原子结构(许艺婷,张菁,张新媱,于文玲).doc

学辅教育 成功就是每天进步一点点！ 原子结构【许、菁，新、于-教师档】 上课的时间：2013.5.25 授课教师：袁老师上课内容：1） 学习重难点：玻尔模型的理解及能级跃迁相关计算2） 学习规划：（1）玻尔原子模型及跃迁的基础及巩固练习 （2）复习电场与恒定电流 （3）课后拓训第一部分 重点讲解一、原子结构的基础以及巩固练习【知识点汇总】 汤姆孙的“枣糕”模型： 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里.卢瑟福的核式结构模型 在原子的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，带负电的电子在核空间里绕着核旋转.原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的.电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力.从粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10151014 m，原子大小的数量级为1010 m.玻尔的原子模型:(1)原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出三个假设：定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态.跃迁假设：原子从一个定态(设能量为E2)跃迁到另一定态(设能量为E1)时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hE2E1.轨道量子化假设：原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应.原子的能量不连续，因而电子可能轨道的分布也是不连续的.玻尔的氢原子模型氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运动时原子的能量.氢原子中电子在第n条可能轨道上运动时，氢原子的能量En和电子轨道半径rn分别为En、rnn2r1(n1、2、3).其中E1、r1为离核最近的第一条轨道(即n1)的氢原子能量和轨道半径.即E113.6 eV，r10.531010 m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算).氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级.按能量的大小用图象表示出来即能级图.其中n1的定态称为基态，n2以上的定态，称为激发态.【灵活应用】（一）典型例题：（锻炼分析题意能力）Eg粒子原子核A：1、如图所示，为粒子散射实验的示意图，A点为某粒子运动中离原子核最近的位置，则该粒子在A点具有 ( BD )A最大的速度 B最大的加速度C最大的动能 D最大的电势能Eg：2、氢原子的能级如下图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV3.11 eV，下列说法错误的是()A处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光【解析】处于n3能级的氢原子吸收光子而发生电离的最小能量是1.51 eV，又因紫外线的频率大于可见光的频率，所以紫外线的光子能量E3.11 eV，故A正确由能级跃迁理论知，氢原子由高能级向n3能级跃迁时，发出光子的能量E1.51 eV，所以发出光子能量小于可见光的光子能量由Eh知，发出光子频率小于可见光的光子频率，发出光子为红外线，具有较强的热效应，故B正确由能级跃迁理论知，n4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可发出6种频率的光子，故C正确由能级跃迁理论知，大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子的能量分别为：0.66 eV(43)，2.55 eV(42),12.75 eV(41),1.89 eV(32),12.09 eV(31)，10.2 eV(21)，所以只有32和42跃迁时发出的2种频率的光子属于可见光，故D错误【答案】D点评：原子由定态n(n2)向低能级跃迁时可能辐射的光子频率的种类为原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值计算时应注意：因一般取 远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位 1 eV1.61019 J（二）基础过关训练：1、卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出()A.原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分D.原子核是由质子和中子组成的A【思维提升】(1)关键是利用粒子散射实验的结果进行分析.(2) 尽管B、C、D正确，但实验结果不能说明它们，故不选B、C、D2、在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是 ( A )A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中3、在粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列说法正确的(1.A)A粒子一直受到金原子核的斥力作用B粒子的动能不断减小C粒子的电势能不断增大D粒子发生散射，是与电子碰撞的结果4、按照玻尔原子理论，下列表述正确是(bc)A核外电子运行轨道半径可取任意值B氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即h|EmEn|D氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量（3) 思维提高训练：1、 如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是(答案D)A这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B由n2能级跃迁到n1能级产生的光频率最小C由n4能级跃迁到n1能级产生的光最容易表现出衍射现象D用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应10.20eV6.34eV，能使金属铂发生光电效应，D正确。2如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为13.07eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有多少种（ 1B）A15 B10 C4 D13用波长为的电磁波照射氢原子，恰能使处于基态的氢原子电离，若改用波长为2的电磁波照射氢原子，那么( 2B )A仍能使基态氢原子电离B不能使基态氢原子电离C可能使基态氢原子电离D以上说法都不正确4氢原子核外电子从基态跃迁到n=2的能级时，吸收的能量为E，则电子从n=2的能级跃迁到n=3能级时需要吸收的能量是( 3A )A BC D 5、已知氢原子处于激发态的能量 式中E1为基态的能量E1一13.6 对于处于n4激发态的一群氢原子来说，可能发生的辐射是( 4BC )A能够发出五种能量不同的光子B能够发出六种能量不同的光子C发出的光子的最大能量是12.75 eV，最小能量是0.66 eV。D发出的光子的最大能量是13.6 eV，最小能量是0.85 eV6、氢原子基态的轨道半径为0.5281014 m，量子数为n的能级的能量为EeV.(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n3的激发态.画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长.(其中静电力常量k9.0109 Nm2/C2，电子的电荷量e1.61019 C，普朗克恒量h6.631034 Js，真空中光速c3.0108 m/s)电子在轨道上的能量E，它包括电势能Ep和动能Ek.计算表明Ep2Ek，所以EEkEpEk，EkE13.6 eV【正解】(1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有所以Ek J2.181018 J13.6 eV1.65107 m第二部分 前期的巩固复习（1） 电场1、在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则 ：CAb点的电场强度一定比a点大 B电场线方向一定从b指向aCb点的电势一定比a点高 D该电荷的动能一定减小2、空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随X变化的图像如图所示。下列说法正确的是C（A）O点的电势最低（B）X2点的电势最高 （C）X1和- X1两点的电势相等（D）X1和X3两点的电势相等3、用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d,静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若AA.保持S不变，增大d,则变大B.保持S不变，增大d,则变小C.保持d不变，减小S,则变小D.保持d不变，减小S,则不变4、三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点出的场强大小分别为、，电势分别为，则（A），（B），（C），（D），（2） 磁场1、将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是(c)A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2、矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直低面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是 ( D )3、 如图2所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行线框由静止释放，在下落过程中(B)A穿过线框的磁通量保持不变 图2B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安培力的合力为零D线框的机械能不断增大4、如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为(D）A. B. C. D. （3） 恒定电流1、E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表初始时S0与S均闭合，现将S断开，则(B)A V的读数变大，A的读数变小 BV的读数变大，A的读数变大CV的读数变小，A的读数变小 DV的读数变小，A的读数变大2、图1为测量电压表内阻r的电路原理图。图中两个固定电阻的阻值均为R，S1、S2是开关，E是电源（内阻可忽略）. （1）按电路原理图将图2中的实物图连线； （2）开关S1保持断开，合上开关S2，此时电压表的读数为U1；再合上开关S1，电压表的读数变为U2，电压表内阻r= （用U1、U2和R表示）. （2）（2分）第三部分：课后拓展训练：1、氢原子从n3的能级跃迁到n2的能级放出光子的频率为，则它从基态跃迁到n4的能级吸收的光子频率为(D)A. B.C. D. 2、子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用如图3所示为氢原子的能级图假定用动能为E的电子束照射容器中大量处于n1能级的氢原子，氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E的取值正确的是()AE158.1 eV BE158.1 eVC2371.5 eVE2428.4 eVD只能等于2371.5 eV选C因为氢原子吸收能量后至多发出6种不同频率的光，所以氢原子被激发到n4的激发态，因此有2371.5 eVE2428.4 eV，即C选项正确3、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是处在该激发态能级上的原子总