一、单项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分，每小题只有一个选项符合题意)
1.(2011·上海高考)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )
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2.(2012·武汉模拟)紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光.这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2.下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是( )
A.先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|
B.先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|
C.两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|
D.两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|
3.(易错题)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则( )
A.ν0<ν1 B.ν3＝ν2＋ν1
C.ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.＝＋
4.根据玻尔理论，在氢原子中量子数n越大，则( )
A.电子轨道半径越小 B.核外电子速度越小
C.原子能级能量越小 D.原子的电势能越小
二、双项选择题(本大题共5小题，每小题8分，共40分，每小题有两个选项符合题意)
5.(创新题)如图所示为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是( )
A.相同时间内放在A位置时，观察到屏上的闪光次数最多
B.相同时间内放在B位置时，观察到屏上的闪光次数只比放在A位置时稍少些
C.放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D.放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
6.(2012·宜宾模拟)下列说法中正确的是( )
A.α粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的
B.由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质
C.用电磁波照射某原子，使它从能量为E1的基态跃迁到能量为E2的激发态，则该电磁波的频率等于(E2－E1)/h[高考资源网KS5U.COM]
D.氢原子的核外电子从n＝4能级轨道向低能级轨道跃迁所辐射的光子的频率最多有8种
7.(创新题)氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的
是( )
A.氢原子的能级减小
B.氢原子的电势能增大
C.核外电子绕核旋转的半径增大[Ks5u.com]
D.核外电子的运动加速度增大
8.有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A.氢原子的发射光谱是连续谱
B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光[高考资源网]
C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
9.(易错题)氢原子的部分能级如图所示.已知可见光的光子能量在1.61 eV到3.10 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[Ks5u.com]
D.从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光
三、综合题(本大题共2小题，共36分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
10.(预测题)(18分)(1)(双选)若规定氢原子处于基态时的能量为E1＝0，则其他各激发态的能量依次为E2＝10.2 eV、E3＝12.09 eV、E4＝12.75 eV、E5＝
13.06 eV……在气体放电管中，处于基态的氢原子受到能量为12.8 eV的高速电子轰击而跃迁到激发态，在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中
( )
A.总共能辐射出6种不同频率的光子
B.总共能辐射出10种不同频率的光子
C.辐射出波长最长的光子是从n＝4跃迁到n＝3能级时放出的
D.辐射出波长最长的光子是从n＝5跃迁到n＝4能级时放出的
(2)氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.632 8μm，λ2＝3.39 μm.已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1＝1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的.用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为 .
11.(2012·汕尾模拟)(18分)氢原子处于基态时，原子能级E1＝－13.6 eV，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，现用光子能量介于11.0～12.5 eV范围内的光去照射一大群处于基态的氢原子，
(1)照射光中可能被基态氢原子吸收的光子有几种？激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有几种？能放出的光子的最大能量是多少？
(2)要使处于n＝3的激发态的氢原子电离，入射光子的最小频率是多少？
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答案解析
1.【解析】选D.α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金箔，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确.
2.【解析】选B.原子首先吸收光子(紫外线)，先向高能级跃迁，后向低能级跃迁，再辐射光子(可见光).因紫外线频率大于可见光频率，故吸收光子的能量大于可见光的光子能量，所以|ΔE1|>|ΔE2|，B正确，A、C、D错.
3.【解析】选B.当用频率为ν0的光照射处于基态的氢原子时，由所发射的光谱中仅能观测到三种频率的谱线可知，这三种频率的光子是氢原子从第3能级向低能级跃迁过程中所辐射的，由能量特点可知，hν3＝hν1＋hν2，所以ν3＝
ν1＋ν2，选项B正确.
4.【解题指南】解答该题应把握以下两点：
(1)量子数越大，原子半径越大.
(2)库仑力对核外电子提供向心力.
【解析】选B.根据玻尔理论知rn＝n2r1，所以n越大，电子轨道半径越大，故A错误；由En＝E1/n2，E1＝－13.6 eV，可得n越大，原子能级的能量越大，C错误；电子从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，克服静电力做功，电势能增加，故D错；氢原子中，核外电子受到核对它的库仑力作为向心力，所以＝m，得vn＝＝，由此可见，n越大，电子运动的速度越小，B正确.
5.【解析】选A、D.卢瑟福α粒子散射实验的结果是：绝大多数α粒子几乎沿原路径运动，少数α粒子有较大角度的偏转，极少数α粒子几乎沿原路径返回.因此，A项正确.B位置在相同的时间内观察到的闪光次数应远少于A位置，B项错.C、D位置仍可观察到闪光，但次数很少，故C项错误而D项对.
6.【解析】选B、C.根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，选项A错；根据特征谱线的特点，可知选项B正确；根据频率条件E2－E1＝hν求得ν，选项C正确；电子从n＝4能级轨道向低能级轨道跃迁所辐射的光子的频率最多有6种，选项D错.
7. 【解析】选A、D.氢原子辐射光子后，电子运动的轨道半径减小，氢原子的能级减小，A正确，C错误；由 ＝ma可知，核外电子运动的加速度增大，D正确；电子变轨时，库仑引力做正功，氢原子的电势能减小，B错误.
8.【解析】选B、C.根据氢原子发光的特点：氢原子只能发出一些不连续的光谱，故A错B对.根据玻尔理论的定态假设和能级跃迁假设知C对D错.[ks5u.com]
9.【解析】选A、D.从高能级向n＝1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为10.20 eV，比可见光的光子能量大，发出的光的波长比可见光的短，A对；从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光的能量小于等于3.40 eV，而可见光能量在1.61 eV到3.10 eV之间，所以B错；从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光子能量小于等于1.51 eV，小于可见光的光子能量的最小值1.61 eV，所以频率比可见光低，C错；从n＝3能级到n＝2能级的过程中释放的光子能量等于
1.89 eV，介于1.61 eV 到3.10 eV之间，应该是可见光，D对.
【变式备选】(双选)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )
A.氢原子的能量增加
B.氢原子的能量减少
C.氢原子要吸收一定频率的光子
D.氢原子要放出一定频率的光子
【解析】选B、D.氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大.当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子.选项B、D正确.
10.【解析】(1)基态氢原子被高速电子轰击而跃迁时可获得小于12.8 eV的能量，依题意可知基态的氢原子可跃迁到n＝4能级，氢原子在n＝4能级向低能级跃迁的过程中可能有：4→1、4→2、4→3、3→1、3→2、2→1等6种不同频率的光子辐射出来，其中从n＝4跃迁到n＝3能级时辐射出的光子能量最小，频率最低，波长最长，故A、C对. (8分)
(2)光子能量与其频率成正比，与波长成反比.
根据发射(吸收)光子的能量等于对应的两个能级间隔.所以能级间隔与光子波长成反比，即：
ΔE1∶ΔE2＝λ2∶λ1
解得：ΔE2≈0.37 eV. (10分)[Ks5u.com]
答案：(1)A、C (2)0.37 eV
11.【解析】(1)由En＝可算出E2＝－3.4 eV，E3＝－1.51 eV，E4＝－0.85 eV，分别计算出处于基态的氢原子跃迁到n＝2、n＝3、n＝4能级过程中吸收的能量，是10.2 eV、12.09 eV、12.75 eV，因此，用光子能量介于11.0～12.5 eV范围内的光去照射一大群处于基态的氢原子时，照射光中可能被基态氢原子吸收的光子只有1种，即吸收12.09 eV的光子跃迁到n＝3能级； (4分)
当处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，对应有3种频率的光子；(3分)
从n＝3跃迁到n＝1能级时，辐射的光子能量最大，ΔE＝E3－E1＝12.09 eV.
(3分)
(2)要使氢原子电离，即将电子移到离核无穷远处，此时E∞＝0，[Ks5u.com]
则hν≥E∞－E3＝[0－(－1.51)] eV＝1.51 eV (4分)
最小频率ν＝＝3.64×1014 Hz. (4分)
答案：(1)1种 3种 12.09 eV (2)3.64×1014 Hz
【总结提升】氢原子的能级结构及原子跃迁类问题的规律方法
(1)原子在各能级间跃迁时，所吸收或辐射的光子的能量只能等于两能级间的能级差.
原子电离时所吸收的光子的能量大于或等于原子所处能级的能量绝对值.即ΔE≥E∞－En.
(2)辐射光子的几种可能频率的判定方法.
①如果是一个氢原子，由一轨道跃迁到另一轨道的途径只能有一种，只能发出一种频率的光子；
②如果是一群氢原子，则各种可能途径都能发生，能同时发出C 种不同频率的光子.
(3)计算时应注意：
①各能级的能量值均为负值；
②代入数据时需把“eV” 换算为“J ”.
(4)要会画氢原子能级图，并且各能量值一定要标注准确.
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