2016年高考物理一轮 广东专版 习题课件 第十四章 动量与原子物理第2单元 原子结构.ppt

第2单元原子结构原子核式结构[记一记]原子的核式结构(1)1909～1911年，英国物理学家进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型。(2)α粒子散射实验：①实验装置：如图14－2－1所示。图14－2－1卢瑟福②实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90°，甚至被弹回。(3)核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。原方向[试一试]1．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()图14－2－2解析：α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金原子核，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确。答案：D氢原子光谱1．氢原子光谱氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表示：1λ＝R(122－1n2)n＝3,4,5…2．玻尔的原子模型(1)玻尔理论：①轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是。不连续的②定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是不连续的。这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是稳定的，不向外辐射能量。③跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的能量差，即hν＝。Em－En(2)几个概念：①能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值。②基态：原子能量的状态。最低③激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他较高的状态。④量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的。(3)氢原子的能级和轨道半径：①氢原子的半径公式：rn＝(n＝1,2,3…)，其中r1为基态半径，r1＝0.53×10－10m。②氢原子的能级公式：En＝1n2E1(n＝1,2,3…)，其中E1为基态能量，E1＝－13.6eV。正整数n2r11．对氢原子的能级图的理解(1)氢原子的能级图(如图14－2－3)。图14－2－3(2)氢原子能级图的意义：①能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态。能级跃迁与光谱线②横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级。③相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小。④带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝Em－En。2．关于能级跃迁的三点说明(1)当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小。反之，轨道半径增大时，原子电势能增大、电子动能减小，原子能量增大。(3)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：N＝C2n＝nn－12。[例][多选](2014·山东高考)氢原子能级如图14－2－4，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是()图14－2－4A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmB．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级[解析]根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长一定小于656nm，因此A选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确。[答案]CD原子跃迁的两种类型(1)原子吸收光子的能量时，原子将由低能级态跃迁到高能级态。但只吸收能量为能级差的光子，原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁，发出的光子能量仍为能级差。(2)实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的。在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离。[随堂巩固落实]1．[多选]如图14－2－5所示为氢原子的能级图。若在气体放电管中，处于基态的氢原子受到能量为12.8eV的高速电子轰击而跃迁到激发态，在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中()图14－2－5A．最多能辐射出10种不同频率的光子B．最多能辐射出6种不同频率的光子C．能辐射出的波长最长的光子是从n＝5跃迁到n＝4能级时放出的D．能辐射出的波长最长的光子是从n＝4跃迁到n＝3能级时放出的解析：氢原子从基态跃迁到n＝4的能级需要吸收ΔE＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV的能量，氢原子从与电子碰撞中吸收12.8eV的能量，把其中的12.75eV的能量用以从基态跃迁到n＝4的状态，把剩余的0.05eV能量作为氢原子的动能，处于n＝4的一群氢原子向低能级跃迁时发出C24＝6种频率的光子，故A错，B正确。由前面分析可知，氢原子不能跃迁到n＝5的能级，故C错。由ΔE＝hν＝hcλ，得λ＝hcΔE，从此式可知，从n＝4跃迁到n＝3的能量差ΔE最小，辐射出光的波长最长，故D正确。答案：BD2．氢原子的部分能级如图14－2－6所示，氢原子吸收以下能量时，可以从基态跃迁到n＝2能级的是()A．10.2eVB．3.4eVC．1.89eVD．1.51eV图14－2－6解析：氢原子基态能量为－13.6eV，n＝2能级的能量为－3.4eV，两者的差值为10.2eV，即所需要吸收的能量。答案：A答案：C3．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明光具有粒子性，故A错误。伦琴射线为电磁波，故B错误。卢瑟福由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C正确。氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D错误。4．如图14－2－7所示为氢原子能级图，可见光的光子能量范围为1.62～3.11eV。下列说法正确的是()A．大量处在n＞3的高能级的氢原子向n＝3能级跃迁时，发出的光有一部分是可见光B．大量处在n＝3能级的氢原子向n＝2能级跃迁时，发出的光是紫外线C．大量处在n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，发出的光都应具有显著的热效应D．处在n＝3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离图14－2－7解析：当处在n＞3的高能级的氢原子向n＝3能级跃迁时，放出光子的最大能量ΔE＝1.51eV，故不可能为可见光，A错；当从n＝3向n＝2跃迁时，光子能量ΔE＝3.4eV－1.51eV＝1.89eV，为可见光，B错；当从n＝3向n＝1跃迁时，光子能量ΔE＝12.09eV，在紫外区，无显著的热效应，C错；紫外线光子的能量hν＞3.11eV，大于处于n＝3能级的氢原子的电离能，故D正确。答案：D5．氢原子基态能量E1＝－13.6eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m。求氢原子处于n＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n＝4轨道上运动的动能(已知能量关系En＝1n2E1，半径关系rn＝n2r1，k＝9.0×109N·m2/C2，e＝1.6×10－19C)；(3)若要使处于n＝2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)?解析：(1)由En＝1n2E1得E4＝E142＝－0.85eV。(2)因为rn＝n2r1，所以r4＝42r1，由圆周运动知识得ke2r24＝mv2r4所以Ek4＝12mv2＝ke232r1＝9.0×109×1.6×10－19232×0.53×10－10J≈0.85eV(3)要使处于n＝2能级的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量为：hν＝0－E14，得ν≈8.21×1014Hz。答案：(1)－0.85eV(2)0.85eV(3)8.21×1014Hz“知能综合提升”见“课时跟踪检测(四十一)”(单击进入电子文档)谢谢观看