高中物理人教版5第十八章原子結(jié)構(gòu) 章末復(fù)習(xí)課

章末復(fù)習(xí)課【知識(shí)體系】主題1原子的核式結(jié)構(gòu)1．電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子．2．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子甚至被撞了回來(lái)．3．三個(gè)原子模型的對(duì)比．原子模型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)原子結(jié)構(gòu)成功和局限“棗糕”模型電子的發(fā)現(xiàn)原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在球內(nèi)，電子鑲嵌其中可解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但無(wú)法說(shuō)明α粒子散射實(shí)驗(yàn)核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)原子的中心有—個(gè)很小的核，全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在核里，電子在核外運(yùn)動(dòng)成功解釋了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性及原子光譜的分立特征玻爾的原子模型氫原子光譜的研究在核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，引入量子觀念成功解釋了氫原子光譜及原子的穩(wěn)定性，不能解釋較復(fù)雜原子的光譜現(xiàn)象說(shuō)明：認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的線索：氣體放電的研究→陰極射線→發(fā)現(xiàn)電子→湯姆孫的“棗糕”模型eq\o(→,\s\up13(α粒子散射實(shí)驗(yàn)))盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型eq\o(→,\s\up13(氫原子光譜的研究))玻爾模型【典例1】在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(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)中解析：盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中使盧瑟福驚奇的就是α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于α粒子帶正電，而原子核極小，且原子核帶正電，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；α粒子能接近原子核的機(jī)會(huì)很小，大多數(shù)α粒子都從核外的空間穿過(guò)，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．選項(xiàng)C、D的說(shuō)法沒(méi)錯(cuò)，但與題意不符．答案：A針對(duì)訓(xùn)練1．(多選)關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()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)明原子內(nèi)大部分空間是“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，故選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明受到金屬原子核明顯力作用的空間在原子內(nèi)很小，α粒子偏轉(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)，故選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)．答案：BC主題2氫原子的能級(jí)能級(jí)公式1．氫原子的能級(jí)和軌道半徑．氫原子的能級(jí)公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1，2，3，…)，其中E1為基態(tài)能量，E1＝－eV.氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，r1＝×10－10m2．氫原子的能級(jí)圖．(1)能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)．(2)橫線左端的數(shù)字“1，2，3，…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“－，－，…”表示氫原子的能級(jí)．(3)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級(jí)差，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差越?。?4)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷條件為：hν＝Em－En.警示：原子躍遷條件hν＝Em－En只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況．對(duì)于光子和原子作用而使原子電離時(shí)，只要入射光的能量E≥eV，原子就能吸收．對(duì)于實(shí)物粒子與原子作用使原子激發(fā)時(shí)，粒子能量大于或等于能級(jí)差即可．原子躍遷發(fā)生的光譜線條數(shù)N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n（n－1）,2)，是一群氫原子，而不是一個(gè)，因?yàn)槟骋粋€(gè)氫原子有固定的躍遷路徑．【典例2】(多選)欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，下列措施可行的是()A．用eV的光子照射 B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射 D．用10eV的光子照射解析：由氫原子能級(jí)圖可求得E2－E1＝－eV－(－eV)＝eV，即eV是第二能級(jí)與基態(tài)之間的能量差，處于基態(tài)的氫原子吸收eV的光子后將躍遷到第一激發(fā)態(tài)，可使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，A項(xiàng)正確；Em－E1≠11eV、Em－E1≠10eV，即不滿足玻爾理論關(guān)于躍遷的條件，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；要使處于基態(tài)的氫原子電離，照射光的能量須不小于eV，而14eV>eV，故用14eV的光子照射可使基態(tài)的氫原子電離，C項(xiàng)正確．答案：AC針對(duì)訓(xùn)練2．圖1所示為氫原子的能級(jí)，圖2為氫原子的光譜．已知譜線a是氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光，則譜線b是氫原子()圖1圖2A．從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光B．從n＝5的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光C．從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)的輻射光D．從n＝1的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光解析：由題圖2看出b譜線對(duì)應(yīng)的光的頻率大于a譜線對(duì)應(yīng)的光的頻率，而a是氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)的輻射光，所以b譜線對(duì)應(yīng)的能級(jí)差應(yīng)大于n＝4與n＝2中間的能級(jí)差，故選項(xiàng)B正確．答案：B統(tǒng)攬考情近幾年來(lái)高考主要考查α粒子散射實(shí)驗(yàn)、核式結(jié)構(gòu)模型、氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)、光子的吸收和發(fā)射，其中重點(diǎn)考查的是氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)和氫原子的躍遷問(wèn)題．一般以選擇題形式出現(xiàn)．真題例析(2023·安徽卷)如圖所示是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(2023·海南卷)(1)氫原子基態(tài)的能量為E1＝－eV.大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)．由這些氫原子可能發(fā)出的光子中，頻率最大的光子能量為－，頻率最小的光子的能量為________eV(保留2位有效數(shù)字)，這些光子可具有________種不同的頻率．解析：頻率最小的光子是從n＝2躍遷，即頻率最小的光子的能量為Emin＝－eV－(－eV)≈10eV.頻率最大的光子能量為－，即En－(－eV)＝－×(－eV)，解得En＝－eV.即n＝5，從n＝5能級(jí)開始，共有5→1，5→4，5→3，5→2，4→1，4→2，4→3，3→1，3→2，2→1，10種不同頻率的光子．答案：10101．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．湯姆孫精確地測(cè)出了電子電荷量e＝17733(49)×10－19B．電子電荷量的精確值是密立根通過(guò)“油滴實(shí)驗(yàn)”測(cè)出的C．湯姆孫油滴實(shí)驗(yàn)更重要的發(fā)現(xiàn)是：電荷量是量子化的，即任何電荷量只能是e的整數(shù)倍D．通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得電子的比荷及電子電荷量e的值，就可以確定電子的質(zhì)量解析：電子的電荷量是密立根通過(guò)“油滴實(shí)驗(yàn)”測(cè)出的，A、C錯(cuò)誤，B正確．測(cè)得比荷的值eq\f(e,m)和電子電荷量e的值，可以確定電子的質(zhì)量，故D正確．答案：BD2．(2023·山東卷)(多選)氫原子能級(jí)如圖，當(dāng)氫原子從n＝3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的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級(jí)解析：根據(jù)氫原子的能級(jí)圖和能級(jí)躍遷規(guī)律，當(dāng)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)一定小于656nm，因此A選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)發(fā)生躍遷只能吸收和輻射一定頻率的光子，可知B選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確；一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可以產(chǎn)生3種頻率的光子，所以C選項(xiàng)正確．答案：CD3．如圖是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是()A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向解析：若加磁場(chǎng)，由左手定則可判定其方向應(yīng)沿y軸正方向；若加電場(chǎng)，根據(jù)受力情況可知其方向應(yīng)沿z軸正方向，故只有B項(xiàng)是正確的．應(yīng)明確管內(nèi)是電子流，然后根據(jù)洛倫茲力和電場(chǎng)力方向的判定方法進(jìn)行判定．答案：B4．(多選)按照玻爾原子理論，下列表述正確的是()A．核外電子運(yùn)動(dòng)軌道半徑可取任意值B．氫原子中的電子離原