原子模型

模型講解

電子的發(fā)現(xiàn)與原子的“棗糕模型”

1.陰極射線

熒光是由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線命名為陰極射線。

2.湯姆孫的探究方法及結(jié)論

(1)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)電的粒子流，并求出了這種粒子的

比荷。

(2)換用不同材料的陰極做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值都相同，是氫離子比荷的近兩千倍。

(3)結(jié)論：陰極射線粒子帶負(fù)電，其電荷量的大小與氫離子大致相同，而質(zhì)量比氫離子小得多，后來組

成陰極射線的粒子被稱為電子。

3.湯姆孫的進(jìn)一步研究

湯姆孫又進(jìn)一步研究了許多新現(xiàn)象，證明了電子是原子的組成部分。

4.電子的電荷量及電荷量子化

(1)電子電荷量：1910年前后由密立根通過著名的油滴實(shí)驗(yàn)得出，電子電荷的現(xiàn)代值為e=1.602X10T9

Co

(2)電荷是量子化的，即任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍。

(3)電子的質(zhì)量：》;e=9.10938356x10-31kg,質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比絲=1836。

me

說明：陰極射線實(shí)質(zhì)是帶負(fù)電的電子流。

5.“棗糕模型”

湯姆孫的原子模型在J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子之后，對(duì)于原子中正負(fù)電荷如何分布的問題，科學(xué)家們提出了

許多模型。J.J.湯姆孫本人于1898年提出了一種模型。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。有人形象地把他的這個(gè)模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。這個(gè)模型能夠解

釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。但德國(guó)物理學(xué)家勒納德1903年做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，使電子束射到金屬膜上，發(fā)現(xiàn)較高速度的

電子很容易穿透原子。這說明原子不是一個(gè)實(shí)心球體，這個(gè)模型可能不正確。之后不久，a粒子散射實(shí)驗(yàn)則

完全否定了這個(gè)模型。

二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型

1.a粒子散射實(shí)驗(yàn)

(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),

電子鑲嵌在球中。

(2)a粒子散射實(shí)驗(yàn)

①實(shí)驗(yàn)裝置：a粒子源、金箔、放大鏡和熒光屏。

②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

a.絕大多數(shù)的a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)。

b.少數(shù)a粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)。

c.極少數(shù)a粒子的偏轉(zhuǎn)角大于90°,甚至有極個(gè)別a粒子被反彈回來。

份實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過a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。

2.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型

核式結(jié)構(gòu)模型

在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫作原子核，原子的幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子

在核外空間里繞著核高速旋轉(zhuǎn)。

三.玻爾氫原子模型

1.軌道量子化

軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值。

氫原子各條可能軌道上的半徑2rl("=1,2,3...),其中〃是正整數(shù)，口是離核最近的可能軌道的

半徑，「1=0.53x10-1。m。其余可能的軌道半徑還有0.212nm、0.477nm...,不可能出現(xiàn)介于這些軌道半徑

之間的其他值。這樣的軌道形式稱為軌道量子化。

2.能量量子化

(1)電子在可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，盡管是變速運(yùn)動(dòng)，但它并不釋放能量，原子是穩(wěn)定的，這樣的狀態(tài)也稱

之為定態(tài)。

(2)由于原子的可能狀態(tài)(定態(tài))是不連續(xù)的，具有的能量也是不連續(xù)的。這樣的能量值，稱為能級(jí)，能量

最低的狀態(tài)稱為基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)，對(duì)氫原子，以無窮遠(yuǎn)處為勢(shì)能零點(diǎn)時(shí)，其能級(jí)公式與=與1(〃

H2

=1,2,3...)

其中&代表氫原子的基態(tài)的能級(jí)，即電子在離核最近的可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)原子的能量值,5=-13.6eVo

〃是正整數(shù)，稱為量子數(shù)。量子數(shù)"越大，表示能級(jí)越高。

(3)原子的能量包括：原子的原子核與電子所具有的電勢(shì)能和電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。

3.躍遷

原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為民)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為e)時(shí)，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光

發(fā)射光子〃〃=E-E

子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，高能級(jí)及，、一二二二低能級(jí)這。

吸收光子和=E

m-En

可見，電子如果從一個(gè)軌道到另一個(gè)軌道，不是以螺旋線的形式改變半徑大小的，而是從一個(gè)軌道上“跳

躍,，到另一個(gè)軌道上。玻爾將這種現(xiàn)象叫作電子的躍遷。

四.能級(jí)圖的理解

1.對(duì)能級(jí)圖的理解

(1)能級(jí)圖中〃稱為量子數(shù)，e代表氫原子的基態(tài)能量，即量子數(shù)"=1時(shí)對(duì)應(yīng)的nEJeV

8------------------0

能量，其值為一13.6eV。瑪代表電子在第"個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。jZg-Q

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

(2)作能級(jí)圖時(shí)，能級(jí)橫線間的距離和相應(yīng)的能級(jí)差相對(duì)應(yīng)，能級(jí)差越大，間隔越2-3.4

寬，所以量子數(shù)越大，能級(jí)越密，豎直線的箭頭表示原子躍遷方向，長(zhǎng)度表示輻射光

子能量的大小，〃=1是原子的基態(tài)，"-oo是原子電離時(shí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。1---------------------13.6

2.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〃的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為

2

3.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。

hv^Em-E?(Em,￡“是始末兩個(gè)能級(jí)且%”)

能級(jí)差越大，放出光子的頻率就越高。

4.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〃能級(jí)時(shí)能量有余，而激發(fā)到"+1時(shí)能量不足，則可激發(fā)到"能級(jí)的問題。

(2)原子還可吸收外來實(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(￡=￡〃一&)，就可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷。

案例剖析'

【模型演練1】在盧瑟福a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫出的是其

中兩個(gè)n粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是()

【答案】C

【解析】a粒子與原子核相互排斥，運(yùn)動(dòng)軌跡與原子核越近，庫(kù)侖斥力越大，運(yùn)動(dòng)方向變化越明顯,

故C正確。

【規(guī)律方法】

（1）分析a粒子散射實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)注意是“絕大多數(shù)”“少數(shù)”還是“極少數(shù)”粒子的行為?！按蠼嵌绕?/p>

轉(zhuǎn)”只是少數(shù)粒子的行為。

（2）a粒子散射實(shí)驗(yàn)是得出原子核式結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析是建立盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模

型的關(guān)鍵。通過對(duì)a粒子散射實(shí)驗(yàn)這一宏觀探測(cè)，間接地構(gòu)建出原子結(jié)構(gòu)的微觀圖景。

【模型演練2］（多選）關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，下列說法正確的是（）

A.原子中絕大部分是“空”的，原子核很小

B.電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)的向心力是原子核對(duì)它的庫(kù)侖力

C.原子的全部正電荷和質(zhì)量都集中在原子核里

D.原子核的直徑約是IO-。m

【思路點(diǎn)撥】：（1）原子中心有很小的原子核集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量。

（2）電子在核外繞核運(yùn)動(dòng)。

【答案】AB

【解析】由于原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，而原子核又很小，所以原子內(nèi)絕

大部分區(qū)域是“空”的，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；電子繞原子核的圓周運(yùn)動(dòng)是原子核與電子間的庫(kù)侖力提供向

心力，選項(xiàng)B正確；原子核半徑的數(shù)量級(jí)是IO--m,原子半徑的數(shù)量級(jí)是lOTOm,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

【模型演練3】氫原子的能級(jí)圖如圖所示，已知可見光光子能量范圍為1.62?3.11eV。下列說法正確

的是（）

nEJeV

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

1-------------------------13.6

A.處于〃=3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離

B.大量氫原子從高能級(jí)向"=3能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光中一定包含可見光

C.大量處于〃=2能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，發(fā)出的光子能量較大，有明顯的熱效應(yīng)

D.大量處于〃=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，只可能發(fā)出3種不同頻率的光

【思路點(diǎn)撥】：（1）紫外線光子能量若大于L51eV則能電離，否則不能。

（2）輻射光子能量在1.62?3.11eV內(nèi)則為可見光，紅外線有明顯的熱效應(yīng)。

【答案】A

【解析】紫外線光子的能量一定大于可見光光子的能量，即一定大于3.11eV,而從第3能級(jí)電離只需

要1.51eV能量，選項(xiàng)A正確；從高能級(jí)向第3能級(jí)躍遷時(shí)輻射出光子的能量一定小于1.51eV,因此不含

可見光，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氫原子從第2能級(jí)向基態(tài)躍遷，輻射光子的能量為10.2eV,是紫外線，只有紅外線

才有明顯的熱效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；大量氫原子從第4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，能產(chǎn)生6種可能的光子，選項(xiàng)D

錯(cuò)誤。

【規(guī)律方法】能級(jí)躍遷規(guī)律

大量處于"激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，最多可輻射一種頻率的光子。一個(gè)處于〃激發(fā)態(tài)的氫原子

向基態(tài)躍遷時(shí)，最多可輻射（〃一1）種頻率的光子。

綜合應(yīng)用

IB

1.（2024?云南?一模）“量子化”是二十世紀(jì)以來最重要的物理思想之一，下列選項(xiàng)中與“量子化”思想無關(guān)的

是（）

A.普朗克為解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律提出的能量子假說

B.盧瑟福通過a粒子散射實(shí)驗(yàn)提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型

C.波爾提出原子結(jié)構(gòu)假說成功解釋了氫光譜

D.愛因斯坦提出光子說并用于光電效應(yīng)的解釋

【答案】B

【詳解】A.普朗克為解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律提出的能量子假說，故A不符合題意要求；

B.盧瑟福通過a粒子散射實(shí)驗(yàn)提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型，與“量子化”思想無關(guān)，故B符合題意要求；

C.波爾提出原子結(jié)構(gòu)假說，認(rèn)為電子軌道量子化，原子能量量子化，成功解釋了氫光譜，故C不符合題意

要求；

D.愛因斯坦提出光子說，認(rèn)為光的能量是一份一份的，并用于光電效應(yīng)的解釋，故D不符合題意要求。

故選B。

2.（23-24高三上?安徽?期末）核能的利用離不開人類對(duì)微觀世界的不斷探索。下圖表示了科學(xué)家對(duì)原子認(rèn)

識(shí)的演變史，下列說法正確的是（）

道爾頓實(shí)心棗糕模型行星模型玻爾模型電子云模型

小球模型

A.普朗克基于道爾頓的實(shí)心小球模型和電子的發(fā)現(xiàn)事實(shí)建構(gòu)了棗糕模型

B.盧瑟福建構(gòu)的行星模型不僅揭示了原子內(nèi)存在原子核而且揭示了原子核的組成結(jié)構(gòu)

C.玻爾基于行星模型和氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律建構(gòu)了氫原子模型并做了有限推廣

D.基于量子理論建構(gòu)的電子云模型完全否定了玻爾模型的正確性及其科學(xué)研究?jī)r(jià)值

【答案】C

【詳解】A.湯姆孫基于道爾頓的實(shí)心小球模型和電子的發(fā)現(xiàn)事實(shí)建構(gòu)了棗糕模型，也叫西瓜模型，故A

錯(cuò)誤；

B.盧瑟福建構(gòu)的行星模型揭示了原子內(nèi)存在原子核，但是并沒有揭示原子核內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)誤；

C.玻爾基于行星模型和氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律建構(gòu)了氫原子模型并做了有限推廣，該模型對(duì)于氫原子以外

的原子不成立，故C正確；

D.基于量子理論建構(gòu)的電子云模型并沒有完全否定玻爾模型的正確性及其科學(xué)研究?jī)r(jià)值，故D錯(cuò)誤。

故選C。

3.（2024高二下?四川綿陽?期末）關(guān)于物理學(xué)的重要史實(shí)和結(jié)論，下列說法正確的是（）

A.通過分光鏡觀察到的氫原子光譜是連續(xù)譜

B.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后猜想出原子內(nèi)的正電荷集中在很小的核內(nèi)

C.盧瑟福依據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的“核式結(jié)構(gòu)”理論

D.根據(jù)波爾原子結(jié)構(gòu)理論，氫原子的電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)的半徑可以取任意值

【答案】C

【詳解】A.氫原子光譜是不連續(xù)的，是線狀譜，因此通過分光鏡觀察到的氫原子光譜是不連續(xù)譜，故A

錯(cuò)誤；

BC.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后提出了“棗糕式”原子模型，而盧瑟福依據(jù)。粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的“核式

結(jié)構(gòu)”理論，故B錯(cuò)誤，C正確；

D.根據(jù)波爾原子結(jié)構(gòu)理論，電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是量子化的，是一些不連續(xù)的特定值，且電子繞核旋

轉(zhuǎn)是定態(tài)，故D錯(cuò)誤。

故選C。

4.（2024高三上?天津武清?期中）通過對(duì)下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型（）

A.光電效應(yīng)現(xiàn)象B.&粒子散射實(shí)驗(yàn)

C.黑體輻射實(shí)驗(yàn)D.天然放射現(xiàn)象

【答案】B

【詳解】盧瑟福通過對(duì)。粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故選B。

5.（2024高二下?北京海淀?期中）下列說法不正確的是（）

A.a粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了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

B.盧瑟福做a粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，只有少數(shù)a

粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)

C.湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子，并測(cè)定了電子電荷量，且提出了“棗糕”式原子模型

D.盧瑟福提出了原子“核式結(jié)構(gòu)”模型，并解釋了a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因

【答案】c

【詳解】A.a粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子內(nèi)部很空曠，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,

故A正確；

BD.盧瑟福做a粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，只有少數(shù)a粒

子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，盧瑟福通過。粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子“核式結(jié)構(gòu)”模型，并成功解釋了。粒子發(fā)生大角

度偏轉(zhuǎn)的原因，故B、D正確；

C.湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子，提出了“棗糕”式原子模型，密立根測(cè)定了電子電荷量，故C錯(cuò)誤。

本題選擇不正確的，故選C。

6.（2024?北京豐臺(tái)?一模）如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖，一群處于片4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，下

列說法正確的是（）

nE/eV

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

5-0.54

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

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

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

1------------------------------13.6

A.躍遷過程中最多可輻射出4種頻率的光子

B.從片4能級(jí)躍遷到片2能級(jí)的氫原子能量增大

C.從?=4能級(jí)躍遷到77=1能級(jí)輻射出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)

D.有三種頻率的光子可使逸出功為4.54eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)

【答案】D

【詳解】A.一群處于〃=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可輻射出仁=6種頻率的光子，A錯(cuò)誤；

B.從〃=4能級(jí)躍遷到〃=2能級(jí)時(shí)向外輻射光子，氫原子能量減小，B錯(cuò)誤；

C.從片4能級(jí)躍遷到片1能級(jí)輻射出的光子能量最大，根據(jù)

可知，能量越大的光子，波長(zhǎng)越短，C錯(cuò)誤;

D.根據(jù)躍遷規(guī)律，有

hv^Em-En

一群處于〃=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能有

hv=-0.85eV-(-1.5leV)=0.66eV

hv=-0.85eV-(-3.4eV)=2.55eV

hv=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV

Av=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV

/zv=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV

Av=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV

要想發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)滿足

hv>WQ

所以有三種頻率的光子可使逸出功為4.54eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。

故選D。

7.(2024?河北?模擬預(yù)測(cè))如圖為氫原子的能級(jí)圖。大量處于"=4激發(fā)態(tài)的氫原子，在向低能級(jí)躍遷時(shí)放

出光子。已知紅光光子能量范圍為1.6?2.0eV；藍(lán)光光子的能量范圍為2.53?2.76eV,紫光光子的能量范圍

為2.76?3.10eV。處于〃=4激發(fā)態(tài)的氫原子，在向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光子中包含()

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

1---------------------T3.6

A.一種頻率的紅光光子B.兩種頻率的藍(lán)光光子

C.一種頻率的紫光光子D.兩種頻率的紫光光子

【答案】A

【詳解】大量處于“=4激發(fā)態(tài)的氫原子，在向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光子的能量為

&=紜-&=12.75eV

￡,24=E4-E2=2.55eV

&=&-￡3=0.66eV

￡13=￡3-￡1=12.09eV

E23=E3-E2=1.89eN

ELE?-E[=lO.2e7

故處于"=4激發(fā)態(tài)的氫原子，在向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光子中包含一種頻率的紅光光子，一種頻率的藍(lán)光

光子，沒有紫光光子。

故選Ao

8.（23-24高三下?黑龍江?階段練習(xí)）紅外測(cè)溫儀只能捕獲紅外線，紅外線光子的能量為0.55?1.62eV。如

圖為氫原子的能級(jí)圖，大量處在〃=5能級(jí)的氫原子向外輻射的光子中，能被紅外線測(cè)溫儀捕獲的不同頻率

的光子共有（）

nE/eV

8--------------------0

5-----------------------0.54

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

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

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

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

A.2種B.3種C.4種D.5種

【答案】A

【詳解】由氫原子能級(jí)示意圖可知，氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，根據(jù)石=紇-與可知，所輻射光子

能量為0.31eV、0.97eV、2.86eV、13.06eV>0.66eV、2.55eV、12.75eV、1.89eV、12.09eV,10.2eV,紅外

線光子的能量為0.55~1.62eV,則能被紅外線測(cè)溫儀捕獲的不同頻率的光子共有2種。

故選Ao

9.（23-24高三下?河北滄州?階段練習(xí)）如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，現(xiàn)有大量處于〃=2能級(jí)的氫原子,

用某種頻率的單色光照射后，這些氫原子能輻射出10種頻率的光，用這些輻射的光子照射逸出功為3.2eV

的金屬鈣。下列說法正確的是（）

0V

〃EO/

8

54

4-O.5

3.51

-O..8

-1.

2.5

40

1----------------------13.6

A.氫原子被單色光照射后躍遷到〃=4能級(jí)

B.單色光光子的能量為2.55eV

C.照射鈣金屬時(shí)有4種光能使金屬鈣發(fā)生光電效應(yīng)

D.從金屬鈣中逃逸出來的光電子的最大初動(dòng)能為7.0eV

【答案】C

【詳解】A.被照射后的氫原子能輻射10種不同頻率的光子，有

解得

〃=5

所以氫原子躍遷到〃=5能級(jí)，故A錯(cuò)誤；

B.單色光光子的能量

E=E5-E2=2.86eV

故B錯(cuò)誤：

C.當(dāng)氫原子從其他能級(jí)躍遷到”=1能級(jí)時(shí)輻射的光子照射金屬鈣都能發(fā)生光電效應(yīng)，共有4種光，故C

正確；

D.當(dāng)氫原子從〃=5能級(jí)躍遷到77=1能級(jí)時(shí)輻射的光子能量最大，有

^=^5-^=13.06eV

此光照射金屬鈣逃逸出來的光電子的最大初動(dòng)能最大，有

&na*=%、*=9.86eV

故D錯(cuò)誤。

故選C。

10.（23-24高三下?陜西商洛?階段練習(xí)）科學(xué)家已經(jīng)成功檢測(cè)定位了納米晶體結(jié)構(gòu)中的氫原子。按玻爾氫原

子理論，氫原子的能級(jí)圖如圖所示，下列判斷正確的是（）

nE/eV

^0

00?_______,0(.\5C4A

45^_---_--_---_--0.85

3-1.51

，A

23A

1-----------13.6

A.用光子能量為13.06eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可觀測(cè)到多種不同頻率的光子

B.一個(gè)處于"=4激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，最多可能發(fā)出6條光譜線

C.氫原子從第4激發(fā)態(tài)躍遷到第2激發(fā)態(tài)需要吸收光子

D.氫原子的核外電子由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)時(shí)，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大

【答案】A

【詳解】A.由圖可知，用光子能量為13.06eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，氫原子可以躍遷到〃=5

的激發(fā)態(tài)，再向低能級(jí)躍遷時(shí)可以輻射出10種頻率的光子，故A正確；

B.一個(gè)處于"=4激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，最多可以輻射出3種頻率的光子，故B錯(cuò)誤；

C.氫原子從第4激發(fā)態(tài)躍遷到第2激發(fā)態(tài)是從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，會(huì)輻射出光子，故C錯(cuò)誤；

D.氫原子的核外電子由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)時(shí)，軌道半徑變大，電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，故D錯(cuò)誤。

故選A。

二、多選題

11.（2024高二下?北京西城?期中）如圖為盧瑟福所做的a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一

起分別放在圖中的/、8、C、。四個(gè)位置時(shí)，下述說法中正確的是（）

A.相同時(shí)間內(nèi)在/時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多

B.放在C、。位置時(shí)屏上觀察不閃光

C.該實(shí)驗(yàn)說明原子中正電荷是均勻分布的

D.只有少數(shù)a粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上

【答案】AD

【詳解】AB.該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，即相同時(shí)間

內(nèi)在/時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多，但有少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90。,

即放在C位置時(shí)屏上觀察到少數(shù)閃光，放在。位置屏上觀察到極少數(shù)閃光，故A正確，B錯(cuò)誤；

CD.由上述實(shí)驗(yàn)說明了：原子中正電荷并不是均勻分布的，占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很

小的空間范圍，故C錯(cuò)誤，D正確。

故選AD。

12.（2024高二下?河南?期中）如圖所示為a粒子散射實(shí)驗(yàn)的示意圖：放射源發(fā)出a射線打到金箔上，帶有

熒光屏的放大鏡轉(zhuǎn)到不同位置進(jìn)行觀察，圖中①②③為其中的三個(gè)位置，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的敘述或依據(jù)實(shí)

驗(yàn)結(jié)果做出的推理錯(cuò)誤的是（）

A.在位置②接收到的a粒子最多

B.在位置①接收到a粒子說明正電荷不可能均勻分布在原子內(nèi)

C.位置②接收到的a粒子一定比位置①接收到的a粒子所受金原子核斥力的沖量更大

D.若正電荷均勻分布在原子內(nèi)，則①②③三個(gè)位置接收到a粒子的比例應(yīng)相差不多

【答案】AC

【詳解】A.原子的內(nèi)部是很空闊的，原子核非常小，所以絕大多數(shù)a粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則在

位置③接收到的a粒子最多，所以A錯(cuò)誤，符合題意；

B.在位置①接收到a粒子說明正電荷不可能均勻分布在原子內(nèi)，所以B正確，不符合題意；

C.位置②接收到的a粒子一定比位置①接收到的a粒子所受金原子核斥力的沖量更小，因?yàn)樵谖恢芒賏

粒子速度反向運(yùn)動(dòng)，則動(dòng)量的變化量更大，所以沖量更大，則C錯(cuò)誤，符合題意；

D.若正電荷均勻分布在原子內(nèi)，則a粒子與原子正面撞擊，粒子最后反彈，則①②③三個(gè)位置接收到a

粒子的比例應(yīng)相差較多，所以D正確，不符合題意。

故選AC。

13.（2024高二下?吉林白山?期末）1909年，物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用a粒子轟擊金箔，研究a粒子被

散射的情況，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。關(guān)于。粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）

探測(cè)搔

a粒子源

金箔

吐」一

a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

A.少數(shù)a粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)的角度大于90°

B.戊粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞

C.a粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的

D.a粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子中有一個(gè)帶正電的核幾乎占有原子的全部質(zhì)量

【答案】AD

【詳解】A.當(dāng)a粒子穿過原子時(shí)，電子對(duì)a粒子影響很小，影響a粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離核遠(yuǎn)則a

粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向改變小。只有當(dāng)a粒子與核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大庫(kù)侖斥力，而

原子核很小，所以a粒子接近它的機(jī)會(huì)就很少，所以只有少數(shù)a粒子大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)的

角度大于90。，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進(jìn)，故A正確；

B.a粒子大角度散射是由于它受到原子核庫(kù)侖斥力的作用，而不是與電子發(fā)生碰撞，故B錯(cuò)誤；

C.a粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的棗糕模型是錯(cuò)誤的，故C錯(cuò)誤；

D.從絕大多數(shù)a粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測(cè)使粒子受到排斥力的核體積極小，實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核

帶有原子的全部正電，和幾乎全部質(zhì)量，故D正確。

故選AD。

14.（2024高二下?遼寧遼陽?期末）夕粒子散射實(shí)驗(yàn)是近代物理學(xué)中經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)之一，盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)證

實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法正確的是（）

A.熒光屏在C位置的亮斑比在4、8位置的亮斑少

B.該實(shí)驗(yàn)說明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

C.熒光屏在8位置的亮斑比在N位置的亮斑多

D.該實(shí)驗(yàn)說明原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)

【答案】AB

【詳解】AC.根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大多數(shù)粒子通過金箔后方向不變，少數(shù)粒子方向發(fā)生改變，極少

數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90。，甚至有的被反向彈回，可知熒光屏在2位置的亮斑比/位置少，熒光屏在C位置的亮斑

比4、8位置少，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；

BD.該實(shí)驗(yàn)說明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，而不是原子質(zhì)量均勻地分布在原子

內(nèi)，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤；

故選AB。

15.（2024高二下?四川成都?階段練習(xí)）下列說法正確的是（）

A.原子的核式結(jié)構(gòu)模型是湯姆孫建立起來的

B.在a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)

C.玻爾模型能夠解釋所有原子的光譜現(xiàn)象

D.玻爾認(rèn)為，電子的軌道是量子化的，原子的能量也是量子化的

【答案】BD

【詳解】A.原子的核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福建立起來的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.在a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B正確；

C.玻爾模型只能解釋氫原子的光譜現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.玻爾認(rèn)為，電子的軌道是量子化的，原子的能量也是量子化的，選項(xiàng)D正確。

故選BD。

16.（2024高二下?寧夏中衛(wèi)?階段練習(xí)）在a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，如果兩個(gè)具有相同能量的a粒子以不同的角

度散射出來，則散射角度大的這個(gè)a粒子（）

A.更接近原子核

B.更遠(yuǎn)離原子核

C.不受原子核的作用

D.受到原子核較大的沖量作用

【答案】AD

【詳解】能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的a粒子是穿過原子時(shí)離原子核近的a粒子，使a粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是庫(kù)

侖力，受到原子核較大的沖量作用。

故選ADo

17.（2024高二下?北京海淀?階段練習(xí)）下列敘述符合史實(shí)的是（）

A.玻爾理論很好地解釋了氫原子的光譜

B.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)

C.盧瑟福根據(jù)。粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

D.波爾根據(jù)氫原子的發(fā)光現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

【答案】AC

【詳解】A.波爾理論主要內(nèi)容有軌道是分立的，不同能級(jí)具有不同能量，不同能級(jí)之間可以發(fā)生躍遷，A

正確；

BCD.盧瑟福根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，BD錯(cuò)誤、C正確。

故選ACo

18.（2024高二下?四川廣元?階段練習(xí)）下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)中正確的是（）

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)，核力提供向心力

C.原子的全部質(zhì)量都集中在原子核里

D.原子的直徑大約是

【答案】AD

【詳解】A.原子中絕大部分是空的，原子核很小，A正確；

B.電子在核外運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力提供向心力，B錯(cuò)誤；

C.原子的幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，C錯(cuò)誤；

D.原子的直徑大約是,D正確。

故選AD。

19.（2023?浙江杭州?二模）與下圖相關(guān)的說法正確的是分（）

乙：a粒子散射的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

光子電子

丙：光子與電子碰撞示意圖

T:不同物質(zhì)受激發(fā)的線狀光譜

A.圖甲:湯姆孫的氣體放電管實(shí)驗(yàn)可估測(cè)電子的比荷

B.圖乙:盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)可估測(cè)原子核的半徑

C.圖丙:康普頓認(rèn)為光子與電子碰撞之后，動(dòng)量減小、波長(zhǎng)變短

D.圖丁:玻爾理論可以解釋多種物質(zhì)發(fā)出的線狀光譜

【答案】AB

【詳解】A.湯姆孫通過研究求出了陰極射線的比荷，明確陰極射線是電子，故A正確；

B.盧瑟福在用a粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大多粒子能穿透金箔，只有少量的粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，提出

原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，并能估測(cè)原子核的半徑，故B正確；

C.康普頓認(rèn)為光子與電子碰撞之后，動(dòng)量減小、波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤；

D.玻爾理論只可以解釋氫原子的光譜現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。

故選AB。

20.（2024高三?全國(guó)?課時(shí)練習(xí)）根據(jù)原子的核式結(jié)構(gòu)模型，下列說法中正確的是（）

A.原子核的直徑大約是10TomB.原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)

C.原子的全部正電荷都集中在原子核里D.電子在核外旋轉(zhuǎn)，庫(kù)侖力提供向心力

【答案】BCD

【詳解】AB.一個(gè)原子的直徑大約是10-"m,原子核只占據(jù)的原子內(nèi)部極小的空間（大約為原子整個(gè)體積

的IO-。），卻集中了幾乎所有原子的質(zhì)量，A錯(cuò)誤、B正確；

C.a粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，C正確；

D.原子由位于原子中心的帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子構(gòu)成，電子在核外繞核高速旋轉(zhuǎn)，庫(kù)侖力提

供向心力，D正確。

故選BCD。

21.（2024?甘肅張掖?模擬預(yù)測(cè)）如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。大量處于4、%、%、均能級(jí)的氫原子向低能

級(jí)躍遷時(shí)分別輻射出再、x?、X3、X4種不同頻率的光子。己知%-工3=2（工2-再）＞0,貝I（）

nE/eV

OO----------------------------------------------------------------0

5-0.54

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

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

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

1-13.6

A.%一定等于2

B.若4=3,則可能有4=7

C.若大量氫原子從〃=3能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光有兩種可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則大量氫原子從

"=4能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光可能有4種可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

D.一個(gè)處于〃=5能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷，最多可輻射5種頻率的光

【答案】BC

【詳解】AB.根據(jù)

大量氫原子從〃=2至〃=7能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)分別能發(fā)出1、3、6、10、15、21種不同頻率的光子，則有

10-6=2(3-1)

即

X]—1,—2

若

21-15=2(6-3)

則有

再=3,々=3,羯=7

故A錯(cuò)誤，B正確；

C.大量氫原子從〃=3能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出3種光，有兩種可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則該金屬的逸出功

&-E?<WQ<E?—E]

即

1.89MeV<%<10.2MeV

則大量氫原子從〃=4能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光可能有4種可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；

D.一個(gè)處于〃=5能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷，最多可輻射4種頻率的光，故D錯(cuò)誤。

故選BCo

22.(2024?海南?模擬預(yù)測(cè))如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，氫原子第〃能級(jí)的能量為紇=與，其中耳是

基態(tài)能量，而〃=1,2,3…。大量氫原子處于〃=4能級(jí)，普朗克常量為〃，下列說法正確的是()

nE

00'0

4:

3-

2

i----------------------d

A.可輻射出6種不同頻率的光子

B.輻射出的頻率最大的光子對(duì)應(yīng)的能量為-普

16

7F

C.輻射出的光子最大頻率為-令

144〃

D.躍遷到低能級(jí)后電子動(dòng)能減小

【答案】AB

【詳解】A.大量氫原子從〃=4能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)，最多可輻射

仁=6種

不同頻率的光子，故A正確；

BC.由公式

*=EjE”=hv

可知，由"=4躍遷到”=1時(shí)輻射的光子頻率最大，則輻射出最大能量為

NE=E.-E,=^-E,=-X^=hv

4116116

解得輻射出的光子最大頻率為

15月

V=--------L

16h

故B正確，C錯(cuò)誤；

D.原子躍遷到低能級(jí)后，電子的軌道半徑減小，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力提供向心力，則有

rr

可得

可知，軌道半徑減小，則電子動(dòng)能增大，故D錯(cuò)誤。

故選ABo

23.（2024?福建泉州?一模）氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)如圖所示，一群處于〃=4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷，會(huì)發(fā)

出不同頻率的光，下列說法正確的是（）

V

〃e

￡o/

8

554

4-o.85

3-o.51

-l.

2-3.4O

1----------------------13.6

A.這群氫原子最多可以發(fā)出6種頻率的光

B.這群氫原子最多可以發(fā)出4種頻率的光

C.從〃=4能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)發(fā)出的光子能量最大

D.從〃=4能級(jí)躍遷到〃=3能級(jí)發(fā)出的光子能量最大

【答案】AC

【詳解】AB.一群處于〃=4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷，這群氫原子最多可以發(fā)出不同頻率的光的數(shù)目

為

故A正確，B錯(cuò)誤；

CD.一群處于〃=4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷，根據(jù)波爾理論有