新高考物理二轮复习——玻尔理论和能级跃迁学案

这是一份新高考物理二轮复习——玻尔理论和能级跃迁学案，共5页。学案主要包含了玻尔理论的三条基本假设等内容，欢迎下载使用。

热点突破
命题点1 玻尔理论的理解
考题示例1
（2023·山东·模拟题）对光产生机理的研究，推动了光的广泛应用，从氢气放电管可以获得氢原子光谱，1885年巴尔末对已知的，在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长λ能够用一个公式表示，这个公式写做＝，n＝3，4，5，…。式中R叫做里德伯常量，其值为1.10×107 m－1，关于氢原子光谱的说法正确的是（ ）
A．公式中的n取不同的整数，可以获得很多氢原子的谱线，说明氢原子光谱是连续光谱
B．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱的实验规律
C．根据玻尔理论，电子在原子核周围的运动与人造地球卫星一样，轨道半径都是连续的
D．根据玻尔理论，电子在氢原子轨道上旋转时，不断向外辐射光子
答案：B
解析：A．依据公式＝，n＝3，4，5，…。当n取不同的正整数时，获得一条对应的氢原子的谱线，故氢原子光谱是不连续光谱，故A错误；
B．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子的线状光谱的特征，故B正确；
C．根据玻尔理论，电子在原子核周围的运动轨道半径是不连续的，故C错误；
D．据玻尔理论，电子在氢原子轨道上旋转时，不向外辐射光子，故D错误；故选B。
跟踪训练1
（2025·陕西·联考题）（多选）中国“北斗三号”使用的氢原子钟技术指标达到国际先进水平，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来电磁波来计时的。氢原子处于n能级的能量值En＝，已知点电荷电势公式φ＝（Q为场源电荷电量，r为距场源电荷的距离），电子绕氢原子核转圈的半径rn＝n2r1，原子分别处于2、3能级时对应能量分别为E2、E3；电子对应动能分别为Ek2、Ek3；电子电势能分别为Ep2、Ep3；效环形电流强度分别为I2、I3，下列说法正确的是（ ）
A．E2∶E3＝4∶9B．Ek2∶Ek3＝9∶4
C．Ep2∶Ep3＝4∶9D．I2∶I3＝27∶8
答案：BD
解析：A．根据En＝
可得E2∶E3＝∶＝9∶4，A错误；
B．由库仑力提供向心力得
可得Ek＝＝
可知Ek2∶Ek3＝r3∶r2＝32∶22＝9∶4，B正确；
C．根据φ＝
可得电势能为Ep＝
可得Ep2∶Ep3＝r3∶r2＝9∶4，C错误；
D．由库仑力提供向心力得，可得T＝
等效环形电流强度为I＝＝
则I2∶I3＝∶＝27∶8，D正确。
故选BD。
反思提升
一、玻尔理论的三条基本假设
（1）轨道量子化：电子轨道不连续；
（2）原子能量量子化：不同轨道上状态稳定且能量不同；
（3）原子跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，会辐射（或吸收）一定频率的光子。
二、解答核外电子在不同轨道上运动状态问题时涉及的主要物理规律
（1）库仑定律：F＝，可以用来确定电子和原子核间的相互作用力。
（2）牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。
（3）功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的电子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。
命题点2 氢原子的能级跃迁
考题示例2 [科技前沿类]
（2024·重庆·历年真题）（多选）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n＝3和n＝4能级向n＝2能级跃迁产生的谱线（如图），则（ ）
A．Hα的波长比Hβ的小
B．Hα的频率比Hβ的小
C．Hβ对应的光子能量为3.4 eV
D．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
答案：BD
解析：AB．氢原子n＝3与n＝2的能级差小于n＝4与n＝2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误，B正确；
C．Hβ对应的光子能量为E＝(－0.85) eV－(－3.40) eV＝2.55 eV，故C错误；
D．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量E＝(－3.40) eV－(－13.60) eV＝10.2 eV
Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。
故选BD。
跟踪训练2
（2024·浙江·历年真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（ ）
A．频率为ν31的光，其动量为
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为
D．若原子n＝3跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν34′＞
答案：B
解析：A．根据玻尔理论可知hν31＝E3－E1
则频率为ν31的光其动量为p＝＝＝，选项A错误；
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，
其最大初动能分别为Ekm1＝hν31－W逸出功，Ekm2＝hν21－W逸出功
最大初动能之差为ΔEkm＝hν31－hν21＝hν32，选项B正确；
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，
根据条纹间距表达式Δx＝＝
产生的干涉条纹间距之差为Δx＝＝≠，选项C错误；
D．若原子n＝3跃迁至n＝4能级，则E4－E3＝hν34，
可得入射光的频率ν34＝，选项D错误。
故选B。
反思提升
1．两类能级跃迁
受激跃迁：
①光照（吸收光子）：光子的能量必须恰好等于能级差hν＝Em－En。
②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥Em－En。
③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。
2．确定氢原子辐射光谱线数量的方法
①一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为（n－1）；
②一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数＝；
注意：一定要区分氢原子是一个还是一群！
命题点
考频统计
命题特点
核心素养
玻尔理论的理解
2025年：北京T20
2024年：重庆T8 江苏T5
江西T2 浙江T10
安徽T1 浙江1月T12
北京T13
2023年：湖北T1 辽宁T6
山东T1 新课标T3
本专题在高考中主要考查原子的结构、玻尔理论的理解、氢原子的能级跃迁与电离、能级图等问题，有时会与光电效应知识综合命题，题型多为选择题。
物理观念：
通过对玻尔理论的学习理解并掌握能级跃迁的规律；进而形成原子结构的物质观和原子跃迁中的能量守恒的观念。
氢原子的能级跃迁