物理第十二章 近代物理 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu) 玻爾理論 新人教版

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1、第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)玻爾理論-2-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診一、原子結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)現(xiàn)英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了 電子,提出了原子的“棗糕模型”。2.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)英籍物理學(xué)家 盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn),提出了核式結(jié)構(gòu)模型。-3-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:絕大多數(shù)粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進(jìn),但有少數(shù)粒子發(fā)生了 大角度偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)的角度甚至 大于90,也就是說它們幾乎被“撞了回來”,如圖所示。粒子散射實(shí)驗(yàn)圖象(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型:原子中帶正電部分的體積 很小,但幾乎占有全部 質(zhì)量,電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。-4-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診二、氫原子光譜、玻爾理論1.光譜:

2、用光柵或棱鏡可以把光按波長(zhǎng)展開,獲得光的 波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄,即光譜。2.光譜分類3.氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律-5-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診4.光譜分析:利用每種原子都有自己的 線狀譜線,可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,且靈敏度很高,在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。-6-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診三、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式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)定的,電子雖然繞核運(yùn)動(dòng),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(shí),它 輻射或 吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定,即h= Em-En。(h是普朗克常量,h

3、=6.62610-34Js)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(dòng)相對(duì)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。-7-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診4.氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式(1)氫原子的能級(jí)圖(如圖所示)-8-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑E1為基態(tài)能量,其數(shù)值為E1=-13.6eV。氫原子的軌道半徑公式:rn=n2r1(n=1,2,3,),其中r1為基態(tài)半徑,又稱玻爾半徑,其數(shù)值為r1=0.5310-10m。5.電離電離態(tài):n=,E=0基態(tài)電離態(tài):E吸=0-(-13.6eV)=13.6eV電離能。n=2電離態(tài):E吸=0-E2=3.4eV如吸收能量足夠大

4、,克服電離能后,獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能。-9-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診1.在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中,有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),其原因是()A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 答案解析解析關(guān)閉盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中使盧瑟福感到驚奇的就是粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn),這是由于粒子帶正電,而原子核極小,且原子核帶正電,A正確,B錯(cuò)誤。粒子能接近原子核的機(jī)會(huì)很小,大多數(shù)粒子都從核外的空間穿過,而與電子碰撞時(shí)如同子彈碰到塵埃一樣,運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生改變,C、D的說法沒錯(cuò),但與題意不符。 答案解析關(guān)閉A-1

5、0-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診2.(多選)(2017江蘇南京鼓樓區(qū)期末)右圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)所觀察到的現(xiàn)象,下述說法正確的是()A.放在A位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.放在B位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些C.放在C、D位置時(shí),屏上觀察不到閃光D.放在D位置時(shí),屏上仍能觀察到一些閃光,但次數(shù)極少 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn),絕大多數(shù)粒子沿原方向前進(jìn),少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),所以A、D正確。 答案解析關(guān)閉AD-11-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診3.一個(gè)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí),

6、該氫原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量減少 答案解析解析關(guān)閉氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),放出光子,能量減少,故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉B-12-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診4.右圖為氫原子的能級(jí)示意圖,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(jí)E4D.原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E4 答案解析解析關(guān)閉原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1,只輻射一種頻率的光子,A

7、錯(cuò)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(jí)躍遷理論可知,原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時(shí)放出的光子并躍遷到E3,但不能躍遷到E4,C錯(cuò)誤;A原子發(fā)出的光子能量E=E2-E1大于E=E4-E3,故原子B不可能吸收A原子發(fā)出的光子能量,也就不能躍遷到能級(jí)E4,D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉B-13-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu)1.粒子散射實(shí)驗(yàn)(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn),但少數(shù)粒子穿過金箔后發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),極少數(shù)粒子甚至被“撞了回來”。-14-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二2.原子的核式結(jié)構(gòu)模

8、型(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析核外電子不會(huì)使粒子的速度發(fā)生明顯改變。湯姆孫模型不能解釋粒子的大角度散射。絕大多數(shù)粒子沿直線穿過金箔,說明原子中絕大部分是空的;少數(shù)粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn),反映了原子內(nèi)部集中存在著對(duì)粒子有斥力的正電荷;極少數(shù)粒子甚至被“撞了回來”,反映了個(gè)別粒子正對(duì)著質(zhì)量比粒子大得多的物體運(yùn)動(dòng)時(shí),受到該物體很大的斥力作用。(2)核式結(jié)構(gòu)模型的局限性盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好地解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,但不能解釋原子光譜是特征光譜和原子的穩(wěn)定性。-15-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二例1(2017上海理工大附中期中)如圖所示為盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng),通過顯微

9、鏡前相連的熒光屏可觀察粒子在各個(gè)角度的散射情況。下列說法正確的是()A.在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察,相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B.在圖中的B位置進(jìn)行觀察,屏上觀察不到任何閃光C.盧瑟福選用不同金屬箔片作為粒子散射的靶,觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似D.粒子發(fā)生散射的主要原因是粒子撞擊到金原子后產(chǎn)生的反彈 答案解析解析關(guān)閉放在A位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)應(yīng)最多,說明大多數(shù)射線基本不偏折,可知金箔原子內(nèi)部很空曠,故A錯(cuò)誤;放在B位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)較少,說明較少射線發(fā)生偏折,可知原子內(nèi)部帶正電的體積小,故B錯(cuò)誤;選用不同金屬箔片作為粒子散射的靶,觀察到的實(shí)驗(yàn)

10、結(jié)果基本相似,故C正確;粒子發(fā)生散射的主要原因是粒子撞擊到金原子后,因庫侖力作用,且質(zhì)量較大,從而出現(xiàn)的反彈,故D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉C-16-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二即學(xué)即練即學(xué)即練1.(2016上海卷)盧瑟福通過對(duì)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 答案解析解析關(guān)閉粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是當(dāng)粒子打在金箔上時(shí),大部分粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)角度很小,說明金箔原子存在大量的“空白”區(qū)間,只有少部分粒子偏轉(zhuǎn)角度很大,說明金箔原子存在一個(gè)質(zhì)量很大的“核”,D選項(xiàng)正確。 答案解析關(guān)閉D-17-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二2.(多選)根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)

11、模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的粒子散射圖景,圖中實(shí)線表示粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。其中一個(gè)粒子在從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過程中,粒子在b點(diǎn)時(shí)距原子核最近。下列說法正確的是()A.盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子B.粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的原因是粒子接近原子核時(shí)受到的庫侖斥力較大C.粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的過程中電勢(shì)能先變小后變大D.粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的過程中加速度先變大后變小 答案解析解析關(guān)閉粒子在接近金原子核的過程中,斥力越來越大,做負(fù)功;在遠(yuǎn)離金原子核的過程中,斥力越來越小,斥力做正功。 答案解析關(guān)閉BD-18-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二3.下圖是盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素

12、釙,它發(fā)出的粒子從鉛盒的小孔射出,形成很細(xì)的一束射線,射到金箔上,最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是()A.該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B.該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C.粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.絕大多數(shù)的粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 答案解析解析關(guān)閉盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn),提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;電子質(zhì)量太小,與粒子碰撞對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的影響不大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后,基本上仍沿原方向前進(jìn),D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉A-19-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二氫原子的能級(jí)及能級(jí)躍遷氫原子的能級(jí)及能級(jí)躍遷1.定態(tài)間的躍遷滿足

13、能級(jí)差h=Em-En2.電離電離態(tài)與電離能電離態(tài):n=,E=0基態(tài)電離態(tài):E吸0-(-13.6eV)=13.6eV。激發(fā)態(tài)電離態(tài):E吸0-En=En如吸收能量足夠大,克服電離能后,獲得自由的電子還攜帶動(dòng)能。-20-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二例2(多選)(2017山東東營(yíng)墾利月考)氫原子能級(jí)如圖所示,當(dāng)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)為656nm。以下判斷正確的是()A.氫原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)大于656nmB.用波長(zhǎng)為325nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級(jí)C.一群處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長(zhǎng)為633nm

14、的光照射,不能使氫原子從n=2能級(jí)躍遷到n=3的能級(jí) 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-21-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二解答氫原子能級(jí)圖和原子躍遷問題的注意事項(xiàng)(1)能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由h=Em-En決定,波長(zhǎng)可由公式c=求得。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法利用能級(jí)圖求解:在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出,然后相加。-22-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二即學(xué)即練即學(xué)即練4.(2017東北師大附中高三質(zhì)檢)如圖所示,氫原子在不同能級(jí)間發(fā)生a、b、c三種躍遷時(shí),釋放光子的波長(zhǎng)分別是a、b、c,則下列說法正確的是()A.從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí),釋放光子的

15、波長(zhǎng)可表示為B.從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí),電子的勢(shì)能減小,氫原子的能量增加C.若用波長(zhǎng)為c的光照射某金屬時(shí)恰好能發(fā)生光電效應(yīng),則用波長(zhǎng)為a的光照射該金屬時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.用12.09eV的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時(shí),一個(gè)氫原子可以輻射出三種頻率的光 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-23-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二5.(多選)(2017山東棗莊模擬)根據(jù)玻爾假設(shè),若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處的能量為0,則量子數(shù)為n的氫原子的能量En= ,E1為基態(tài)的能量,經(jīng)計(jì)算為-13.6eV,現(xiàn)規(guī)定氫原子處于基態(tài)時(shí)的能量為0,則()A.量子數(shù)n=2時(shí)能級(jí)的能量為0 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-24-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二6.(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 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉