高中物理 第三章 原子结构之谜章末总结同步备课课件 粤教版选修35.ppt

第三章 章末总结 内容索引 知识网络 题型探究 达标检测 知识网络 原子结构 电子的发现 原子模型 汤姆生的发现 阴极射线为 电子发现的意义 原子 可以 或 不可以 再分 汤姆生葡萄干布丁模型卢瑟福原子结构模型 氢原子光谱和光谱分析 光谱 发射光谱 谱谱 吸收光谱 光谱分析 用谱和吸收光谱确定物质的组成成分 玻尔原子模型 量子化量子化能级跃迁 h m n 电子流 可以 核式 连续 线状 线状 能量 轨道 em en 题型探究 一 对 粒子散射实验及核式结构模型的理解 1 实验结果 粒子穿过金箔后 绝大多数 粒子仍沿原来的方向前进 少数 粒子有较大的偏转 极少数 粒子的偏转角度超过90 有的甚至被弹回 偏转角达到180 2 核式结构学说 在原子的中心有一个很小的原子核 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内 电子绕核运转 3 原子核的组成与尺度 1 原子核的组成 由质子和中子组成 原子核的电荷数等于原子核中的质子数 2 原子核的大小 实验确定的原子核半径的数量级为10 15m 而原子的半径的数量级是10 10m 因而原子内部十分 空旷 例1 多选 关于 粒子散射实验现象的分析 下列说法正确的是a 绝大多数 粒子沿原方向运动 说明正电荷在原子内均匀分布 使 粒子受力平衡的结果b 绝大多数 粒子沿原方向运动 说明这些 粒子未受到明显的力的作用 说明原子内大部分空间是空的c 极少数 粒子发生大角度偏转 说明原子内质量和电荷量比 粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小d 极少数 粒子发生大角度偏转 说明原子内的电子对 粒子的吸引力很大 解析 答案 解析在 粒子散射实验中 绝大多数 粒子沿原方向运动 说明这些 粒子未受到原子核明显的力的作用 也说明原子核相对原子来讲很小 原子内大部分空间是空的 故a错 b对 极少数 粒子发生大角度偏转 说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小 粒子偏转而原子核未动 说明原子核的质量和电荷量远大于 粒子的质量和电荷量 电子的质量远小于 粒子的质量 粒子打在电子上 不会有明显偏转 故c对 d错 二 玻尔氢原子理论 1 氢原子的半径公式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 2 氢原子的能级公式氢原子的能级公式 en e1 n 1 2 3 其中e1为基态能量 e1 13 6ev 3 氢原子的能级图 如图1所示 1 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 原子跃迁条件为h em en 图1 例2如图2为氢原子能级示意图的一部分 则氢原子 图2 解析 答案 a 从n 4能级跃迁到n 3能级比从n 3能级跃迁到n 2能级辐射出电磁波的波长长b 从n 5能级跃迁到n 1能级比从n 5能级跃迁到n 4能级辐射出电磁波的速度大c 处于不同能级时 核外电子在各处出现的概率是一样的d 从高能级向低能级跃迁时 氢原子核一定向外放出能量 解析氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子 em en h 能级差值越大 辐射光子的频率越大 波长越短 e4 e3 e3 e2 所以a项正确 辐射出的电磁波速度一样大 b项错误 处在不同能级时 核外电子出现的概率不一样 能级越低 概率越大 c项错误 氢原子由高能级向低能级跃迁时氢原子一定放出能量 而不是氢原子核 故d错误 例3 多选 如图3所示是氢原子能级示意图的一部分 则下列说法正确的是a 用波长为600nm的x射线照射 可以使稳定的氢原子电离b 用能量是10 2ev的光子可以激发处于基态的氢原子c 用能量是2 5ev的光子入射 可以使基态的氢原子激发d 用能量是11 0ev的外来电子 可以使处于基态的氢原子激发 解析 答案 图3 解析 稳定的氢原子 指处于基态的氢原子 要使其电离 光子的能量必须大于或等于13 6ev 而波长为600nm的x射线的能量为e 6 63 10 34 2 07ev 13 6ev a错误 因 e e2 e1 3 4ev 13 6ev 10 2ev 故10 2ev的光子可以使氢原子从基态跃迁到n 2的激发态 b正确 2 5ev的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差 因此不能使氢原子发生跃迁 c错误 外来电子可以将10 2ev的能量传递给氢原子 使它激发 外来电子还剩余11 0ev 10 2ev 0 8ev的能量 d正确 使原子能级跃迁的两种粒子 光子与实物粒子 1 原子若是吸收光子的能量而被激发 则光子的能量必须等于两能级的能量差 否则不被吸收 不存在激发到n能级时能量有余 而激发到n 1时能量不足 则可激发到n能级的情形 2 原子还可吸收外来实物粒子 例如 自由电子 的能量而被激发 由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收 所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差 e em en 就可使原子发生能级跃迁 达标检测 1 在 粒子散射实验中 当 粒子最接近金原子核时 下列说法正确的是a 动能最小b 电势能最小c 粒子和金原子核组成的系统的能量最小d 加速度最小 解析 答案 1 2 3 4 1 2 3 4 解析在 粒子散射实验中 当 粒子接近金原子核时 金原子核对 粒子的作用力是斥力 对 粒子做负功 电势能增加 动能减小 当 粒子离金原子核最近时 它们之间的库仑力最大 粒子的动能最小 由于受到的金原子核外电子的作用相对较小 与金原子核对 粒子的库仑力相比 可以忽略 因此只有库仑力做功 所以机械能和电势能整体上是守恒的 故系统的能量可以认为不变 综上所述 正确选项应为a 2 卢瑟福和他的助手做 粒子轰击金箔实验 获得了重要发现 关于 粒子散射实验的结果 下列说法正确的是a 说明了质子的存在b 说明了原子核是由质子和中子组成的c 说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里d 说明了正电荷均匀分布 答案 解析 1 2 3 4 解析 粒子散射实验否定了汤姆生的葡萄干布丁模型 即否定了正电荷均匀分布 d项错误 粒子的大角度散射 说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核里 3 多选 欲使处于基态的氢原子激发或电离 下列措施可行的是a 用10 2ev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 答案 解析 1 2 3 4 解析由氢原子能级图可求得e2 e1 3 4ev 13 6ev 10 2ev 即10 2ev是n 2能级与基态之间的能量差 处于基态的氢原子吸收10 2ev的光子后将跃迁到第一激发态 可使处于基态的氢原子激发 a项正确 em e1 11ev em e1 10ev 即不满足玻尔理论关于跃迁的条件 b d项错误 要使处于基态的氢原子电离 照射光的能量须不小于13 6ev 而14ev 13 6ev 故用14ev的光子照射可使基态的氢原子电离 c项正确 1 2 3 4 4 如图4所示为氢原子能级的示意图 现有大量处于n 4激发态的氢原子 向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光 关于这些光 下列说法正确的是 答案 解析 1 2 3 4 图4 a 最容易发生衍射现象的光是由n 4能级跃迁到n 1能级产生的b 频率最小的光是由n 2能级跃迁到n 1能级产生的c 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光d 用n 2能级跃迁到n 1能级辐射出的光照射逸出功为6 34ev的金属箔能发生光电效应 解析从n 4的激发态跃迁到基态的能级差最大 即辐射出的光子能量最大 频率