高中物理人教版5第十八章原子结构 章末复习课

章末复习课【知识体系】主题1原子的核式结构1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子．2．α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．3．三个原子模型的对比．原子模型实验基础原子结构成功和局限“枣糕”模型电子的发现原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子镶嵌其中可解释一些实验现象，但无法说明α粒子散射实验核式结构模型卢瑟福的α粒子散射实验原子的中心有—个很小的核，全部正电荷和几乎全部质量集中在核里，电子在核外运动成功解释了α粒子散射实验，无法解释原子的稳定性及原子光谱的分立特征玻尔的原子模型氢原子光谱的研究在核式结构模型基础上，引入量子观念成功解释了氢原子光谱及原子的稳定性，不能解释较复杂原子的光谱现象说明：认识原子结构的线索：气体放电的研究→阴极射线→发现电子→汤姆孙的“枣糕”模型eq\o(→,\s\up13(α粒子散射实验))卢瑟福核式结构模型eq\o(→,\s\up13(氢原子光谱的研究))玻尔模型【典例1】在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是()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．正电荷在原子内是均匀分布的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解析：卢瑟福α粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是α粒子发生了较大角度的偏转，这是由于α粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，故选项A正确，选项B错误；α粒子能接近原子核的机会很小，大多数α粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变．选项C、D的说法没错，但与题意不符．答案：A针对训练1．(多选)关于α粒子散射实验，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，是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，故选项A错，B对；极少数发生大角度偏转，说明受到金属原子核明显力作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金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，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故选项C对，D错．答案：BC主题2氢原子的能级能级公式1．氢原子的能级和轨道半径．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＝－eV.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＝×10－10m2．氢原子的能级图．(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“－，－，…”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.警示：原子跃迁条件hν＝Em－En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．对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量E≥eV，原子就能吸收．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级差即可．原子跃迁发生的光谱线条数N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n（n－1）,2)，是一群氢原子，而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径．【典例2】(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eV的光子照射 B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射 D．用10eV的光子照射解析：由氢原子能级图可求得E2－E1＝－eV－(－eV)＝eV，即eV是第二能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收eV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eV，而14eV>eV，故用14eV的光子照射可使基态的氢原子电离，C项正确．答案：AC针对训练2．图1所示为氢原子的能级，图2为氢原子的光谱．已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子()图1图2A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光D．从n＝1的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光解析：由题图2看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率，而a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，所以b谱线对应的能级差应大于n＝4与n＝2中间的能级差，故选项B正确．答案：B统揽考情近几年来高考主要考查α粒子散射实验、核式结构模型、氢原子能级结构、光子的吸收和发射，其中重点考查的是氢原子的能级结构和氢原子的跃迁问题．一般以选择题形式出现．真题例析(2023·安徽卷)如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是()A．M点B．N点C．P点D．Q点解析：由库仑定律，可得两点电荷间的库仑力的方向在两者的连线上，同种电荷相互排斥，由牛顿第二定律，加速度的方向就是合外力的方向，故C正确，A、B、D错误．答案：C针对训练(2023·海南卷)(1)氢原子基态的能量为E1＝－eV.大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的光子中，频率最大的光子能量为－，频率最小的光子的能量为________eV(保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．解析：频率最小的光子是从n＝2跃迁，即频率最小的光子的能量为Emin＝－eV－(－eV)≈10eV.频率最大的光子能量为－，即En－(－eV)＝－×(－eV)，解得En＝－eV.即n＝5，从n＝5能级开始，共有5→1，5→4，5→3，5→2，4→1，4→2，4→3，3→1，3→2，2→1，10种不同频率的光子．答案：10101．(多选)下列说法中正确的是()A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝17733(49)×10－19B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量解析：电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确．测得比荷的值eq\f(e,m)和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．答案：BD2．(2023·山东卷)(多选)氢原子能级如图，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：CD3．如图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是()A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C．加一电场，电场方向沿z轴负方向D．加一电场，电场方向沿y轴正方向解析：若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向，故只有B项是正确的．应明确管内是电子流，然后根据洛伦兹力和电场力方向的判定方法进行判定．答案：B4．(多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是()A．核外电子运动轨道半径可取任意值B．氢原子中的电子离原