《（浙江專版）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 動量守恒定律 波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核 第3課時 原子結(jié)構(gòu)學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江專版）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 動量守恒定律 波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核 第3課時 原子結(jié)構(gòu)學(xué)案（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3課時原子結(jié)構(gòu)一、原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)(1)英國物理學(xué)家湯姆孫使用氣體放電管對陰極射線進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究。讓陰極射線分別通過電場和磁場，根據(jù)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，證明它是帶負(fù)電的粒子流并求出其比荷。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。證明這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。(2)電子組成陰極射線的粒子稱為電子。密立根“油滴實(shí)驗(yàn)”結(jié)論2.湯姆孫原子模型湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中。3.粒子散射實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置：粒子源、金箔、放大鏡和熒光屏。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后，基本上仍沿

2、原來的方向前進(jìn)；少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角度大于90，甚至有極個別粒子幾乎被“撞了回來”。(3)實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過粒子散射實(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。4.核式結(jié)構(gòu)模型1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個很小的核，叫原子核。它集中了原子全部的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，電子在核外空間運(yùn)動。5.原子核的電荷與尺度二、氫原子光譜1.氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律巴耳末線系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式R(n3，4，5，)，R是里德伯常量，R1.10107 m1，n為量子數(shù)。2.玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)

3、定的，電子雖然繞核運(yùn)動，但并不向外輻射能量。(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hEmEn。(h是普朗克常量，h6.631034 Js)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。3.氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級圖，如圖所示(2)氫原子的能級和軌道半徑氫原子的能級公式：EnE1 (n1，2，3，)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E113.6 eV。氫原子的半徑公式：rnn2r1 (n1，2，3，)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，

4、其數(shù)值為r10.531010 m。【思考判斷】1.原子中絕大部分是空的，原子核很小( )2.核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的( )3.氫原子光譜是由一條一條亮線組成的( )4.玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成功地解釋了氦原子光譜( )5.按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續(xù)的軌道上( )6.人們認(rèn)識原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的( )考點(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)模型(/b)典例剖析【例1】 (多選)如圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個位置時，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是()

5、A.相同時間內(nèi)放在A位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.相同時間內(nèi)放在B位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)只比放在A位置時稍微少些C.放在C，D位置時屏上觀察不到閃光D.放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少解析盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)時，得到以下結(jié)論：大部分粒子都能直接穿過金箔，個別的發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故A、D正確，B、C錯誤。答案AD【例2】 關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是()A.陰極射線本質(zhì)是氫原子B.陰極射線本質(zhì)是電磁波C.陰極射線本質(zhì)是電子D.陰極射線本質(zhì)是X射線解析陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子，關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過程中的一些

6、假設(shè)，是錯誤的。答案C針對訓(xùn)練1.(多選)盧瑟福通過對粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，知道了()A.原子具有核式結(jié)構(gòu)B.原子核內(nèi)有中子存在C.原子核是由質(zhì)子和中子組成的D.在原子中，原子核占有的空間很小解析粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明原子是由原子核和核外電子組成的，原子核集中了全部的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，而且原子核占有空間很小，但無法說明原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此選項A、D正確，B、C錯誤。答案AD2.在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()解析金箔中的原子核與粒子都帶正電，粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用，A、D錯誤

7、；由原子核對粒子的斥力作用及物體做曲線運(yùn)動的條件，知曲線軌跡的凹側(cè)應(yīng)指向受力一方，選項B錯誤，C正確。答案C考點(diǎn)二氫原子光譜(/b)玻爾的原子模型(/c)要點(diǎn)突破1.解答氫原子能級圖與原子躍遷問題應(yīng)注意：(1)能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hEmEn求得。若求波長可由公式c求得。(2)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n1)。(3)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：NC。利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。2.幾種躍遷情況說明(1)原子躍遷條件hEmEn只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間

8、躍遷的情況。(2)當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離。當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV時，氫原子電離后，電子具有一定的初動能。(3)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)物粒子的動能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級的能量差典例剖析【例1】 如圖所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是()A.原子A可能輻射出3種頻率的光子B.原子B可能輻射出3種頻率的光子C.原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D.原子

9、B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4解析原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，A錯誤；原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子，B正確；由原子能級躍遷理論可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯誤；A原子發(fā)出的光子能量EE2E1大于E4E3，故原子B不可能躍遷到能級E4，D錯誤。答案B【例2】 對于基態(tài)氫原子，下列說法正確的是()A.它能吸收10.2 eV的光子B.它能吸收11 eV的光子C.它能吸收動能為10 eV的電子的能量D.它能吸收具有11 eV動能的電子的全部動能解析注意到光子能量只能全部被吸收，而電

10、子能量則可以部分被吸收。10.2 eV剛好是n1、n2的能級差，而11 eV不是，由玻爾理論知A正確；基態(tài)氫原子只可吸收動能為11 eV的電子的部分能量(10.2 eV)，剩余0.8 eV仍為原來電子所有。答案A針對訓(xùn)練1.(多選)欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施中可行的是()A.用10.2 eV的光子照射 B.用11 eV的光子照射C.用14 eV的光子照射 D.用11 eV的電子碰撞解析13.6 eV10.2 eV3.4 eV，而E23.4 eV，故A正確；13.6 eV11 eV2.6 eV，不符合hEmEn(mn)的條件，故B錯誤；14 eV13.6 eV，已經(jīng)足以使氫原子電離，故C

11、正確；用11 eV的電子碰撞，E2E110.2 eV11 eV，故D正確。答案ACD2.大量氫原子從n5的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，產(chǎn)生的光譜條數(shù)是()A.4條 B.6條 C.8條 D.10條解析由N計算得N10，選項D正確。答案D3.如圖所示為氫原子能級示意圖的一部分，則氫原子()A.從n4能級躍遷到n3能級比從n3能級躍遷到n2能級輻射出電磁波的波長長B.從n5能級躍遷到n1能級比從n5能級躍遷到n4能級輻射出電磁波的速度大C.處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的D.從高能級向低能級躍遷時，氫原子核一定向外放出能量解析由hEmEn和結(jié)合能級圖知A正確，B錯誤；處于不同能級時，核外電

12、子在各處出現(xiàn)的概率不一樣，C錯誤；從高能級向低能級躍遷時，是氫原子向外放出能量，D項錯誤。答案A1.(多選)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是()A.玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律B.盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C.盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子D.盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”解析玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”，故A、D正確，B、C錯誤。答案AD2.(多選)關(guān)于玻爾的原子模型理論，

13、下列說法正確的是()A.原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中B.原子的能量狀態(tài)不可能是連續(xù)的C.原子的核外電子在軌道上運(yùn)動時，要向外輻射能量D.原子的核外電子在軌道上運(yùn)動時，不向外輻射能量解析由玻爾的原子模型知原子的能量是不連續(xù)的，是量子化的，電子在定態(tài)軌道上繞核運(yùn)動時，不向外輻射能量，處于定態(tài)，只有從高能級軌道向低能級軌道躍遷時，才向外輻射能量。答案BD3.(多選)(2015浙江10月選考)氫原子從n6能級躍遷到n2能級時輻射出頻率為1的光子，從n5能級躍遷到n2能級時輻射出頻率為2的光子。下列說法中，正確的是()A.頻率為1的光子的能量較大B.頻率為1的光子的動量較大C.做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時，頻率為1

14、的光產(chǎn)生的條紋間距較大D.做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時，頻率為1的光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較大解析氫原子從不同能級躍遷到同一能級時，能級差越大，輻射的能量就越大，輻射的光子的頻率越高，波長越短，根據(jù)p知，波長越短動量越大，選項A、B正確；做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時，由x知，頻率為1的光子的波長短，干涉條紋的間距小，選項C錯誤；由光電效應(yīng)方程可知，頻率高的光產(chǎn)生的光電子的最大初動能大，選項D正確。答案ABD4.(多選)氫原子能級圖如圖所示，當(dāng)氫原子從n3躍遷到n2的能級時，輻射光的波長為656 nm。下列判斷中，正確的是()A.氫原子從n2躍遷到n1的能級時，輻射光的波長大于656 nmB.用波長為325 nm的光

15、照射，可使氫原子從n1躍遷到n2的能級C.一群處于n3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n2躍遷到n3的能級解析由E初E終hh可知，氫原子躍遷時始末能級差值越大，輻射的光子能量越高、波長越短，由能級圖知E3E2E2E1，故選項A錯誤；由得121.6 nmrb，則此過程原子要輻射某一頻率的光子D.氫原子吸收光子后，將從高能級向低能級躍遷解析原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，輻射的光子能量等于能級差，與En不相等，故A錯誤；電子沿某一軌道繞核運(yùn)動，處于某一定態(tài)，不向外輻射能量，故B錯誤；電子由半徑大的軌道躍遷到半徑小的軌道，能級降低，因

16、而要輻射某一頻率的光子，故C正確；原子吸收光子后能量增加，能級升高，故D錯誤。答案C能力提升6.(多選)(2016浙江10月選考)如圖為氫原子能級圖，氫原子中的電子從n5能級躍遷到n2能級可產(chǎn)生a光；從n4能級躍遷到n2能級可產(chǎn)生b光。a光和b光的波長分別為a和b，照射到逸出功為2.29 eV的金屬鈉表面均可產(chǎn)生光電效應(yīng)，遏止電壓分別為Ua和Ub。則()A.abB.UaUbC.a光的光子能量為2.86 eVD.b光產(chǎn)生的光電子最大初動能Ek0.26 eV解析根據(jù)能級躍遷知識haE5E20.54(3.4) eV2.86 eV，hbE4E20.85(3.4)eV2.55 eV，顯然a光子的能量大于

17、b光子的能量，即a光頻率大于b光頻率，由知ab，所以A錯誤，C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，最大初動能EkhW0，所以a光照射金屬鈉后的最大初動能為Eka(2.862.29) eV0.57 eV，b光照射金屬鈉后的最大初動能為Ekb(2.552.29)eV0.26 eV，選項D正確；根據(jù)截止電壓知識可知UaUb，選項B正確。答案BCD7.一群氫原子處于同一較高的激發(fā)態(tài)，它們向較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程中()A.可能吸收一系列頻率不同的光子，形成光譜中的若干條暗線B.可能發(fā)出一系列頻率不同的光子，形成光譜中的若干條亮線C.只吸收頻率一定的光子，形成光譜中的一條暗線D.只發(fā)出頻率一定的光子，形成光譜

18、中的一條亮線解析當(dāng)原子由高能級向低能級躍遷時，原子將發(fā)出光子，由于不只是兩個特定能級之間的躍遷，所以它可以發(fā)出一系列頻率的光子，形成光譜中的若干條亮線。答案B8.根據(jù)玻爾理論，某原子從能量為E的軌道躍遷到能量為E的軌道，輻射出波長為的光。以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，E等于()A.Eh B.EhC.Eh D.Eh解析釋放的光子能量為hh，所以EEhEh。答案C9.(多選)如圖為氫原子能級圖，現(xiàn)有一群處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子，則這些原子()A.能發(fā)出3種不同頻率的光子B.發(fā)出的光子最小能量是0.66 eVC.由n3躍遷到n2時發(fā)出的光子波長最長D.由n3躍遷到n1時發(fā)出的光子頻率最高解析一群處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子，可能由n3向n2能級躍遷，可能由n3向n1能級躍遷，可能由n2向n1能級躍遷，可能發(fā)出3種不同頻率的光子，故A正確；由n3向n2能級躍遷發(fā)出的光子能量最小，則光子頻率也最小，波長最長，最小能量為1.51 eV(3.4 eV)1.89 eV，故B錯誤，C正確；n3和n1之間的能級差最大，則輻射的光子能量最大，頻率最高，故D正確。答案ACD12