原子结构-2023届高考物理真题分类整合与培优强基试题

精准备考（第90期）——原子结构

一、真题精选（高考必备）

1.（2022•北京•高考真题）氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（）

A.放出光子，能量增加B.放出光子，能量减少

C.吸收光子，能量增加D.吸收光子，能量减少

2.（2020•北京・统考高考真题）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n=3能级上,

下列说法正确的是（）

nE/eV

000

-0.54

-0.85

-1.51

-3.4

A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

B.从〃=3能级跃迁到〃=1能级比跃迁到〃=2能级辐射的光子频率低

C.从〃=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量

D.九二3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量

3.（2022・广东・高考真题）目前科学家已经能够制备出能量量子数〃较大的氢原子。氢

原子第〃能级的能量为与=与，其中4=-13.6eV。图是按能量排列的电磁波谱，要

n

使〃=20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是

红外线见，紫外线X射线

1

:\曲!/»

-III'i।：

10-210-*110°10'102103

能量（eV）

A.红外线波段的光子B.可见光波段的光子

C.紫外线波段的光子D.X射线波段的光子

4.（2022•浙江•高考真题）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于〃=3的激发态，在

向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确

的是（）

n£/eV

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

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

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

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

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

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

A.逸出光电子的最大初动能为10.80eV

B.〃二3跃迁到〃二1放出的光子动量最大

C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应

D.用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到〃=4激发态

5.（2010・重庆・高考真题）氢原子部分能级示意图如题所示，不同色光的光子能量如下

表所示。

nE/eV

oo---------------0

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

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

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

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

色光赤橙黄绿蓝一靛紫

光子能量范围

1.61-2.002.00-2.072.07~2.142.14-2.532.53~2.762.76-3.10

（eV）

处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为（）

A.红、蓝靛

B.黄、绿

C.红、紫

D.蓝靛、紫

6.（2022・重庆,高考真题）如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53

~2.76eV,紫光光子的能量范围为2.76~3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可

辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为（）

皮eV

877o

554

4OS.85

3L51

2

-3.40

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

A.10.20eVB.12.09eVC.12.75eVD.13.06eV

7.（2021・北京•高考真题）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025

年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为105m〜

对应能量范围约为10%V〜105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研

究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，

会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为"同

步辐射"。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV,回旋一圈辐射的总能量约为104eV»

下列说法正确的是（）

A.同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样

B.用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离

C.蛋白质分子的线度约为lCCm,不能用同步辐射光得到其衍射图样

D.尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小

8.（2019•全国•高考真题）氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.63eV~3.10eV的

光为可见光，要使处于基态（〃=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给

氢原子提供的能量为（）

n£„/eV

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

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

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

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

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

A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV

9.（2011•全国•高考真题）已知氢原子的基态能量为£/,激发态能量纥=与，其中〃=2,

n~

3....用〃表示普朗克常量，c表示真空中的光速，能使氢原子从第一激发态电离的光子

的最大波长为（）

4hc2hc4hc9he

10.（2007・天津•高考真题）图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于以〃二4的

激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是

n£/eV

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

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

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

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

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

A.最容易表现出衍射现象的光是由，〃=4能级跃迁到〃=1能级产生的

B.频率最小的光是由〃=2能级跃迁到能级产生的

C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D.用n=2能级跃迁到”=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属伯能发生光电效

应

1L（2014•山东・高考真题）（多选）氢原子能级如图，当氢原子从〃=3跃迁到〃=2的能

级时，辐射光的波长为656nm,以下判断正确的是（）

n£/（eV）

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

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

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

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

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

A.氢原子从〃=2跃迁到〃=1的能级时，辐射光的波长大于656nm

B.用波长为325nm的光照射可使氢原子从”=1跃迁到〃=2的能级

C.大量处于"=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线

D.用波长为633nm的光照射不能使氢原子从〃=2跃迁到„=3的能级

12.（2020•浙江•高考真题）（多选）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可

见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则（）

n£/eV

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

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

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

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

A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出/射线

B.氢原子从凡=3的能级向”=2的能级跃迁时会辐射出红外线

C.处于〃=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离

D.大量氢原子从〃=4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光

13.（2019・浙江・高考真题）【加试题】（多选）波长为入1和入2的两束可见光入射到双缝，

在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为入1的光的条纹间距大于波长为入2的条纹间距.则

（下列表述中，脚标"1"和"2"分别代表波长为脑和入2的光所对应的物理量）

A.这两束光的光子的动量P1>P2

B.这两束光从玻璃射向真空时，其临界角Ci>Cz

C.这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压Ui>6

D.这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n=2能级时产生，则相应激发态的电离能回Ei

>@E2

14.（2018•浙江•高考真题）（多选）氢原子的能级图如图所示，关于大量氢原子的能级

跃迁，下列说法正确的是（可见光的波长范围为4.0xl（y7m~7.6xl07m,普朗克常量

）=6.6xIO-J.s,真空中光速c=3.0xl（）8m/s）

„E/eV

oo-------------------------0

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

3---------------------------1-51

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

A.氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射y射线

B.氢原子处在〃=4能级，会辐射可见光

C.氢原子从高能级向〃=3能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应

D.氢原子从高能级向〃=2能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能

量为1.89eV

15.（2018•浙江,高考真题）（多选）。、。是两种单色光，其光子能量分别为〃、4,其

—=k，则（）

£b

A.a、6光子动量之比为区=:

Pbk

1

B.若a、6入射到同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比厂

C.若。、6都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差七=J（后-1）

D.若a、6是由处在同一激发态的原子跃迁到a态和6态时产生的，则a、6两态能级

之差%-6=j（Z-l）

16.（2008•上海•高考真题）1991年卢瑟福依据a粒子散射实验中a粒子发生了—（选

填"大"或"小"）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为IMeV的a粒

子轰击金箔，则其速度约为m/So（质子和中子的质量均为1.67xl0^7kg,

lMeV=lxlO6eV）

17.（2011•江苏•高考真题）按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子

的能量（选填"越大"或"越小"）。已知氢原子的基态能量为电子质

量为加，基态氢原子中的电子吸收一频率为Y的光子被电离后，电子速度大小为

（普朗克常量为h）。

18.（2007•海南•高考真题）（1）氢原子第〃能级的能量为纥F=与,其中©是基态能量，

n~

33

而〃=1,2,....若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出-亍耳的激

164

发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级；

（2）一速度为v的高速a粒子（；He）与同方向运动的速核（：：＞Ne）发生弹性正碰，碰后a粒

子恰好静止。求碰撞前后短核的速度（不计相对论修正）

二、强基训练（高手成长基地）

1.（2019・北京海淀•二模）"通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研

究的重要手段，如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克-赫兹实验是研究汞

原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度

不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，GA间加有0.5V电压的反向电场使电子

减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的

容器中充入汞蒸汽后，发现KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数/就会显著下降，

如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现

象应从汞原子能量量子化的角度去解释。下列说法错误的是（）

A.汞原子基态和第一激发态的能级之差可能是4.9eV

B.KG间电压低于4.9V时，电流随电压增大而上升，是因为电子能量越高，越容易克

服反向电压到达A极

C.KG间电压在5~10V之间时，出现电流随电压增大而上升的一段图线，是因为单位时

间使汞原子发生跃迁的电子个数增加

D.即使KG间电压高于4.9V,电子也存在始终不与汞原子发生碰撞的可能性

2.（2019•北京顺义•二模）从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于

微观体系.但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结

论.根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动，原子中的电

子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动.已知电子质量为〃?，电荷量为e,静电力常

量为上氢原子处于基态（〃=1）时电子的轨道半径为〃，电势能为马=-％之（取无穷

远处电势能为零）.第〃个能级的轨道半径为为,已知r行/〃，氢原子的能量等于电子

绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和.

（1）求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度；

试卷第7页，共3页

（2）证明：氢原子处于第"个能级的能量为基态能量的F（〃=1,2,3,...）；

n-

（3）1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的

波长能够用一个公式表示，这个公式写做；=刈5-，），〃=3,4,5，.…式中7?叫

做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式.已知氢原子基态的能量为瓦，用表示普朗

克常量，c表示真空中的光速，求：

a.里德伯常量R的表达式；

b.氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比.

27

3.（2012•河北石家庄•一模）氢原子能级图如图所示，氢原子质量为mH=1.67xlO-kg.设

原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n=5的能级状态.

HE/eV

8-----------------------------

50

4--------------------0.54

---------------------0.85

3

---------------------1.51

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

1-13.6

（1）求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光;

（2）若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用〃=如表示（h为普朗克常

C

量，v为光子频率，c=3xl08m/s）,忽略氢原子的动能变化，求发生电子跃迁后氢原子的

最大反冲速率.（保留三位有效数字）

4.（2020・北京•模拟预测）在不受外力或合外力为零的弹性碰撞中，碰撞前后系统同时

遵从能量守恒和动量守恒.上述理论不仅在宏观世界中成立，在微观世界中也成立.康

普顿根据光子与电子的弹性碰撞模型，建立的康普顿散射理论和实验完全相符.这不仅

证明了光具有粒子性，而且还证明/光子与晶体中电子的相互作用过程严格地遵守能量

守恒定律和动量守恒定律.

光子电子

O;——►O

碰撞晨'

碰撞前

试卷第8页，共3页

（1）根据玻尔的氢原子能级理论，纥©为原子的基态能量，E〃在第〃条轨

rT

道运行时氢原子的能量），若某个处于量子数为〃的激发态的氢原子跃迁到基态，求发

出光子的频率.

（2）康普顿在研究X射线与物质散射实验时，他假设X射线中的单个光子与晶体中的

电子发生弹性碰撞，而且光子和电子、质子这样的实物粒子一样，既具有能量，又具有

动量（光子的能量加，光子的动量））.现设一光子与一静止的电子发生了弹性斜碰,

如图所示,碰撞前后系统能量守恒,在互相垂直的两个方向上，作用前后的动量也守恒.

a.若入射光子的波长为左，与静止电子发生斜碰后，光子的偏转角为a=37。，电子沿与

光子的入射方向成夕=45。飞出.求碰撞后光子的波长2和电子的动量P.（sin370=0.6,

cos37°=0.8）.

b.试从理论上定性说明，光子与固体靶中的电子（电子的动能很小，可认为静止）发

生碰撞，波长变长的原因.

5.（2019•北京・高考模拟）玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描

述下的轨道运动.他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运

动.已知电子质量为机，元电荷为e,静电力常量为A,氢原子处于基态时电子的轨道

半径为

（1）氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值.

（2）氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总

和.已知当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中离场源电荷4为『处的各点的电势

gk里.求处于基态的氢原子的能量.

r

（3）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，形成

氢光谱.氢光谱线的波长可以用下面的巴耳末一里德伯公式来表示

4=《分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数.k=l,2,3，……对于

每一个k,有H=A+1,k+2,k+3,......火称为里德伯常量，是一个已知量.对于k=l的一

系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；k=2的一系列谱线其波长处在可见光区，

称为巴耳末系.用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最

短的光照射时，遏止电压的大小为S;当用巴耳末系波长最长的光照射时，遏止电压

的大小为S.真空中的光速为J求：普朗克常量和该种金属的逸出功.

试卷第9页，共3页

三、参考答案及解析

(-)真题部分

1.B

【详解】氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能

级之差，能量减少。

故选Bo

2.C

【详解】A.大量氢原子处于“=3能级跃迁到〃=1最多可辐射出C；=3种不同频率的光子,

故A错误；

B.根据能级图可知从〃=3能级跃迁到〃能级辐射的光子能量为

牝=13.6eV-1.51eV

从〃=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为

牝=3.4eV-1.5leV

比较可知从“=3能级跃迁到〃=1能级比跃迁到"=2能级辐射的光子频率高，故B错误：

C.根据能级图可知从〃=3能级跃迁到〃=4能级，需要吸收的能量为

E=1.5leV-0.85eV=0.66eV

故C正确；

D.根据能级图可知氢原子处于w=3能级的能量为-1.51eV,故要使其电离至少需要吸收

1.51eV的能量,故D错误；

故选C。

3.A

【详解】要使处于〃=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸

收光子的能量为

-136

E=0—(一-)eV=0.034eV

202

则被吸收的光子是红外线波段的光子。

故选Ao

4.B

【详解】A.从〃=3跃迁到放出的光电子能量最大，根据

Ek=E-W0

可得此时最大初动能为

Ek=9.8eV

故A错误;

B.根据

hhv

P=I=T

E=hv

又因为从〃=3跃迁到〃=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；

C.大量氢原子从〃=3的激发态跃迁基态能放出C；=3种频率的光子，其中从〃=3跃迁到"=2

放出的光子能量为

\Ek=3.4eV-1.5leV=l,89eV<2.29eV

不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；

D.由于从〃=3跃迁到〃=4能级需要吸收的光子能量为

A£=1.5leV-0.85eV=0.66eV声0.85eV

所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到〃=4激发态，故D错误。

故选Bo

5.A

【详解】如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2eV的光子，不属于可见光；如

果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09eV、10.2eV、1.89eV的三种光子，只有1.89eV

属于可见光;如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、

1.89eV、0.66eV的六种光子，1.89eV和2.55eV属于可见光,1.89eV的光子为红光,2.55eV

的光子为蓝-靛。

故选Ao

6.C

【详解】由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能

量范围可知从氢原子从〃=4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光（即从〃=4,跃迁

到〃=2辐射蓝光），则需激发氢原子到〃=4能级，则激发氢原子的光子能量为

\E=E4~EI=12.75eV

故选C。

7.D

【详解】A.同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量到高

能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误；

B.用同步辐射光照射氢原子，总能量约为104eV大于电离能13.6eV,则氢原子可以电离，

故B错误；

C.同步辐射光的波长范围约为106m〜与蛋白质分子的线度约为KT8m差不多，故

能发生明显的衍射，故C错误；

D.以接近光速运动的单个电子能量约为109eV,回旋一圈辐射的总能量约为104eV,则电子

回旋一圈后能量不会明显减小，故D正确;

故选D。

8.A

【详解】由题意可知，基态(n=l)氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可

能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光.故AE=-1.51-(-13.60)eV=12.09eV.故本题选A.

9.C

【详解】能使氢原子从第一激发态电离的能量为

E=-互

4

由

E、,c

-----=h——

42

得最大波长为

/4/zc

71--------

故选c正确。

10.D

【详解】A.波长越长衍射现象越明显，能级差越大频率越高波长越短，A错误；

B.频率最小的光应是由〃=4能级跃到〃=3能级产生的，B错误；

C.由C：可知，这些氢原子总共可辐射出六种不同频率的光子，能极差越大频率越高，可得

C错误；

D.用〃=2能级跃迁到〃=1能级辐射出的光能量为10.2eV,大于逸出功，能发生光电效应.D

正确。

11.CD

【详解】A.从〃=3跃迁到〃=2的能级时，辐射光的波长为656nm；而当从〃=2跃迁到

的能级时，辐射能量更多，则频率更高，波长小于656nm,故A错误：

B.当从〃=2跃迁到〃=1的能级，释放的能量

he)

T=-3.4eV-(-13.6eV

则释放光的波长是

A=122nm

则用波长为122nm的光照射，才可使氢原子从”=1跃迁到〃=2的能级，故B错误;

C.根据数学组合

C；=3

可知一群〃=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C正确;

D.氢原子的电子从〃=2跃迁到〃=3的能级，必须吸收的能量为△£,与从〃=3跃迁到〃=2

的能级，放出能量相等，因此只能用波长656nm的光照射，才能使得电子从〃=2跃迁到〃=3

的能级，故D正确。

故选CD。

12.CD

【详解】A./射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射/射线，故A错误：

B.氢原子从〃=3的能级向〃=2的能级辐射光子的能量：

E=-1.5leV-(-3.40eV)=1.89eV

在可见光范围之内，故B错误；

C.氢原子在〃=3能级吸收1.51eV的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率大于L51eV,

可以使处于〃=3能级的氢原子电离，故C正确；

D.氢原子从〃=4能级跃迁至〃=2能级辐射光子的能量：

E'=-O.85eV-(-3.40eV)=2.55eV

在可见光范围之内；同理，从〃=3的能级向〃=2的能级辐射光子的能量也在可见光范围之

内，所以大量氢原子从〃=4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，故D正确。

故选CD.

13.BD

【详解】A.根据双峰干涉的条纹间距的表达式=%可知入i>入2,由P=g可知PKP2,选

az

项A错误；

B.光1的折射率小小于光2的折射率n2,则根据sinC=l/n可知这两束光从玻璃射向真空时，

其临界角Ci>C2,选项B正确：

C.光1的频率fi小于光2的频率f2,则这两束光都能使某种金属发生光电效应，则根据

Ue=gm片=叫出动可知，遏止电压Ui<6,选项C错误；

D.这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n=2能级时产生，可知1光所处的激发态的能

级较低，相应激发态的电离能较大，即回Ei>回E2，选项D正确.

14.BC

【详解】A.y射线是原子核通过衰变产生的高能电磁波，与核外电子跃迁无关，故A错误；

B.根据

E=hv=h—

可得，可见光光子的能量为1.63eV~3.09eV,从z?=4能级跃迁到n=2能级

AE=-O.85eV+3.40eV=2.55eV

在该能量范围内，故B正确;

C.从高能级向〃=3能级跃迁辐射的能量最大值为1.51eV,小于1.63eV,属于红外线，具有

热效应，故C正确；

D.根据□=£,传播速度越小，折射率越大，光子频率越大，能量越大，而从高能级向〃=2

n

能级跃迁时最大能量为3.4eV,故氢原子从高能级向〃=2能级跃迁时，辐射的光在同一介质

中传播速度最小的光子能量为3.4eV,故D错误.

故选BC。

15.BC

【分析】根据公式几=2、最=4%、耳=加-%、"配=%-%分析解题。

p(1

【详解】A.根据德布罗意方程2=2,以及光子能量公式£=可得

P2

£

P=-

C

故

%

乙=上=组=4

Pb冬与,

C

A错误；

cheI

B.根据£可知谷生，因为刈二与4,故

2ed

Lhe

A^x=----

d£

所以

此一4=1

与b1工

B正确；

C.根据电子最大初动能&=/"-%可知片=〜网，故可得

Eh,-Ekl,=£a-£„=(k-1)£„

C正确；

D.根据公式£=机=七末-E初，又由同一激发态原子跃迁所以E初相同，且都由高能级往低

能级跃迁，所以

片末一%初=一4一(一-

D错误。

故选BC»

16.大6.9xl06

【详解】⑴⑵卢瑟福在a粒子散射实验中发现了大多数a粒子没有大的偏转，少数发生了

较大的偏转，卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型；设a粒子的

速度为v

2[2E[_/ZxlxlO'xi6x10—

Ek=^mv,v=6

iVmV—4X1.67X10-27m/s=6.9xl0m/s

17.越大『二片)

【详解】［1］按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能级越高，能量

越大。

［2］由能量关系

〃7=(0-E1)+gmv2

解得

一

18.(1)氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级；(2)3=：v

【详解】⑴设氢原子发射光子前后分别处于第/与第加能级，则依题意有

空一旦=_』尸

I2nV16

鸟p3_

££

-m-i=-47I

解得

m=2

1=4

氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级

z

⑵设a粒子与敏核的质量分别为ma与m.\e,短核在碰撞前后的速度分别为与vNe.由

动量守恒与机械能守恒定律，有

叫丫+咻e%=咻北

2八，+g咻He=咻eK：

解得

2ml

=1

（~）强基部分

【详解】A.由题意知，KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数/就会显著下降，这说

明电子经过加速后获得的动能正好达到汞原子跃迁的最低能量,也就是从基态跃迁到第一激

发态所吸收的能量，故A正确，不符合题意；

B.当KG间的电压低于4.9V时，电子在KG间被加速而获得的能量低于4.9eV。电子与汞

原子碰撞时.，不能使汞原子跃迁到激发态。同时电子不会因为碰撞而损失能量，电子能量越

高越容易克服GA间的反向电压抵达A极，因此电流随着KG间电压的升高也越来越大，故

B正确，不符合题意；

C.当KG间电压在5~10V之间时，电流随电压增大而上升，是因为电子在KG空间与汞原子

碰撞而转移掉4.9eV的能量后，还留有足够的能量，又能克服反向电压从G极到达A极，

电流又上升了，故C错误，符合题意；

D.因为原子不是实心体，所以当电子进入汞原子内部时，即使KG间电压高于4.9V,电子

也存在着始终不与汞原子发生碰撞的可能性，故D正确，不符合题意。

故选C。

2.（1）v,=J—（2）设电子在第1轨道上运动的速度大小为v/,根据牛顿第二定律有

『ke2e2

的能量£=-Z幺+k="丁，同理，电子在第〃轨道运动时氢原子的能量

4242斗

JkJ,2z»2JF

《=-匕:+三=-%三，又因为1吟，则有与=-A三==T，命题得证.（3）

r

„2/2rn2rli2n'rtn

E

a：R=-•1b：5:9

【详解】（1）电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动

根据牛顿第二定律有上〈=相匕

44

（2）设电子在第1轨道上运动的速度大小为“根据牛顿第二定律有％<=相4

1°ke1

电子在第1轨道运动的动能昂=彳〃W=—

224

2»22

电子在第1轨道运动时氢原子的能量&=-％三+笄=乂2

同理，电子在第〃轨道运动时氢原子的能量与=-幻《+华=-左5-,又因为/;="4

r

„2乙2rn