（名师导学）2020版高考物理总复习 第十二章 第2节 原子结构课件 新人教版

第2节原子结构考点1►α粒子散射和核式结构模型1．汤姆孙原子模型(“枣糕模型”)(1)___________研究阴极射线时用测定粒子比荷的方法发现了电子．电子的发现证明了原子是可分的．(2)汤姆孙原子模型：原子里面带_________的物质均匀分布在整个原子球体中，而_______________则一粒粒镶嵌在球内．汤姆孙正电荷带负电的电子2．卢瑟福的α粒子散射实验(1)卢瑟福的α粒子散射实验装置(如下图所示)(2)α粒子散射实验现象：_________多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，_________α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，_________α粒子甚至被反弹回来．绝大少数极少数3．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个____________，叫原子核，原子的所有_________和几乎所有_______都集中在原子核里，带负电的______在核外绕核旋转．由α粒子散射实验的数据估算出原子核半径的数量级为_______m，而原子半径的数量级为_______m.很小的核正电荷质量电子10－1510－10例1在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数的α粒子发生了大角度的偏转，其原因是()A．原子是可再分的B．正电荷在原子中是均匀分布的C．原子中有带负电的电子，电子会对粒子有引力作用D．原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上【解析】阴极射线的发现，说明原子是可再分的，故A错误；α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的17300，α粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一粒灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变．α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较多的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故D正确，B、C错误．【答案】D1．电子的发现是人类对物质结构认识上的一次飞跃，开创了探索物质微观结构的新时代，下列关于电子的说法正确的是()A．J.J.汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子B．β衰变时原子核会释放电子，说明电子也是原子核的组成部分C．电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性D．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线和γ射线都弱A【解析】J.J.汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，故A正确；衰变现象是原子核内部的中子转化为质子同时释放一个电子，故B错误；电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有波动性，故C错误；β射线是高速电子流，它的穿透能力比γ射线弱，比α射线强，故D错误．2．(多选)卢瑟福在研究α粒子轰击金箔的实验中，根据实验现象提出原子的核式结构．以下说法正确的是()A．按照汤姆孙模型，α粒子轰击金箔时不可能发生大角度的偏转，因而卢瑟福否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出新的原子结构模型B．绝大多数α粒子穿过金箔运动方向不变，说明原子所带正电是均匀分布的C．α粒子轰击金箔实验现象说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D．卢瑟福通过α粒子轰击金箔的实验的数据记录估算出原子核的大小ACD【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验现象，否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出了原子核式结构模型，A正确；实验中绝大多数α粒子穿过金箔运动方向不变，说明原子内部大部分是空的，所带正电集中在很小的空间，并且能估计出原子核大小的数量级，B错误；C、D正确．考点2►氢原子能级氢原子跃迁氢原子的光谱1．玻尔原子模型(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_________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__________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______的，不向外辐射能量．不连续不连续稳定(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______或______一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的_______，即hν＝_________(mn)．2．几个名词解释(1)能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的_______叫能级．能级是电子动能与电势能之和，电子的电势能是个负值，其绝对值是动能的2倍．(2)基态和激发态：原子能量______的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态．(3)量子数：现代物理学认为原子的可能状态是_________的，各状态可用正整数1，2，3，…表示，叫做量子数，一般用n表示．吸收放出能级差Em－En能量值最低不连续3．氢原子的能级和核外电子的轨道半径(1)氢原子的能级公式：En＝______(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，E1＝__________．(2)氢原子核外电子的轨道半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10m.(3)氢原子能级图(如图)1n2E1－13.6eV①能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．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，表示相邻的能级差，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，放出光子的能量：__________________．4．氢原子的光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按________展开，获得光的_______(频率)和强度分布的记录，即光谱．hν＝Em－En(mn)波长波长(2)光谱分类光谱发射光谱_______谱________谱_________}——原子的________(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在____________的谱线，其波长公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3，4，5，……，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1)．(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的________可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分且灵敏度很高，在发现和鉴别化学元素上有重大的意义．连续线状吸收光谱特征谱线可见光区域特征谱线例2氢原子能级如图所示，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()A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmB．用动能为10.5eV的入射电子碰撞激发，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．用波长为656nm的光照射，能使处在n＝2能级的氢原子电离D．一个处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线【解析】从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm，而当从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射能量更多，则频率更高，由c＝λν知波长小于656nm，故A错误；当从n＝1跃迁到n＝2的能级，吸收的能量：ΔE12＝E2－E1＝10.2eV，而用入射电子碰撞转移能量可能会损失或部分转移，则10.5eV10.2eV，可以使电子跃迁，故B正确；波长为656nm的光对应的能量为ΔE32＝E3－E2＝1.89eV，而n＝2能级的电子电离需要的电离能为ΔE＝E∞－E2＝3.4eV1.89eV，故光的能量不够电离，C错误；一个氢原子只有一个电子能跃迁，同一时刻只能出现在一个能级上，则逐级向下跃迁产生的谱线最多为2种，D错误；故选B.【答案】B【小结】1.对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰好等于发生跃迁时的两能级间的能量差．(3)原子跃迁条件hν＝Em－En(mn)只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子和处于基态的氢原子作用而使氢原子电离时，只要入射光子的能量E≥13.6eV，氢原子就能吸收．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于能级差即可．2．量子数为n的氢原子跃迁时辐射光子种数的判定方法：如果是一个氢原子，向低能级跃迁时辐射光子的最多频率种数为(n－1)．如果是一群氢原子，向低能级跃迁时可能发出的光子种数为C2n.3．氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11eV.下列说法中正确的是()A．一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，可能发出可见光C．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，所发出的光照射逸出功为2.49eV的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能可能为9.60eVD．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出5种不同频率的光C【解析】一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出2种不同频率的光，即n＝3能级到n＝2能级，n＝2能级到n＝1能级，故A错误；氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的光子能量，故B错误；从n＝3跃迁到n＝1所发出的光能量最大，光照射逸出功为2.49eV的金属钠，所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程得，Ekm＝hν－W0＝(E3－E1)－W0＝[－1.51－(－13.6)]eV－2.49eV＝9.60eV，故C正确；大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出C24＝4×（4－1）2＝6种不同频率的光，故D错误．4．现有1500个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1n－1)()A．2200B．2500C．2750D．2400C【解析】根据题中所给信息，处在量子数为4的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的13，即向量子数为2、3的激发态和基态各跃迁1500×13＝500个，发出光子500×3＝1500个；同理，处在量子数为3的激发态的500个氢原子跃迁到量子数为2的激发态和基态的原子数都是500×12＝250个，发出光子250×2＝500个；处在量子数为2的激发态的500＋250＝750个氢原子跃迁到基态的原子数是750×1＝750个，发出光子750个；所以在此过程中发出的光子总数为n＝1500＋500＋750＝2750个，C正确．5．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是()A．电子绕核旋转的轨道半径增大B．电子的动能减少C．氢原子的电势能增大D．氢原子的能级减小【解析】氢原子辐射出光子后，由高能级跃迁到低能级，轨道半径减小，电子动能增大，此过程中库仑力做正功，电势能减小．D对．DA组1．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()【解析】金的原子核带正电，α粒子也带正电，它们之间应是斥力作用，根据库仑定律，电荷之间的距离越小，斥力越大．再根据曲线运动的知识，斥力应指向曲线的凹面的一侧，因此只有选项C正确．C2．下列叙述中符合物理学史的有()A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C．美国物理学家密立根测出元电荷e的电荷量的实验，是著名的“密立根油滴实验”．D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说C【解析】汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子；卢瑟福发现了质子，选项A错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得到了原子的核式结构理论，选项B错误；美国物理学家密立根用著名的“密立根油滴实验”，测出了元电荷e的电荷量，选项C正确