高中物理 第三章 原子結(jié)構(gòu)之謎章末復(fù)習(xí)課學(xué)案 粵教版選修35

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1、 第三章 原子結(jié)構(gòu)之謎 章末復(fù)習(xí)課 【知識(shí)體系】 [答案填寫(xiě)]?、贉飞、诒R瑟福?、郐亮Ｗ由⑸洹、芄庾V分析?、荩絉(－)，n＝3，4，5，…　⑥能量?、哕壍馈、鄅ν＝Em－En 主題1　對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)及核式結(jié)構(gòu)模型的理解 1．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象． (1)α粒子通過(guò)金箔時(shí)，絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)． (2)少數(shù)發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過(guò)90. (3)有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180. 2．核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)． 在原子的中心有一個(gè)很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)． 【典例1】　(2016上海卷)盧瑟福通過(guò)對(duì)α

2、粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子內(nèi)部存在(　　) A．電子　　　　　 B．中子 C．質(zhì)子 D．原子核 解析：α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)90，有的甚至幾乎達(dá)到180而被反彈回來(lái)．盧瑟福根據(jù)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型：原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確． 答案：D 針對(duì)訓(xùn)練 1．α粒子散射實(shí)驗(yàn)首次表明了(　　) A．α粒子帶正電 B．電子是原子的組成部分 C．原子是一個(gè)正、負(fù)電荷均勻分布的球 D

3、．原子中帶正電的部分體積很小 解析：盧瑟福根據(jù)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中心有一很小的核，集中著全部正電荷及幾乎全部質(zhì)量，電子繞核旋轉(zhuǎn)，故D正確． 答案：D 主題2　玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型 1．玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型可概括為三個(gè)要點(diǎn)． (1)能量的量子化En＝E1(En為動(dòng)能、電勢(shì)能之和)． (2)軌道的量子化rn＝n2r1. (3)能級(jí)躍遷量子化hν＝Em－En(吸收或輻射一定頻率的光子)． 2．氫原子的能級(jí)． (1)對(duì)氫原子而言，核外的一個(gè)電子繞核運(yùn)行時(shí)，若半徑不同，則對(duì)應(yīng)的原子能量也不同．原子各能級(jí)的關(guān)系為En＝ (n＝1，2，3…)對(duì)于氫原子而言，基態(tài)能級(jí)：E1

4、＝－13.6 eV. (2)氫原子的能級(jí)圖如圖所示． 【典例2】　(多選) 按照玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是(　　) A．第m個(gè)定態(tài)和第n個(gè)定態(tài)的軌道半徑rm和rn之比為：rm∶rn＝m2∶n2 B．第m個(gè)定態(tài)和第n個(gè)定態(tài)的能量Em和En之比為：Em∶En＝n2∶m2 C．電子沿某一軌道繞核運(yùn)動(dòng)，若其圓周運(yùn)動(dòng)的頻率是ν，則其發(fā)光頻率也是ν D．若氫原子處于能量為E的定態(tài)，則其發(fā)光頻率為ν＝ 解析：由氫原子核外電子軌道半徑公式：rn＝n2r1，軌道半徑與量子數(shù)的平方成正比，所以rm∶rn＝m2∶n2，A選項(xiàng)正確．氫原子的能量公式：En＝E1，可見(jiàn)氫原子的能量與量子數(shù)的

5、平方成反比，所以Em∶En＝n2∶m2，B選項(xiàng)正確．根據(jù)玻爾的原子理論，只有核外電子發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)，才能發(fā)射某一頻率的光，所以C、D選項(xiàng)不正確． 答案：AB 針對(duì)訓(xùn)練 2．(多選)以下關(guān)于玻爾原子理論的說(shuō)法正確的是(　　) A．電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不是任意的 B．電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射 C．電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的能級(jí)時(shí)要輻射光子 D．不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收 解析：根據(jù)玻爾理論知，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是一些分立值，故A正確；電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，不發(fā)生電磁輻射，故B錯(cuò)誤；從低

6、能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，需吸收光子，故C錯(cuò)誤；當(dāng)吸收的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，才能被氫原子吸收，所以不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收，故D正確． 答案：AD 主題3　原子能級(jí)的躍遷與電離 1．在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，即基態(tài)．原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，即激發(fā)態(tài)．原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過(guò)程是吸收能量的過(guò)程；原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是輻射能量的過(guò)程，這個(gè)能量以光子的形式被吸收或輻射出去，吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級(jí)的能量之差． 2．直接躍遷與間接躍遷．

7、原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時(shí)，有時(shí)可能是直接躍遷，有時(shí)可能是間接躍遷，兩種情況輻射(或吸收)光子的頻率可能不同． 3．電離與躍遷． 原子躍遷時(shí)，不管吸收還是輻射光子，其光子能量都必須等于這兩個(gè)能級(jí)的能量差，若想把某一定態(tài)上的原子的電子電離出去，就需要給原子的能量大于等于電離能． [典例?]　(多選)如圖給出氫原子最低的4個(gè)能級(jí)，大量氫原子在這些能級(jí)之間躍遷，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．輻射光子最小頻率為第2能級(jí)躍遷到第1能級(jí) B．處于第4能級(jí)的原子所輻射的光子的頻率最多有6種 C．為使基態(tài)氫原子電離應(yīng)用能量至少為13.6 eV的光照射氫原子 D．11 eV的光子

8、能將基態(tài)的氫原子激發(fā)到第2能級(jí) 解析：由題能級(jí)圖可知，3、4能級(jí)的能級(jí)差最小，則輻射光子最小頻率為第4能級(jí)躍遷到第3能級(jí)，故A錯(cuò)誤； 處于第4能級(jí)的原子所輻射的光子的頻率最多有C＝6種，故B正確； 為使基態(tài)氫原子電離應(yīng)用能量至少為13.6 eV的光照射氫原子，故C正確；10.2 eV的光子能將基態(tài)的氫原子激發(fā)到第2能級(jí)，而11 eV的光子不能被氫原子吸收，故D錯(cuò)誤． 答案：BC 針對(duì)訓(xùn)練 3.根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子(He＋)的能級(jí)圖如圖所示．電子處在n＝3軌道上比處在n ＝5軌道上離氦核的距離________(選填“近”或“遠(yuǎn)”)．當(dāng)大量He＋處在n＝4的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于躍遷所發(fā)射

9、的譜線有________條． 解析：從圖上可知n＝3 軌道上的能級(jí)比n＝5 軌道上的能級(jí)低．根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論：離核越近，能級(jí)越低，可知n＝3軌道上的電子離氦核的距離近．處于第4激發(fā)態(tài)的He＋的發(fā)射光子的種類(lèi)為：N＝C＝6種． 答案：近　6 統(tǒng)攬考情 核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、能級(jí)公式、原子躍遷條件在選做題部分出現(xiàn)的幾率將會(huì)增加，可能單獨(dú)命題，也可能與其他知識(shí)結(jié)合出題，主要以選擇題為主． 真題例析 (2015安徽卷)圖示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過(guò)程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動(dòng)．圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向

10、正確的是(　　) A．M點(diǎn)　　　B．N點(diǎn)　　　C．P點(diǎn)　　　D．Q點(diǎn) 解析：由庫(kù)侖定律，可得兩點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力的方向在兩者的連線上，同種電荷相互排斥，由牛頓第二定律，加速度的方向就是合外力的方向，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 答案：C 針對(duì)訓(xùn)練 (2016北京卷)處于n＝3能級(jí)的大量氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光的頻率有(　　) A．1種 B．2種 C．3種 D．4種 解析：現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，當(dāng)這些氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光子的頻率為n＝C＝3種．選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 答案：C 1．(多選)關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，下列說(shuō)法正確的是

11、(　　) A．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明正電荷在原子內(nèi)均勻分布，是α粒子受力平衡的結(jié)果 B．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明這些α粒子未受到明顯的力的作用，說(shuō)明原子是“中空”的 C．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)質(zhì)量和電荷量比α粒子大得多的粒子在原子內(nèi)分布空間很小 D．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)的電子對(duì)α粒子的吸引力很大 解析：在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明α粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說(shuō)明原子核相對(duì)原子來(lái)講很小，原子內(nèi)大部分空間是空的，故A錯(cuò)，B對(duì)；極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明受到金原子核明顯的力的作用的空間在原子內(nèi)很小，α粒子偏

12、轉(zhuǎn)，而金原子核未動(dòng)，說(shuō)明金原子核的質(zhì)量和電荷量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量和電荷量，電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于α粒子，α粒子打在電子上，α粒子不會(huì)有明顯偏轉(zhuǎn)，故C對(duì)，D錯(cuò)． 答案：BC 2．氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的能態(tài)時(shí)，發(fā)出藍(lán)色光，則氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的能態(tài)時(shí)，不可能發(fā)出的是(　　) A．紅外線　　　　　 B．紅光 C．紫光 D．γ射線 解析：氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射的光子能量大于從n＝4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射的光子能量，所以光子能量大于藍(lán)光的光子能量，γ射線是原子核在發(fā)生α衰變和β衰變時(shí)產(chǎn)生的能量以γ光子的形式釋放，是

13、高頻電磁波，而氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的能態(tài)時(shí)，所輻射的光子能量小于γ射線的光子能量．故C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 答案：C 3．氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光的頻率為ν1，從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為ν2，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m，則(　　) A．吸收光子的能量為hν1＋hν2 B．輻射光子的能量為hν1＋hν2 C．吸收光子的能量為hν2－h(huán)ν1 D．輻射光子的能量為hν2－h(huán)ν1 解析：由躍遷假設(shè)及題意可知，hν1＝Em－En，hν2＝Ek－En，紅光頻率ν1小于紫光頻率ν2，所以能級(jí)k能量大于能級(jí)m能量，所以從能級(jí)k到能

14、級(jí)m需要輻射光子，A、C項(xiàng)錯(cuò)；hν3＝Ek－Em，解三式得：hν3＝hν2－h(huán)ν1，D項(xiàng)正確． 答案：D 4．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量En＝，其中n＝2，3，….h表示普朗克常量，c表示真空中的光速. 能使氫原子從第1激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長(zhǎng)為(　　) A．－ B．－ C．－ D．－ 解析：第1激發(fā)態(tài)即第2能級(jí)，是能量最低的激發(fā)態(tài)，則有E2＝，電離是氫原子從第1激發(fā)態(tài)躍遷到最高能級(jí)0的過(guò)程，需要吸收的光子能量最小為0－E2＝－，所以有－＝，解得λ＝－，故C正確. 答案：C 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375