2019-2020年高考物理总复习 动量 近代物理初步讲义（选修3-5）.doc

2019-2020年高考物理总复习 动量 近代物理初步讲义（选修3-5）考纲下载(1)动量动量守恒定律() (2)验证动量守恒定律(实验、探究)()(3)弹性碰撞和非弹性碰撞()(4)原子核式结构模型() (5)氢原子光谱原子的能级()(6)原子核的组成()(7)原子核的衰变半衰期()(8)放射性同位素放射性的应用与防护() (9)核力与结合能质量亏损()(10)核反应方程()(11)裂变反应聚变反应链式反应()(12)普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射()(13)光电效应()(14)光的波粒二象性物质波()考向前瞻(1)动量守恒定律及其应用、原子核式结构、玻尔理论、原子核的衰变、核反应方程的书写及质能方程的应用是本章高考考查的热点。(2)原子结构与原子核部分高考命题难度不大，大多直接考查对知识的理解和记忆，体现时代气息，用新名词包装试题；对动量部分的考查通常以实验和计算题的形式出现，而且难度不会太大。动量 动量定理 动量守恒定律 对应学生用书P218必备知识1动量(1)定义：物体的质量与速度的乘积。(2)公式：pmv。(3)单位：千克米/秒。符号：kgm/s。(4)意义：动量是描述物体运动状态的物理量，是矢量，其方向与速度的方向相同。2动量定理(1)内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。(2)表达式：ppI或mvmvF(tt)。(3)冲量：力与力的作用时间的乘积，即IF(tt)。3动量守恒定律(1)内容：如果系统不受外力，或者所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。(2)常用的四种表达形式：pp：即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p大小相等，方向相同。ppp0：即系统总动量的增量为零。p1p2：即相互作用的系统内的两部分物体，其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量。m1v1m2v2m1v1m2v2，即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时，作用前的总动量与作用后的总动量相等。(3)常见的几种守恒形式及成立条件：理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零。近似守恒：系统所受外力虽不为零，但内力远大于外力。分动量守恒：系统所受外力虽不为零，但在某方向上合力为零，系统在该方向上动量守恒。典题例析下列情形中，满足动量守恒的是()A铁锤打击放在铁砧上的铁块，打击过程中，铁锤和铁块的总动量B子弹水平穿过放在光滑水平桌面上的木块过程中，子弹和木块的总动量C子弹水平穿过墙壁的过程中，子弹和墙壁的总动量D棒击垒球的过程中，棒和垒球的总动量解析选B铁锤打击放在铁砧上的铁块，打击过程中，铁锤和铁块所受合外力不为零，它们组成的系统动量不守恒，故A错误；子弹水平穿过放在光滑水平桌面上的木块过程中，子弹和木块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故B正确；子弹水平穿过墙壁的过程中，子弹和墙壁所受合外力不为零，系统动量不守恒，故C错误；棒击垒球的过程中，棒和垒球组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故D错误。动量守恒的判断(1)动量守恒定律的研究对象都是相互作用的物体组成的系统。系统的动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系。(2)分析系统内物体受力时，要弄清哪些是系统的内力，哪些是系统外的物体对系统的作用力。针对训练1(xx浙江高考)如图11所示，甲木块的质量为m1，以v的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一轻质弹簧。甲木块与弹簧接触后()图11A甲木块的动量守恒B乙木块的动量守恒C甲、乙两木块所组成系统的动量守恒D甲、乙两木块所组成系统的动能守恒解析：选C两木块在光滑水平地面上相碰，且中间有弹簧，则碰撞过程系统的动量守恒，机械能也守恒，故选项A、B错误，选项C正确。甲、乙两木块碰撞前、后动能总量不变，但碰撞过程中有动能转化为弹性势能，故动能不守恒，只是机械能守恒，选项D错误。2下列情况中系统的动量守恒的是()图12A如图甲所示，小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，对人与车组成的系统B子弹射入放在光滑水平面上的木块中，对子弹与木块组成的系统(如图乙)C子弹射入紧靠墙角的木块中，对子弹与木块组成的系统D斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时解析：选ABD小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，对人与车组成的系统，受到的合外力为零，系统动量守恒，故A正确；子弹射入放在光滑水平面上的木块中，对子弹与木块组成的系统，系统所受外力之和为零，系统动量守恒，故B正确；子弹射入紧靠墙角的木块中，子弹与木块组成的系统受墙角的作用力，系统所受外力之和不为零，系统动量不守恒，故C错误；斜向上抛出的手榴弹在空中炸开，内力远大于外力，可以认为系统动量守恒，故D正确。对动量守恒定律的理解与应用 对应学生用书P219必备知识动量守恒定律的“四性”(1)矢量性：表达式中初、末动量都是矢量，需要首先选取正方向，分清各物体初末动量的正、负。(2)瞬时性：动量是状态量，动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等。(3)同一性：速度的大小跟参考系的选取有关，应用动量守恒定律时，各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。一般选地面为参考系。(4)普适性：动量守恒定律不仅适用于两个物体所组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。典题例析(xx山东高考)如图13所示，光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg。开始时C静止，A、B一起以v05 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。图13思路点拨(1)A与C发生碰撞的时间极短，滑块B的速度在此段时间内变化吗？提示：不变化。(2)木板A恰好不再与C发生碰撞，那么A、B、C最终的速度大小有什么关系？提示：A、B、C最终的速度相同。解析木板A与滑块C处于光滑水平面上，两者碰撞时间极短，碰撞过程中滑块B与木板A间的摩擦力可以忽略不计，木板A与滑块C组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则mAv0mAvAmCvC碰撞后，木板A与滑块B组成的系统，在两者达到同速之前系统所受合外力为零，系统动量守恒，则mAvAmBv0(mAmB)vA和B达到共同速度后，恰好不再与滑块C碰撞，则最后三者速度相等，vCv联立以上各式，代入数值解得：vA2 m/s。答案2 m/s应用动量守恒定律解题的步骤针对训练1.(xx福建高考)一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离。已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为()图14Av0v2Bv0v2Cv0v2 Dv0(v0v2)解析：选D火箭和卫星组成的系统，在分离前后沿原运动方向上动量守恒，由动量守恒定律有：(m1m2)v0m1v1m2v2，解得：v1v0(v0v2)，D项正确。2(xx江苏高考)牛顿的自然哲学的数学原理中记载，A、B两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为1516。分离速度是指碰撞后B对A的速度，接近速度是指碰撞前A对B的速度。若上述过程是质量为2 m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B，且为对心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小。解析：设玻璃球A、B碰撞后速度分别为v1和v2由动量守恒定律得2mv02mv1mv2，且由题意知，解得v1v0，v2v0。答案：v0v0碰撞、爆炸与反冲 对应学生用书P220必备知识1碰撞(1)碰撞现象：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用的过程。(2)碰撞特征：作用时间短。作用力变化快。内力远大于外力。满足动量守恒。(3)碰撞的分类及特点：弹性碰撞：动量守恒，机械能守恒。非弹性碰撞：动量守恒，机械能不守恒。完全非弹性碰撞：动量守恒，机械能损失最多。2爆炸现象爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量守恒。3反冲运动(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动的现象。(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。典题例析下列图片所描述的事例或应用中，没有利用反冲原理的是()图15解析选D喷灌装置的自动旋转是利用水流喷出时的反冲作用而运动的，故属于反冲运动；章鱼在水中前行和转向是利用喷出的水的反冲作用；火箭的运动是利用喷气的方式而获得动力，利用了反冲运动；码头边的轮胎的作用是延长碰撞时间，从而减小作用力，不是利用反冲作用，故选D。1碰撞现象满足的规律(1)动量守恒(2)机械能不增加(3)速度要合理若碰前两物体同向运动，则应有v后v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前v后。碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。2爆炸现象的三个规律(1)动量守恒：由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒。(2)动能增加：在爆炸过程中，由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸前后系统的总动能增加。(3)位置不变：爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动。3对反冲现象的三点说明(1)系统内的不同部分在强大内力作用下向相反方向运动，通常用动量守恒来处理。(2)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总机械能增加。(3)反冲运动中平均动量守恒。针对训练1(xx漳州三模)在光滑的水平面上有两个在同一直线上相向运动的小球，其中甲球的质量m12 kg，乙球的质量m21 kg，规定向右为正方向，碰撞前后甲球的速度随时间的变化情况如图16所示。已知两球发生正碰后粘在一起，则碰前乙球速度的大小和方向为()图16A7 m/s，向右B7 m/s，向左C1 m/s，向左 D1 m/s，向右解析：选B由图知，甲球碰撞前的速度为v甲2 m/s，碰撞后的速度为v甲1 m/s，碰撞后，甲、乙的速度v1 m/s，以甲、乙两球组成的系统为研究对象，以甲的初速度方向为正方向，碰撞过程，由动量守恒定律得：m甲v甲m乙v乙(m甲m乙)v，解得：v乙7 m/s，负号表示方向与正方向相反，即方向向左。2(xx福建模拟)小孩双手搭着大人的肩一起在水平冰面上以3 m/s的速度向右匀速滑行，后面的小孩突然推了一下前面的大人，结果小孩以2 m/s的速度向左滑行，已知小孩的质量为30 kg，大人的质量为60 kg，则被推后大人的速度大小变为()A5.5 m/s B4.5 m/sC3.5 m/s D2.5 m/s解析：选A以大人与小孩组成的系统为研究对象，取向右方向为正方向，由动量守恒定律得：(m大m小)v0m小v小m大v大，解得：v大5.5 m/s。 课时跟踪检测 一、单项选择题1(xx广州调研)两球在水平面上相向运动，发生正碰后都变为静止。可以肯定的是，碰前两球的()A质量相等B动能相等C动量大小相等 D速度大小相等解析：选C两小球组成的系统碰撞过程中满足动量守恒，两球在水平面上相向运动，发生正碰后都变为静止，故根据动量守恒定律可以断定碰前两球的动量大小相等方向相反，C正确。2(xx福建高考)将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是()A.v0 B.v0C.v0 D.v0解析：选D本题考查火箭反冲模型，意在考查考生对动量守恒定律的认识和应用能力。由动量守恒定律有mv0(Mm)v，可得火箭获得的速率为v0，选D。3.如图1，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止。若救生员以相对水面速度v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为()图1Av0vBv0vCv0(v0v) Dv0(v0v)解析：选C根据动量守恒定律，选向右方向为正方向，则有(Mm)v0Mvmv，解得vv0(v0v)，故选项C正确。4(xx泉州质检)“爆竹声中一岁除，春风送暖人屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露。有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m，速度大小为v，方向水平向东，则另一块的速度是()A3v0v B2v03vC3v02v D2v0v解析：选C在最高点水平方向动量守恒，由动量守恒定律可知，3mv02mvmv，可得另一块的速度为v3v02v，故C正确。5.在光滑的水平面上，有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球在碰撞前后的速度图像如图2所示，下列关系正确的是()图2Amamb BmambCmamb D无法判断解析：选B由动量守恒定律得mavamavambvb，由于vamb，则b球的动能将会大于a球最初的动能，违背能量守恒定律，则必然满足ma0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B若换用波长为2(2乙丙，则()A用入射光甲照射金属b，可能发生光电效应B用入射光丙照射金属b，一定能发生光电效应C用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应D用入射光乙和丙同时照射金属a，不能发生光电效应解析：选B由，甲乙丙可知，甲乙丙。用入射光甲、乙、丙照射金属a、b、c均恰好发生光电效应，说明a金属极限频率最小，c金属的极限频率最大，结合光电效应发生条件可知，A、C、D错误，B正确。5现有a、b、c三束单色光，其波长关系为abc123。当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时()A能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为EkB能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为EkC能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为EkD由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应解析：选B对a、b、c三束光由光电效应方程有：WEk，WEk，由以上两式可得Ek，WEk。当改用c光束照射该金属板时WEkEkEk，故B正确。6(xx扬州检测)某光波射到一逸出功为W的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r，设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h，则该光波的频率为()A.B.C. D.解析：选C由evBmv2/r可得所产生的光电子的最大初动能Ekmv2。由爱因斯坦光电效应方程，EkhW，解得，选项C正确。二、多项选择题7.(xx汕头模拟)如图3所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()图3A有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度D锌板带负电解析：选BC用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误、B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确、D错误。8(xx海南高考)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是()A遏止电压 B饱和光电流C光电子的最大初动能 D逸出功解析：选ACD不同金属的逸出功一定不同，用同一种光照射，由爱因斯坦光电效应方程EkhW0知，光电子的最大初动能一定不同，而EkeUc，可见遏止电压也一定不同，A、C、D均正确；同一种光照射同一种金属，入射光越强，饱和电流越大，因此可以调节光的强度，实现锌和银产生光电效应的饱和光电流相同，B错误。9.(xx连云港摸底)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率的关系图像如图4所示。则由图像可知()图4A该金属的逸出功等于h0B遏止电压是确定的，与照射光的频率无关C若已知电子电量e，就可以求出普朗克常量hD入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为h0解析：选ACD由光电效应方程，EkhW，eUcEk，联立解得Uc。由此可知，该金属的逸出功Wh0，若已知电子电量e，根据图像斜率等于，就可以求出普朗克常量h，选项A、C正确；遏止电压随照射光的频率增大而增大，选项B错误；入射光的频率为20时，根据光电效应方程可知，产生的光电子的最大初动能为h0，选项D正确。10如图5所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)。由图可知()图5A该金属的截止频率为 4.271014HzB该金属的截止频率为5.51014HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为 0.5 eV 解析：选AC图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0h0 eV1.77 eV，D错误。三、非选择题11(xx淮安模拟)从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图6所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率，作出Uc的图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。图中频率1、2，遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求：图6(1)普朗克常量h；(2)该金属的截止频率0。解析：根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0及动能定理eUcEk得Uc0结合图像知k普朗克常量h，0答案：(1)(2)12德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的104倍。求：(1)电子的动量大小。(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小。电子质量m9.11031 kg，电子电荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.61034 Js，加速电压的计算结果取一位有效数字。解析：(1)由得p kgm/s1.51023 kgm/s；(2)eUEk，又联立解得U，代入数据解得U8102 V。答案：(1)1.51023 kgm/s(2)U8102 V第3节原子结构和原子核原子结构 对应学生用书P224必备知识1认识原子结构的线索气体放电的研究阴极射线发现电子汤姆孙的“枣糕模型”卢瑟福核式结构模型玻尔模型。2原子的核式结构(1)19091911年，英国物理学家卢瑟福进行了粒子散射实验，提出了核式结构模型。(2)粒子散射实验：实验装置：如图31所示。图31实验结果：粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90，甚至被弹回。(3)核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。典题例析(xx闸北区二模)如图32为卢瑟福的粒子散射实验，、两条线表示实验中粒子运动的轨迹，则沿所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为()图32A轨迹aB轨迹bC轨迹c D轨迹d解析选A卢瑟福通过粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，粒子带正电，同种电荷相互排斥，所以沿所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为a，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越大，故A正确，B、C、D错误。三种原子模型的对比实验基础结构差异成功和局限“枣糕模型”电子的发现带正电物质均匀分布在原子内，电子镶嵌其中解释了一些实验现象，无法说明粒子散射实验核式结构模型粒子散射实验全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核内，电子绕核旋转成功解释了粒子散射实验，无法解释原子的稳定性与原子光谱的分立特征玻尔的原子模型氢原子光谱的研究在核式结构模型基础上，引入量子化观点成功解释了氢原子光谱，无法解释较复杂的原子光谱针对训练1(xx盐城三模)卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出了两个粒子运动到金核附近时的散射轨迹，其中可能正确的是()图33解析：选C粒子受到原子核的斥力作用而发生散射，离原子核越近的粒子，受到的斥力越大，散射角度越大，选项C正确，A、B、D错误。2(xx温州质检)卢瑟福在分析粒子散射实验现象时，认为电子不会对粒子偏转产生影响，其主要原因是()A粒子与各电子相互作用的效果互相抵消B电子的体积很小，粒子碰不到它C电子的电量很小，与粒子的相互作用力很小，可忽略不计D电子的质量很小，就算碰到，也不会引起明显的偏转解析：选D卢瑟福在分析粒子散射实验现象时，认为电子不会对粒子偏转产生影响，其主要原因是电子的质量很小，就算碰到，也不会引起明显的偏转，故D正确。能级跃迁与光谱线 对应学生用书P224必备知识1氢原子光谱氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表示：Rn3,4,52玻尔的原子模型(1)玻尔理论：轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是不连续的。定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是不连续的。这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是稳定的，不向外辐射能量。跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的能量差，即hEmEn。(2)几个概念：能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值。基态：原子能量最低的状态。激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他较高的状态。量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。(3)氢原子的能级和轨道半径：氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3)，其中r1为基态半径，r10.531010 m。氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3)，其中E1为基态能量，E113.6 eV。3对氢原子的能级图的理解(1)氢原子的能级图(如图34)。图34(2)氢原子能级图的意义：能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态。横线左端的数字“1,2,3”表示量子数，右端的数字“13.6，3.4”表示氢原子的能级。相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小。带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hEmEn。4关于能级跃迁的三点说明(1)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小。反之，轨道半径增大时，原子电势能增大、电子动能减小，原子能量增大。(3)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：NCn2。典题例析(xx连云港摸底)如图35所示为氢原子的能级图。现有大量处于n3激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是()图35A这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光B氢原子由n3跃迁到n2产生的光频率最大C这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2 eVD氢原子由n3跃迁到n1产生的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应思路点拨(1)如何确定大量处于激发态的氢原子辐射的光谱线条数？提示：可利用数学中的组合知识求解。(2)光子的能量E、频率之间有什么关系？频率最高的光子应是哪两个能级间跃迁发出的？提示：Eh。频率最高的光子是从n3能级跃迁到n1能级发出的。(3)要使金属铂发生光电效应，入射光子的能量应满足什么条件？提示：入射光子的能量应大于6.34 eV。解析选AD大量处于n3激发态的氢原子向低能级跃迁，总共可辐射出三种不同频率的光，氢原子由n3跃迁到n2产生的光频率最小，选项A正确B错误；当从n3能级跃迁到n1能级时辐射出光子能量最大，这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为(1.51 eV)(13.6 eV)12.09 eV，选项C错误；氢原子由n3跃迁到n1产生的光，光子能量为12.09 eV，照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应，选项D正确。1原子跃迁的两种类型(1)原子吸收光子的能量时，原子将由低能级态跃迁到高能级态。但只吸收能量为能级差的光子，原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁，发出的光子能量仍为能级差。(2)实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的。在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离。2一个原子和一群原子的核外电子跃迁一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种Cn2，但产生的跃迁只有一种。而如果是一群氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况。针对训练1(多选)(xx山东高考)氢原子能级如图36，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是()图36A氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C一群处于n3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633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级解析：选CD根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n2能级跃迁到n1的能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此A选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确。2(xx浙江高考)玻尔氢