2017-2018学年同步备课套餐之物理粤教版选修3-5讲义：第3章 原子结构之谜 章末总结

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精章末总结一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．实验结果:α粒子穿过金箔后,绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进;少数α粒子有较大的偏转;极少数α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α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是(）A．绝大多数α粒子沿原方向运动,说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动,说明这些α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α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转,说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大答案BC解析在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α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α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，α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α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α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＝eq\f（1，n2）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）图1（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hν＝Em－En。例2如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图2A．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答案A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＝hν，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（）图3A．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答案BD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＝heq\f（c,λ）＝6。63×10－34×eq\f（3×108，600×10－9×1。6×10－19)eV≈2.07eV〈13.6eV，A错误．因ΔE＝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。1．在α粒子散射实验中，当α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．α粒子和金原子核组成的系统的能量最小D．加速度最小答案A解析在α粒子散射实验中，当α粒子接近金原子核时，金原子核对α粒子的作用力是斥力，对α粒子做负功，电势能增加，动能减小，当α粒子离金原子核最近时，它们之间的库仑力最大，α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α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α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α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C解析α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；α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AC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．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(）图4A．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答案D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，频率最大，对应波长最小，是最不容易发生衍射现象的，A错误；从n＝4的激发态跃迁到n＝3的激发态的能级差最小，辐射出的光子的频率最小，B错误;可辐射出的光子频率的种类数为Ceq\o\al(