子，其中從〃=4到”=3的躍遷輻射出的光子的能量小于1.62eV可被紅外測溫儀捕捉,

選項C正確；處于〃=2能級的原子能吸收1.89eV的能量而躍遷到〃=3的能級，從〃=3到

低能級躍遷時輻射光子的能量均大于1.62eV,不能被紅外測溫儀捕捉，選項D錯誤.

5.（2021?山東日照市模擬）氫原子能級圖如圖，一群氫原子處于〃=4能級上.當氫原子

從”=4能級躍遷到〃=3能級時，輻射光的波長為1884nm,下列判斷正確的是（）

nE/eV

00----------------------0

;據

3--------------------------1.51

2--------------------------3.40

1-------------------------13.60

A.氫原子向低能級躍遷時，最多產生4種譜線

B.從高能級向低能級躍遷時，氫原子核一定向外放出能量

C.氫原子從"=3能級躍遷到〃=2能級時，輻射光的波長大于1884nm

D.用從〃=2能級躍遷到”=1能級輻射的光照射W盤=6.34eV的伯，能發(fā)生光電效應

解析：D根據C4=6知，一群處于"=4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產生6種

譜線，故A錯誤；由高能級向低能級躍遷，氫原子向外輻射能量，不是原子核輻射能量，故

B錯誤；〃=3和〃=2的能級差大于〃=4和〃=3的能級差，貝！I從〃=3能級躍遷至ij〃=2能

級比從〃=4能級躍遷到〃=3能級輻射出的電磁波的頻率大，波長短，即輻射光的波長小于

1884nm,故C錯誤；從”=2能級躍遷到〃=1能級輻射出的光子的能量為：E=E2—E]=—

3.4eV-(-13.6)eV=10.2eV>6.34eV,而使金屬發(fā)生光電效應的條件是光子的能量大于金屬

的逸出功，故可以發(fā)生光電效應，故D正確.

6.圖甲為氫原子部分能級圖，大量的氫原子處于〃=4的激發(fā)態(tài)，向低能級躍遷時，會

輻射出若干種不同頻率的光.用輻射出的光照射圖乙光電管的陰極K,己知陰極K的逸出功

為4.54eV,則()

A.這些氫原子能輻射4種不同頻率的光子

B.某氫原子輻射出一個光子后，核外電子的速率減小

C.陰極K逸出光電子的最大初動能為8.21eV

D.若滑動變阻器的滑片右移，電路中的光電流一定增大

解析：C大量氫原子處于”=4的激發(fā)態(tài)，向低能級躍遷時，會輻射出汽=仁=6,即6

種不同頻率的光子，故A錯誤；某氫原子輻射出一個光子后，能量減小，軌道半徑減小，庫

侖力做正功，核外電子的速率增大，故B錯誤；處于”=4的氫原子向低能級躍遷時放出光

子的最大能量為△E=3-Ei=[-0.85-(-13.6)]eV=12.75eV,由光電效應方程可知￡kmax

=〃v-Wo=(12.75—4.54)eV=8.21eV,故C正確；若滑動變阻器的滑片右移，正向電壓增大，

如果光電流達到飽和光電流時，則電路中的光電流不變，故D錯誤.

7.氫原子的部分能級如圖所示，已知可見光的光子能量范圍為1.62eV?3.11eV,現有

大量的氫原子處于〃=4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光.關于這些光,

下列說法正確的是()

nE/eV

8..........................0

4--------------------0.85

3---------------------1.51

2----------------------3.4

1-13.6

A.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

B.波長最長的光是由〃=4能級躍遷到”=1能級產生的

C.頻率最小的光是由〃=4能級躍遷到〃=3能級產生的

D.處于〃=2能級的氫原子可以吸收任意頻率的可見光，并發(fā)生電離

解析：C大量的氫原子處于〃=4的激發(fā)態(tài)，可能發(fā)出光子頻率的種數〃=a=6,故A

錯誤；由〃=4能級躍遷到〃=3能級產生的光子，能量最小，頻率最小，波長最長.故B錯

誤，C正確；處于〃=2能級的氫原子發(fā)生電離，光子最小能量3.4eV,故D錯誤.

［能力提升］）｝

8.氯原子被電離一個核外電子，形成類氫結構的氫離子，已知基nE/eV

8............................0

態(tài)的氮離子能量為昂=-54.4eV,氫離子的能級示意圖如圖所示.在3

具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氮離子吸收而發(fā)生躍遷2---------------------13.6

A.42.8eV（光子）B.43.2eV（電子）

C.41.0eV（電子）D.54.4eV（光子）

解析：A入射光子使原子躍遷時，其能量應正好等于原子的兩能級間的能量差，而電

子使原子躍遷時，其能量大于等于原子兩能級間的能量差即可，發(fā)生電離而使原子躍遷時入

射光子的能量要大于等于54.4eV,故選A.

9.氫原子能級示意如圖.現有大量氫原子處于〃=3能級上，下列正確的是（）

nE/eV

00----------------0

5二-0.54

4-------------------0.85

3------------------1.51

2-------------------3.4

113.6

A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出6種頻率的光子

B.從〃=3能級躍遷到〃=1能級比躍遷到枕=2能級輻射的光子頻率低

C.從〃=3能級躍遷到〃=4能級需吸收0.66eV的能量

D.〃=3能級的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量

解析：C大量氫原子處于”=3能級躍遷到〃=1多可輻射出C*=3種不同頻率的光子,

故A錯誤；根據能級圖可知從〃=3能級躍遷到“=1能級輻射的光子能量為〃vi=13.6eV—

1.51eV=12.09eV,從”=3能級躍遷到n=2能級輻射的光子能量為hv2=3AeV-1.51eV=

1.89eV,比較可知從〃=3能級躍遷到〃=1能級比躍遷到〃=2能級輻射的光子頻率高，故B

錯誤；根據能級圖可知從〃=3能級躍遷到”=4能級，需要吸收的能量為E=1.51eV-0.85eV

=0.66eV,故C正確；根據能級圖可知氫原子處于"=3能級的能量為-1.51eV,故要使其

電離至少需要吸收1.51eV的能量，故D錯誤.

10.原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子.例如在某種條件下,

鋁原子的〃=2能級上的電子躍遷到〃=1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉交給

〃=4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現象叫作俄歇效應，以這種方式脫離了原子的電

子叫作俄歇電子，已知銘原子的能級公式可簡化表示為瓦=一務式中〃=1,2,3,…表示

不同能級，A是正的已知常數，上述俄歇電子的動能是()

37

Ai6AB.旬

Cl6AD.出

A

解析：C由題意可知n—l能級能量為E1=-A,附=2能級能量為芯2=—I，從〃=2

74A

能級躍遷到〃=1能級釋放的能量為AE=E2—E尸空，從〃=4能級能量為E4=—金，電離

410

需要能量為：七=0一芯4=金，所以從〃=4能級電離后的動能為：Ek=AE-E=苧一金=巖,

C正確.

II.(2021.河南省鄭州市高三下學期二模)由玻爾原子模型求得氫原子能級如圖所示，已

知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，貝U()

E/eV

4---------------------------0.85

3----------------------------1.51

2---------------------------3.40

1-13.60

A.處于高能級的氫原子向低能級躍遷時有可能輻射出Y射線

B.氫原子從〃=2的能級向〃=1的能級躍遷時會輻射出紅外線

C.處于?=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線并發(fā)生電離

D.大量氫原子從〃=4能級向低能級躍遷時可輻射出6種頻率的可見光

解析：CY射線為重核衰變或裂變時才會放出，氫原子躍遷無法輻射Y射線，故A錯

誤；氫原子從〃=2的能級向〃=1的能級輻射光子的能為E=-3.40-(-13.60)eV=10.20eV,

紅外線的能量小于可見光光子的能量，因此不會輻射紅外線，故B錯誤；氫原子在〃=3能

級吸收超過1.51eV的光子能量就可以電離，紫外線的最小頻率光子的能量大于1.5eV,可

以使處于n=3能級的氫原子電離，故C正確；計算可知，氫原子從〃=4能級躍遷至〃=2

能級時，輻射光子的能量為E=-0.85-(-3.40)eV=2.55eV,在可見光范圍之內，氫原子從

"=3能級向〃=2躍遷時輻射光子的能量為E=-1.51-(-3.40)eV=1.89eV,在可見光范圍

之內，除此之外氫原子躍遷時都不能輻射可見光，所以大量氫原子從〃=4能級向低能級躍迂

時可輻射出2種頻率的可見光，故D錯誤.

12.已知氫原子的基態(tài)能量為昂，激發(fā)態(tài)能量為良=去昌，其中〃=2,3,4,….已知

普朗克常量為人，電子的質量為，小則下列說法正確的是()

A.氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動能減小，原子的電勢能增大，動能和電

勢能之和不變

B.基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為-的光子被電離后，電子的速度大小為

12(Av+Ei)

\^

C.一個處于〃=4的激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時最多可輻射出6