第十三章 原子结构原子核 课时1原子结构公开课.docx

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1、第十二章原子结构原子核课时1原子结构【内容与要求】知识内容考试要求必试加试1.电子的发现a2.原子的核式结构模型b3.氢原子光谱b4.玻尔的原子模型c【考点与典例】考点L原子的核式结构（1）电子的发现。英国物理学家J. J.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子。美国物理学家密立根通过著名的“油滴实 验”对电子的电荷进行了精确的测定。a粒子散射实验的分析图（2） a粒子散射实验。19091911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用a粒 子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数a粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少 数a粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90。，也就是说它们几乎被“撞”了回

2、来。 这一事实说明汤姆孙模型是错误的。在原子中心有一个很小的核,（3）原子的核式结构模型。卢瑟福根据a粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型： 原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。（4）原子核原子核的尺度。对于一般的原子，整个原子半径的数量级为1010m,原子核半径的数量级为10,5mo说明:（1） a粒子散射实验中，发生偏转的粒子是不多的；（2）卢瑟福的原子核式结构模型是根据a粒子散射实验提出。典例1如图为卢瑟福和他的同事们做a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，下列说法正确的是（）A.

3、相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数只比放在A位置时稍微少些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，但次数极少答案：AD解析：卢瑟福和他的同事们做a粒子散射实验时，得到以下结论：大部分a粒子都能直接穿过金箔，个别的发生偏转, 极少数发生大角度的偏转，故A、D正确，B、C错误.考点2.氢原子光谱（1）光谱。用光栅或棱镜把复色光的各种色光按波长展开而获得的记录，称为光谱。用摄谱仪可以得到光谱的照片, 光谱是一条条亮线的叫线状谱，光谱是连在一起的光带的叫连续谱。（2）氢原子光谱。玻璃管中的稀薄氢气在强电场的作

4、用下会电离导电（气体放电管），从而可获得氢原子光谱，氢光谱 在可见光区有四条谱线，其他还有红外、紫外区的谱线。说明:(1)各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光；(2)卢瑟福的原子核式结构模型很好地解释了 a粒子散射实验，但无法解释原子光谱的分立特征。典例2氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n=2能级跃迁时产生的.四条谱 线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是()A.红色光谱是氢原子从n = 3能级向n = 2能级跃迁时产生的B.蓝色光谱是氢原子从n = 6能级直接向n = 2能级跃迁时产生的C.若氢原子从n =

5、 6能级直接向n=l能级跃迁，能够产生红外线D.若氢原子从n=6能级直接向n = 3能级跃迁，能够产生紫外线答案：A解析：光的频率越小，跃迁时对应的能级差也越小，所以红色光谱是氢原子从n = 3能级向n = 2能级跃迁时产生的，选 项A正确；紫光的频率最大，故紫色光谱是氢原子从n=6能级或n = 5能级直接向n = 2能级跃迁时产生的，选项B错误； 因紫外线的频率大于紫光的频率，故若氢原子从n = 6能级直接向n=l能级跃迁，则能够产生紫外线，选项C错误；若氢 原子从n=6能级直接向n = 3能级跃迁时辐射的能量小于氢原子从n=6能级直接向n=2能级跃迁时发出光子的能量应低于 紫光的频率，选项

6、D错误。故选A。考点3.玻尔理论、氢原子能级1913年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了新的原子理论。(1)定态：原子只能处于系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。E =-13.6ev(2)跃迁：原子从一种定态跃迂到另一种定态时，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，即加=瓦一 。(是普朗克常量，h=6. 63x1034 J.s)-3.40-13.60E/eV-0.54-0.85-1.51(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对

7、应。原子的 定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。rn =n2r1=0,53xl0-1m(4)氢原子的能级能级图如图1所不(5)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：En (n=l、2、3)，其中Ei为基态能量，其数值为 几一E = 13. 6eVo氢原子的半径公式：rn =n2r (n=l、2、3)，其中口为基态半径，又称玻尔半径，其数值为w=0. 53xlO-,om说明:(1)氢原子从低能级向高能级跃迁时，必须吸收确定能量的光子，该光子能量必须满足= E,一石，大于或小于Em -瓦,都不能被吸收；(2)氢原子可以吸收大于或等于其电离能量的光子，使其成为氢离子；(3)氢原子吸收实

8、物粒子(如电子)的能量时，可以根据需要吸收其中的一部分能量，也即对电子等实物粒子的能量 没有限制条件，只要实物粒子的能量足够就可以；(4)氢原子的电子的动能Ekn随r的增大而减小，而总能量En随n的增大而增大，故电势能pn随n的增大而增大,当r减小时，电场力做正功，电势能减小，电子的动能增加。典例3：用一束单色光照射处于基态的一群氢原子，这些氢原子吸收光子后处于激发态，并能发射光子，现测得这些氢原子发射 的光子频率仅有三种，分别为匕、%和%,且匕/嚏。则入射光子的能量应为（）A. hVjB. hV2C. h （% + 2） D hV3答案：CD解析：根据氢原子能放出三种频率光，说明此时氢原子处

9、在第3能级，从第三能级跃迁到基态时放出光子能量为：E= h V3,或者1二力（Vx -/-y2所以入射光子能量为=hl/3,或者）。【巩固与提高】基础巩固11 .在。粒子散射实验中，电子对a粒子运动的影响可以忽略，这是因为与。粒子相比，电子（）A.电量太小 B.速度太小 C.体积太小 D.质量太小答案：D解析：在a粒子散射实验中，由于电子的质量太小，电子的质量只有a粒子的1 ,它对a粒子速度的大小和方向的影响 7300就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。故D正确，A、B、C错误。2 .关于a粒子散射实验的结果，下列说法正确的是（）A.极少数a粒子偏转角超过90。B.有的a粒子被弹回，偏转角几乎

10、达到180。C.少数a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进D.绝大多数a粒子发生了较大的偏转答案：AB解析：a粒子散射实验的现象是：绝大多数a粒子几乎不发生偏转；少数a粒子发生了较大的角度偏转；极少数a粒子发生 了大角度偏转（偏转角度超过90。，有的甚至几乎达到180。，被反弹回来），故AB正确；CD错误。3 .关于a粒子的散射实验解释有下列几种说法，其中错误的是（）A.从a粒子的散射实验数据，可以估计出原子核的大小B.极少数a粒子发生大角度的散射的事实，表明原子中有一个质量很大而体积很小的带正电的核存在C.原子核带的正电荷数等于它的原子序数D.绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，表明原子中正

11、电荷是均匀分布的答案：D解析：从a粒子的散射实验数据，可以估计出原子核的大小，A项正确；极少数a粒子发生大角度的散射的事实，表明原子 中有一个质量很大而体积很小的带正电的核存在，B项正确；由实险数据可知原子核带的正电荷数等于它的原子序数，C项 正确；绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，表明原子中是比较空旷的，D项错误。4 .下列说法正确的是（）A.汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子B.普朗克通过对光电效应现象的分析提出了光子说C.卢瑟福通过对a粒子的散射实验的分析，提出了原子的核式结构模型D.玻尔的原子模型成功地解释了氢光谱的成因答案：ACD5 .根据玻尔理论，氢原子的电子由n=2轨道跃

12、迁到n=l轨道（）A.原子的能量减少，电子的动能增加B.原子的能量增加，电子的动能减少C.原子要放出一系列频率不同的光子D.原子要吸收某一频率的光子答案：A解析：根据玻尔理论，氢原子从高能级跃迁到低能级时，需要放出一种频率的光子，原子的能量减小，故选项A正确。6 . 一个氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级，则该氢原子（）A.吸收光子，能量增加B.吸收光子，能量减少C.放出光子，能量增加 D.放出光子，能量减少答案：A解析：根据玻尔理论，氢原子从低能级跃迁到高能级时，需要吸收一定频率的光子，原子的能量增加，故选项A正确。7 .氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况是（）A.放

13、出光子，电子动能减少，原子的能量减少B.放出光子，电子动能增加，原子的能量减少C.吸收光子，电子动能增加，原子的能量减少D.吸收光子，电子动能增加，原子的能量增加答案：B解析：氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，如果放出光子，则原子从高能态跃迁到低能态，原子的能量减少， 核外电子也由轨道半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，则电子的动能将增大；选项B正确，A错误；反之，如果吸收光子, 则原子从低能态跃迁到高能态，原子的能量增加，核外电子也由轨道半径小的轨道跃迁到半径大的轨道，则电子的动能将减 小，故CD错误。8 .如图所示为氢原子的能级图，若用能量为10.5 eV的光子去照射一群处于基态的氢

14、原子，则氢原子将（）A.能跃迁到n = 2的激发态上去，.0.能跃迁到n = 3的激发态上去3二C.能跃迁到n=4的激发态上去234D.以上三种说法均不正确答案：D13-6解析:用10.5eV的光子去照射一群处于基态的氢原子,则E=13.6+10.5eV=-3.leV,依据氢原子的能级图可知氢原子不发生 跃迁，故D正确。9 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）乙：链式反应示意图乙：链式反应示意图32-0.54丙：氢原子能级示意图T：汤姆孙气体放电管示意图A.图甲：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，发现了质子和中子B.图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能C

15、.图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的D.图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构答案：C解析：图甲：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，得出了原子和核式结构理论，选项A错误；图乙：用中子轰击铀核使 其发生裂变，链式反应会释放出巨大的核能，选项B错误；图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子 的频率也是不连续的，选项C正确；图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有复杂结构，选项D错误；故选C。10 .氮原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氮离子.已知基态的氮离子能量为Ei=-54.4eV,氢离子能级的示意图如图二53.4eV-6.0e

16、V13.6eV二53.4eV-6.0eV13.6eV-54.4eV所示.在具有下列能量的光子中，不能被基态氮离子吸收而发生跃迁的是（）A. 40.8eV B. 43.2eV C. 51.0eV D. 54.4eV答案：B解析：根据量子理论可以知道，处于基态的离子在吸收光子能量时是成份吸收的， 不能积累的.因此当其它能级和基态能量差和光子能量相等时，该光子才能被吸 收.由能级示意图可知：第2能级和基态能级差为：=40.SeV ,故A能吸收；没有能级之间的能量差和B中光子能 量相等，故B正确；第4能级和基态能级差为：AE2 =5l.0eV ；故C选项中光子能量能被吸收，故C能吸收；当光子能 量大于

17、等于基态能量时，将被处于基态离子吸收并能使其电离，故选项D中的光子能量能被吸收，故D能吸收。11 .按照玻尔原子理论，下列表述正确是（）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，也可能吸收能量答案：BC解析：玻尔原子理论继承了卢瑟福原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设.电子运行轨道半径是不连续的， 故A错误；按照波尔理论，电子在轨道上运动的时候，并不向外辐射能量，但当从高轨道向低轨道跃起时才会向外辐射能量，所以离原子核越远，氢原子的能量越大

18、，故B正确；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Zii/ = F F w ，故C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程，辐射能量，故D错误。12. 一群处于基态的氢原子吸收了波长为人的电磁波后，会释放出多种波长的电磁波，其中有一种电磁波的波长为九2,则 下列说法正确的是（）A. 4 一定不小于丸2B. 4一定不大于义2C. 4 一定不会等于D. 4 一定等于答案：B解析：处于基态的氢原子吸收了电磁波后跃迁到高能级，再由高能级向下跃迁，最大的能量差就是跃迁到基态，根据能量守C C恒，有 h 2 h , A. E2Ei,che且能级差满足E3-E|E2-E1E3-E2,根据一= E、一E仔可得可以产生的光子波长由小到大分别为： 、2 低&_耳he 一 片heE3 E?111111这三种波长满足两种关系 一=+ 和=,变形可知CD是正确的，故选CD。44否444