原子结构专题

1、第1节电子的发现一、阴极射线1实验装置：如图1811所示真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连在感应圈的负极和正极上。图18112实验现象：玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。3阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线。二、电子的发现1汤姆孙的探究(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是B(A.带正电B带负电)的粒子流并求出了它的比荷。(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同。证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。(3)进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击，紫外光的照射，金

2、属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子电子。由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。2密立根“油滴实验”(1)精确测定电子电荷。(2)电荷是量子化的。3电子的有关常量对阴极射线的认识1对阴极射线本质的认识两种观点(1)电磁波说，代表人物赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射。(2)粒子说，代表人物汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流。2阴极射线带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质。(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质。3实验结果根据阴极射

3、线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。1关于阴极射线，下列说法正确的是()A阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象B阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的D阴极射线就是X射线解析：选C阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流，故A、B错；阴极射线最早由德国物理学家戈德斯坦在1876年提出并命名，故C对；阴极射线本质是电子流，故D错。2.如图1812所示，一玻璃管中有从左向右的可能是电磁波或某种粒子流形成的射线，若在其下方放一通电直导线AB，射线发生如图所示的偏转，AB中的电流方向由B到A，则该射线的本质为()图1812A电磁波

4、B带正电的高速粒子流C带负电的高速粒子流D不带电的高速中性粒子流解析：选C射线在电流形成的磁场中发生偏转，即可确定该射线是由带电粒子构成的粒子流。根据安培定则可知，AB上方的磁场是垂直纸面向里的。粒子向下偏转，洛伦兹力方向向下，由左手定则可知射线所形成的电流方向向左，与粒子的运动方向相反，故粒子带负电。3.阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图1813所示若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()图1813A平行于纸面向左B平行于纸面向上C垂直于纸面向外 D垂直于纸面向里解析：选C由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左

5、的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故C正确。电子比荷的测定方法1.让带电粒子通过相互垂直的电场和磁场(如图1814)，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛F电(BqvqE)，得到粒子的运动速度v。图18142.撤去电场(如图1815)，保留磁场，让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqvm，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r。图18153由以上两式确定粒子的比荷表达式：。典例带电粒子的比荷是一个重要的物理量。某中学物理兴趣小组设计了一个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的比荷，实验装置如图181

6、6所示。其中两正对极板M1、M2之间的距离为d，极板长度为L。图1816他们的主要实验步骤如下：A首先在两极板M1、M2之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，发射的电子束从两极板中央通过，在荧光屏的正中心处观察到一个亮点；B在M1、M2两极板间加合适的电场：加极性如图所示的电压，并逐步调节增大，使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移，直到荧光屏上恰好看不见亮点为止，记下此时外加电压为U。请问本步骤的目的是什么？C保持步骤B中的电压U不变，对M1、M2区域加一个大小、方向合适的磁场B，使荧光屏正中心处重现亮点。试问外加磁场的方向如何？思路点拨(1)当电子在电场中的竖直偏转位移达到时，恰好在荧

7、光屏上看不到亮点。(2)要使电子恰好打在荧光屏正中心处，所加的磁场必须满足使电子所受的电场力与其所受的洛伦兹力等大反向。(3)判断磁场的方向时要注意电子的电性。解析步骤B中电子在M1、M2两极板间做类平抛运动，当增大两极板间电压时，电子在两极板间的偏转位移增大。当在荧光屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板M2靠近荧光屏端的边缘，则2，。由此可以看出这一步的目的是使粒子在电场中的偏转位移成为已知量，就可以表示出比荷。步骤C加上磁场后电子不偏转，电场力等于洛伦兹力，且洛伦兹力方向向上，由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外。答案见解析运用电磁场测定电子比荷的解题技巧(1)当电子在复合场中做匀速直线运

8、动时，qEqvB，可以测出电子速度大小。(2)当电子在磁场中偏转时，qvBm，测出圆周运动半径，即可确定比荷。(3)当电子在匀强电场中偏转时，yat2，测出电场中的偏转量也可以确定比荷。1. (多选)如图1817所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场，则应()图1817A增大电场强度E，减小磁感应强度BB减小加速电压U，增大电场强度EC适当地加大加速电压UD适当地减小电场强度E解析：选CD正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力FqE，方向向上，受到的洛伦兹力fqvB，方向向下，离子向

9、上偏，说明电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即qEqvB，则只有使洛伦兹力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B，减小电场力的途径是减小场强E。选项C、D正确。2如图1818所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置。当极板P和P间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O点，O点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2。图 1818

10、(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小。(2)推导出电子比荷的表达式。解析：(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有BevEee，得v即打到荧光屏O点的电子速度的大小为。(2)由题意得d2，代入v，解得。答案：(1)(2)1历史上第一个发现电子的科学家是()A贝可勒尔B道尔顿C伦琴 D汤姆孙解析：选D贝可勒尔发现了天然放射现象，道尔顿提出了原子论，伦琴发现了X射线，汤姆孙发现了电子。2(多选)关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是()A测得了电子的电荷量B首先测得了电子的比荷C为电子质量的最终获得作出了突出贡献D为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据解析：选

11、ACD密立根通过油滴实验测定了电子电量并发现电荷是量子化的。测定了e值，结合比荷，进一步可以确定电子质量，电子的比荷是由汤姆孙首先测出的。3(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现()A阴极射线在电场中偏向正极板一侧B阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量解析：选AD阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A 正确。由于电子带负电，所以其受力情况与正电荷不同，B错误。不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误。在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出

12、电子的电荷量，最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根，D正确。4(多选)如图1所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是()图1A若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点B若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转C若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转D若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转解析：选AC实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项 C 正确，选项 B 的说法错误。加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，因而选项 D 错误。当不加电场和磁场时，电子

13、所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A的说法正确。5(多选)电子枪发射出的电子打在荧光屏上时，会在那里产生一个亮斑，如果在荧光屏上得到如图2所示的亮斑P，那么示波管中的()图2A极板X应带正电B极板X应带正电C极板Y应带正电 D极板Y应带正电解析：选BC因为带电粒子向Y及X方向偏转。故极板Y、极板X应带正电。正确选项为B、C。6(多选)如图3所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图。显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光。安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转。下列说法中正确的是()图3A如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光

14、屏正中的O点B如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里C如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里D如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小解析：选AC偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确。由阴极射线的电性及左手定则可知B错误，C正确。由R可知，B越小，R越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，故D错误。7.如图4所示，电子由静止从O点经电场U加速后垂直射入匀强磁场B，经偏转后打在MN板的P点，射入点到P点的距离为d，求电子的

15、比荷 的表达式。(不考虑电子的重力)图4解析：设电子的电荷量为q、质量为m，在加速电场U中加速的过程，根据动能定理，有qUmv2解得 v 垂直进入磁场后，电子受到的洛伦兹力提供向心力，电子做匀速圆周运动，故有qvB由题意又知：R由以上各式整理可得电子的比荷为。答案：8.如图5所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的金属板间距为d，油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电，油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间，当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负

16、电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为，已测量出油滴的直径为D(油滴可看作球体，球体体积公式VD3)，重力加速度为g。图5(1)设油滴受到气体的阻力fkv1，其中k为阻力系数，求k的大小；(2)求油滴所带电荷量。解析：(1)油滴速度为v1时所受阻力f1kv1, 油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有f1mgmVD3 ，则kD3g。(2)设油滴所带电荷量为q，油滴受到的电场力为 F电qEq油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡，则kv2mgq油滴所带电荷量为q。答案：(1) D3g(2)第2节原子的

17、核式结构模型一、汤姆孙的原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中。图1821汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子。汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型，该模型能解释一些实验现象，但后来被粒子散射实验否定了。二、粒子散射实验1粒子粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，含有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍。2实验方法用粒子源发射的粒子束轰击金箔，用带有荧光屏的放大镜，在水平面内不同方向对散射的粒子进行观察，根据散射到各方向的粒子所占的比例，可以推知原子中正、负电荷的分布情况。3实验装置图18

18、224实验现象(1)绝大多数的粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。(2)少数粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90，它们几乎被“撞了回来”。5实验意义：卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。三、卢瑟福的核式结构模型1核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。2原子核的电荷与尺度对粒子散射实验现象的分析1实验背景粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是想验证汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据。在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构

19、模型。2否定汤姆孙的原子结构模型(1)质量远小于原子的电子，对粒子的运动影响完全可以忽略，不应该发生大角度偏转。(2)粒子在穿过原子时，受到各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对粒子运动方向的影响不会很大，也不应该发生大角度偏转。(3)粒子的大角度偏转，否定汤姆孙的原子结构模型。3大角度偏转的实验现象分析(1)由于电子质量远小于粒子质量，所以电子不可能使粒子发生大角度偏转。(2)使粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分。按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使粒子发生大角度偏转，更不能使粒子反向弹回，这与粒子散射实验相矛盾

20、。(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，粒子大角度散射是不可能的。4原子的核式结构模型对粒子散射实验结果的解释(1)当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小。因为原子核很小，所以绝大多数粒子不发生偏转。(2)只有当粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转。图1823(3)如果粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180，这种机会极少，如图1823所示，所以极少数粒子的偏转角度甚至大于90

21、。1粒子散射实验中，使粒子散射的原因是()A粒子与原子核外电子碰撞B粒子与原子核发生接触碰撞C粒子发生明显衍射D粒子与原子核的库仑斥力作用解析：选D粒子与原子核外电子的作用是很微弱的。由于原子核的质量和电荷量很大，粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使粒子散射的原因是库仑斥力。选项D对。2.如图1824所示是粒子(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。图中所标出的粒子在各点处的加速度方向正确的是()图1824AM点BN点CP点 DQ点解析：选C粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相

22、排斥，加速度方向与粒子所受斥力方向相同。带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有选项C正确。3(多选)如图1825所示为卢瑟福和他的学生们做粒子散射实验的装置示意图。荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是()图1825A相同的时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B相同的时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数只比放在A位置时稍少些C放在C、D位置时屏上观察不到闪光D放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：选AD由粒子散射实验的结论：绝大多数粒子仍沿原方向运动，少数粒子运动方向发生改变，极少数粒子运

23、动方向发生大角度的偏转，甚至是180。由A、B、C、D的位置可知绝大多数粒子打到A位置的荧光屏上，少数粒子打到B位置的荧光屏上，而极少数粒子能打到C、D位置的荧光屏上，故选项A、D正确。原子的核式结构模型与原子核的组成1原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比：核式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内2原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子序数。3原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数。4原子核的大小：原子的半径数量级为1010 m，原子核半径的数量级为1

24、015 m，原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一，体积只相当于原子体积的1015。典例在粒子散射实验中，根据粒子与原子核发生对心碰撞时能达到的最小距离可以估算原子核的大小。现在一个粒子以2.0107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79。求粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Epk，r为距点电荷的距离。粒子质量为6.641027kg)。思路点拨(1)粒子的运动方向沿粒子和金原子核的连线。(2)当粒子的动能减为零时，电势能最大，离原子核最近。(3)原子核的大小应比最近距离小一些。解析当粒子靠近原子核运动时，粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，

25、动能全部转化为电势能，所以粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则mv2k，则d m2.71014 m。答案2.71014 m解答原子结构问题的三大规律(1)库仑定律：Fk，可以用来确定电子和原子核、粒子和原子核间的相互作用力。(2)牛顿运动定律和圆周运动规律，可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。(3)功能关系：可以分析由于库仑力做功引起的带电粒子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。1(多选)关于原子核式结构理论说法正确的是()A是通过发现电子现象得出来的B原子的中心有个核，叫作原子核C原子的正电荷均匀分布在整个原子中D原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子

26、核里，带负电的电子在核外旋转解析：选BD原子的核式结构模型是在粒子的散射实验结果的基础上提出的，A 错误。原子中绝大部分是空的，带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围，称为原子核，B 正确，C 错误。原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在核外旋转，D 正确。2关于粒子散射实验()A绝大多数粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转B粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C粒子离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加D对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：选D由于原子核很小，粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数粒子基本上仍沿原方向前进。只有极少数发

27、生大角度的偏转，从粒子的散射实验的数据可以估算出原子核直径的大小约为1015 m1014 m。由此可知A 错，D 正确；粒子向原子核射去，当粒子接近核时，克服电场力做功，所以其动能减少，电势能增加；当粒子远离原子核时，电场力做正功，其动能增加，电势能减少，所以选项B、C都错。3.根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动轨迹。在粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是()图1826A动能先增大，后减小B电势能先减小，后增大C电场力先做负功，后做正功，总功等于零D加速度先变小，后变大解析：选C粒子从a点经b点到

28、达等势点c的过程中电场力先做负功，后做正功，粒子的电势能先增加，后减小，回到同一等势线上时，电场力做的总功为零，故C项正确。1(多选)卢瑟福的粒子散射实验结果表明了()A原子核是可分的B汤姆孙的“枣糕”模型是错误的C原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成D原子中的正、负电荷并非均匀分布解析：选BD粒子散射实验并非证明原子是由什么构成的，而是证明了组成原子的正、负电荷在原子内部是如何分布的，由实验现象可知原子内部的正、负电荷并非均匀分布，证明了“枣糕模型”是错误的，故答案为B、D。2(多选)在粒子散射实验中，关于选用金箔的原因下列说法正确的是()A金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔B金原子

29、核不带电C金原子核质量大，被粒子轰击后不易移动D金这种材料比较昂贵解析：选AC粒子散射实验中，选用金箔是因为金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔，粒子很容易穿过，A 正确。金原子核质量大，被粒子轰击后不易移动，C 正确。金核带正电，B 错误。选用金箔做实验与金这种材料比较昂贵没有任何关系，D项错误。3在粒子散射实验中，我们并没有考虑电子对粒子偏转角度的影响，这是因为()A电子的体积非常小，以致粒子碰不到它B电子的质量远比粒子的小，所以它对粒子运动的影响极其微小C粒子使各个电子碰撞的效果相互抵消D电子在核外均匀分布，所以粒子受电子作用的合外力为零解析：选B粒子的质量是电子质量的7 300倍，电子

30、虽然很小，但数量很多，粒子仍能碰到，影响微乎其微。选项B正确。4(多选)用粒子撞击金原子核发生散射，图1中关于粒子的运动轨迹正确的是()图1AaBBCc Dd解析：选CD粒子受金原子核的排斥力，方向沿两者的连线方向，运动轨迹弯向受力方向的一侧，A、B均错误；离原子核越近，粒子受到的斥力越大，偏转越大，C、D正确。5(多选)如图2所示，表示粒子散射实验中，某个粒子经过原子核的情景，虚线a、b和c表示原子核形成的静电场中的三个等势面，它们的电势分别为a、b和c，abc，一个粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知()图2A粒子从K到L的过程中，电场力做负功B粒子从L到M的过程中，电场

31、力做负功C粒子从K到L的过程中，电势能增加D粒子从L到M的过程中，动能减小解析：选AC从K到L时，库仑力与运动方向的夹角大于90，做负功，电势能增加，选项A、C正确。从L到M过程中，电场力先做负功，后做正功，动能先减小，后增大，选项B、D错误。6(多选)关于粒子散射实验及核式结构模型，下列说法正确的是()A带有荧光屏的显微境可以在水平面内的不同方向上移动B荧光屏上的闪光是散射的粒子打在荧光屏上形成的C荧光屏只有正对粒子源发出的射线方向上才有闪光D使粒子散射的原因是粒子与原子核发生接触碰撞解析：选AB为观察粒子穿过金箔后在各个方向上的散射情况，显微镜必须能在水平面内各个方向上移动，故A正确；荧光

32、屏上的闪光是粒子打在荧光屏上引起的，并且在各个方向上都能观察到闪光，故B正确，C错；粒子散射的原因是粒子受到原子核的库仑斥力，D错。7若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度是多少？电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I是多少？(已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量用k表示)解析：电子绕核运动的向心力是库仑力，因为m2r，所以；其运动周期为T，其等效电流I 。答案： 8已知金原子序数为79，粒子离金原子核的最近距离约为21014m，则；(1)粒子离金原子核最近时受到的库仑力是多大？(2)粒子产生的最大加速度为多大？(3)估算金原子核的平均密度为多少？(已

33、知q2e，m6.641027kg，MAu3.31025 kg)解析：(1)根据库仑定律得：Fkk，代入数据得：F9109N91.008 N。(2)根据牛顿第二定律得：a m/s21.371028 m/s2。(3)粒子离金原子核最近的距离约等于金原子核的半径，体积为Vr3，金原子核的密度约为，代入数据解得：9.91015 kg/m3。答案：(1)91.008 N(2)1.371028 m/s2(3)9.91015 kg/m3第3节氢原子光谱一、光谱1定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。2分类(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱。(2)连续

34、谱：由连在一起的光带组成的光谱。3特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线。4光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到1010_g时就可以被检测到。二、氢原子光谱的实验规律1许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。2巴耳末公式：R。(n3,4,5)3巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。三、经典理论的困难1核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好

35、地解释了粒子散射实验。2经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。特征谱线，因而无法检测出灯丝的成分。对光谱和光谱分析的理解1光谱的分类(1)发射光谱：物质发光直接获得的光谱，分为连续光谱和线状光谱(或原子光谱)。(2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。2太阳光谱(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱。(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形

36、成了连续谱背景下的暗线。3光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达1010g。(2)应用。应用光谱分析发现新元素；鉴别物体的物质成分：研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；应用光谱分析鉴定食品优劣。典例(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是()A太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱D我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分审题指导(1)光谱分析应当使用线状谱或吸收光谱，不能使用连续光谱。(2)月球反射光的光谱反映的是发光物太阳的物质组成。解析太阳光谱中的暗线是太阳发

37、出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，选项A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，选项D错误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，选项B正确。答案BC三种光谱的比较：产生条件光谱形式应用线状光谱稀薄气体发光形成的光谱一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同(又叫特征光谱)可用于光谱分析连续光谱炽热的固体、液体和高压气体发光形成的连续分布，一切波长的光都有不能

38、用于光谱分析吸收光谱炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线(与特征谱线相对应)可用于光谱分析1关于光谱，下列说法正确的是()A一切光源发出的光谱都是连续谱B一切光源发出的光谱都是线状谱C. 稀薄气体发出的光谱是线状谱D做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的组成成分解析：选C物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A、B错；做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱，D错。2月亮的光通过分光镜所得到的光谱是()A连续光谱B吸收光谱C明线光谱 D原子光谱解析：选B月亮是反射太阳光，而太阳光谱为吸收光谱，所以选项B 正确。3太阳

39、光的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于()A太阳表面大气层中缺少相应的元素B太阳内部缺少相应的元素C太阳表面大气层中存在着相应的元素D太阳内部存在着相应的元素解析：选C吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的。太阳光的吸收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气层的元素原子吸收而产生的。氢原子光谱的规律及应用1氢原子光谱的特点在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。2巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：R(n3,4,5)，该公式称为巴耳末公

40、式。(2)公式中只能取n 3的整数，不能连续取值，波长是分立的值。3其他谱线除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式。典例巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式R(n3,4,5)，对此，下列说法正确的是()A巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D巴耳末公式准确反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的解析巴耳末公式是依据对氢光谱的分析得出的，而不是依据核式结构总结出的，A 错、C 对；巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一个线系波长，不能描述氢原子发出的各种光的

41、波长，此公式反映出氢原子发光是不连续的，B、D错。答案C(1)巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子。(2)公式中n只能取整数，不能连续取值，因此波长也只是分立的值。(3)公式是在对可见光区的四条谱线分析总结出来的，在紫外区的谱线也适用。1巴耳末公式简洁显示了氢原子光谱的()A分立特征B连续特征C既连续又分立 D既不连续又不分立解析：选A巴耳末公式中的n只能取整数，得到的波长是一些分立的值。2(多选)关于巴耳末公式R()(n3,4,5)的理解，正确的是()A此公式只适用于氢原子发光B公式中的n可以是任意数，故氢原子发光的波长是任意的C公式中的n是大于等于3的正整数，所以氢原子光谱

42、不是连续的D该公式包含了氢原子的所有光谱线解析：选AC巴耳末公式是分析氢原子的谱线得到的一个公式，它只反映氢原子谱线的一个线系，故A 对D 错；公式中的n只能取不小于3的正整数，B 错C 对。3氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为1，其次为2，则为()A. B.C. D.解析：选A由R得，当n3时，波长最长，R，当n4时，波长次之，R，解得，由h得，选项A 正确。1白炽灯发光产生的光谱是()A连续光谱B明线光谱C原子光谱 D吸收光谱解析：选A白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出光，是连续光谱。A 正确，B、C、D 错误。2(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是()A氢原子的发射光谱是

43、连续谱B氢原子的发射光谱是线状谱C氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光D氢原子光谱线的频率都相同解析：选BC氢原子的发射光谱是线状谱，说明氢原子只能发出特定频率的光，但所有谱线的频率各不相同，A、D错误，B、C正确，故本题选B、C。3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每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，C正确。4.如图1甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物

44、的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()图1Aa元素Bb元素Cc元素 Dd元素解析：选B把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B 正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素。5(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是()A经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论解析：选BC根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量最后被吸附到原子核上，

45、原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的。氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，是要引入新的观念了。故正确答案为B、C。6氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()A.B.C. D.解析：选A由巴耳末公式R()，n3,4,5当n时，最小波长R，当n3时，最大波长R，得。7氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为R，n4,5,6，R1.10107 m1。若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n6时，传播频率为多大？解析：(1)由帕邢系公式R，当n6时，1.09106 m。(2)帕邢系形

46、成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c3108 m/s，由v，得 Hz2.751014Hz。答案：(1)1.09106 m(2)3108 m/s2.751014Hz8处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱。氢光谱线的波长可以用下面的巴耳末里德伯公式来表示R，n、k分别表示氢原子辐射前后所处状态的量子数。k1,2,3，对于每一个k，有nk1，k2，k3，R称为里德伯常量，是一个已知量。对于k1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；k2的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效

47、应实验，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2。已知电子电荷量的大小为e ，真空中的光速为c，试求普朗克常量和该种金属的逸出功。解析：由巴耳末里德伯公式R()可知，赖曼系波长最长的光是氢原子由n2k1跃迁时发出的，其波长的倒数为，对应的光子能量为12hc，式中h为普朗克常量。巴耳末系波长最短的光是氢原子由nk2跃迁时发出的，其波长的倒数为，对应的光子能量为2用W表示该金属的逸出功，则eU1和eU2分别为光电子的最大初动能。由爱因斯坦光电效应方程得eU1W，eU2W联立解得W(U13U2)，h。答案：(U13U2)第4节玻尔的原子

48、模型一、玻尔原子理论的基本假设1玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动。(2)电子绕核运动的轨道是量子化的。(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，且不产生电磁辐射。2定态当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级，原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫做基态，其他的能量状态叫做激发态。3跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为En，mn)时，会放出能量为h的光子，该光子的能量hEmEn，这个式子被称为频率条件，又称辐

49、射条件。二、玻尔理论对氢光谱的解释1解释巴耳末公式(1)按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hEmEn。(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。2解释氢原子光谱的不连续性原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。三、玻尔理论的局限性1成功之处玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律。2局限性保留了经典粒子的观念，把电

50、子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动。3电子云原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现概率的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云。对玻尔原子模型的理解1轨道量子化轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。氢原子各条可能轨道上的半径rnn2r1(n1,2,3，)其中n是正整数，r1是离核最近的可能轨道的半径，r10.531010 m。其余可能的轨道半径还有0.212 nm、0.477 nm不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值。这样的轨道形式称为轨道量子化。2能量量子化(1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运

51、动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态称之为定态。(2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫做激发态，对氢原子，以无穷远处为势能零点时，其能级公式EnE1(n1,2,3，)其中E1代表氢原子的基态的能级，即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值，E113.6 eV。n是正整数，称为量子数。量子数n越大，表示能级越高。(3)原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。3跃迁原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的

52、能量由这两种定态的能量差决定，高能级Em低能级En。可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上。玻尔将这种现象叫做电子的跃迁。典例氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大思路点拨(1)电子向高能级跃迁时，需要吸收光子；向低能级跃迁时，放出光子。(2)电子绕核运动是匀速圆周运动，库仑力提供向心力。(3)电子跃迁时，库仑力做正功，电势能减小，库仑力做负功，电势能增大。解析根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：km，又Ekmv2，所以Ek。由此式可知：电子离核越远，即r越大时，电子的动能越小，故A、C错；由r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D正确。答案D巧解氢原子的结构问题1求解电子在某条轨道上的运动动能时，要将玻尔的轨道理论与电子绕核做圆周运动的向心力结合起来。即用两公式结合判定。2求解