人教版选修35 第十八章原子结构 优化总结 学案.doc

本章优化总结原子核式结构模型卢瑟福核式结构模型是建立在粒子散射实验基础上，其考查主要从以下两方面：(1)粒子散射实验的考查：主要是散射实验装置(包括仪器作用的简单描述)、实验现象、现象分析和结论以及实验意义的考查粒子散射实验是物理学发展史上一个重要的实验，实验结果使人们对于物质结构的观念发生了根本性变化，从而否定了汤姆孙的原子结构的枣糕模型，卢瑟福核式结构模型建立的实验依据：绝大多数粒子穿过金箔基本上不发生偏转；少数发生偏转；极少数发生大角度偏转(2)卢瑟福核式结构模型的考查：主要是核式结构内容的描述和理解，并且知道原子是由原子核和电子组成的特别是能从力的角度、功能关系角度分析求解有关圆轨迹或曲线运动的轨迹问题选项图所示为在粒子散射实验中，一束粒子在穿越金箔内一个金原子的轨迹示意图，正确的是()解析a选项中2应该比1有较大偏转，3应该比4有较大偏转；b选项中2、3的偏转方向错误；c选项中3的偏转方向错误；在d选项中，2、4发生了明显偏转，3离核最近，发生大角度偏转，则只有d正确答案d1.(2017上海模拟)关于卢瑟福的粒子散射实验，下列叙述中与得到的实验结果相符的是()a所有粒子穿过金箔后偏转角度都很小b大多数粒子发生较大角度的偏转c向各个方向运动的粒子数目基本相等d极少数粒子产生超过90的大角度偏转解析：选d当粒子穿过原子时，电子对粒子影响很小，影响粒子运动的主要是原子核，离核远则粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小只有当粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，实验结果是：离金原子核远的粒子偏转角度小，离金原子核近的粒子偏转角度大，正对金原子核的粒子被返回，故a、b、c错误，d正确玻尔理论与能级跃迁1氢原子的半径公式：rnn2r1(n1，2，3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r10.531010 m.2氢原子的能级公式：氢原子的能级公式：ene1(n1，2，3，)，其中e1为基态能量，e113.6 ev.3氢原子的能级图，如图所示(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：hemen.已知氢原子基态的电子轨道为r10.5281010 m，量子数为n的能级值为en ev.(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，画出能级图，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，电子电荷量e1.61019c，普朗克常量h6.631034 js，真空中光速c3.0108 m/s)思路点拨 解决此类问题的关键在于找出各物理量之间的关系，正确的运用动能公式及能级跃迁的公式解析(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m所以ekmv j2.181018j13.6 ev.(2)当氢原子从量子数n3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线如图所示(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为e3e1. m1.03107m.答案(1)13.6 ev(2)见解析图(3)1.03107 m原子跃迁条件hemen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e13.6 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出的光谱线条数nc，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 2.如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()a从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长长b从n5能级跃迁到n1能级比从n5能级跃迁到n4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：选a氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子emenh，能级差值越大辐射光子的频率越大，波长越短，e4e3e3e2，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项错误对本章中的考查热点主要有以下几点：玻尔能级公式的应用；能级跃迁问题的综合判断；原子能级跃迁的能量计算；原子能级跃迁的谱线分析；玻尔假设的迁移与应用等(10分)某金属恰能发生光电效应时对应的最大波长等于氢原子由n4能级跃迁到n2能级所发出的光的波长现在用氢原子由n2能级跃迁到n1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏？解析设氢原子由n4能级跃迁到n2能级发出的光子波长为0，由n2能级跃迁到n1能级发出的光子波长为，则e4e2h，(3分)e2e1h.(3分)根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为ekhh2e2e1e42(3.4)ev13.6 ev0.85 ev7.65 ev.(4分)答案7.65 ev章末过关检测(三)(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1关于原子结构理论与粒子散射实验的关系，下列说法正确的是()a卢瑟福做粒子散射实验是为了验证汤姆孙的“枣糕模型”是错误的b卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论c卢瑟福的粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性d卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论解析：选d卢瑟福设计的粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布，并非为了验证汤姆孙模型是错误的，a错误；卢瑟福并不是认识到“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论，b错误；卢瑟福做了粒子散射实验后，由实验现象而提出了“核式结构”理论，c错误，d正确2(2017南京高二检测)关于线状谱，下列说法中正确的是()a每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同b每种原子处在不同的物质中的线状谱不同c每种原子在任何外界条件下发光的线状谱都相同d两种不同的原子发光的线状谱可能相同解析：选c每种原子在任何外界条件下的线状谱都相同，不同原子的线状谱不同3(2017天津七校联考)一个氢原子从n3能级跃迁到n2能级，该氢原子()a放出光子，能量增加b放出光子，能量减少c吸收光子，能量增加 d吸收光子，能量减少解析：选b氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项b正确，选项a、c、d错误4如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()解析：选c根据eh，可知，能级差越大，波长越小，所以a的波长最小，b的波长最大，答案选c5如图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱已知谱线a是氢原子从n4的能级跃迁到n2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子()a从n3的能级跃迁到n2的能级时的辐射光b从n5的能级跃迁到n2的能级时的辐射光c从n4的能级跃迁到n3的能级时的辐射光d从n2的能级跃迁到n1的能级时的辐射光解析：选b从氢原子光谱图上可以看出谱线a、b相邻且波长ba，则谱线b光子的频率大于谱线a光子的频率，产生谱线b的能级差仅大于产生谱线a的能级差，所以b正确6有两个质量为m的均处于基态的氢原子a、b，a静止，b以速度v0与它发生碰撞已知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收，从而使该原子由基态跃迁到激发态，然后此原子向低能级跃迁，并放出光子若氢原子碰撞后放出一个光子，已知氢原子的基态能量为e1(e113.6 ev，故用14 ev的光子照射可使基态的氢原子电离，c项正确10用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为n(n2)的激发态，此时出现的氢光谱中有n条谱线，其中波长的最大值为.现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到n条，其中波长的最大值变为.下列各式中可能正确的是()annn bnnn1c dn，则e，故c项正确三、非选择题(本题共3小题，共40分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(20分)汤姆孙1897年用阴极射线管测量了电子的比荷(电子电荷量与质量之比)，其实验原理如图所示电子流平行于极板射入，极板p、p间同时存在匀强电场e和垂直纸面向里的匀强磁场b时，电子流不会发生偏转；极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场b时，电子流穿出平行板电容器时的偏转角 rad.已知极板长l3.0102 m，电场强度大小为e1.5104 v/m，磁感应强度大小为b5.0104 t求电子比荷解析：无偏转时，洛伦兹力和电场力平衡，则eeevb只存在磁场时，有evbm，由几何关系r偏转角很小时，r联立上述各式并代入数据得电子的比荷1.31011 c/kg.答案：1.31011 c/kg12(20分)将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子(1)若要使n2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？(2)若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子，求氢原子电离后电子的速度多大？(电子电荷量e1.61019 c，电子质量me0.911030 kg)解析：(1)n2时，e2 ev3.4 ev所谓电离，就是使处于基态