2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 原子結(jié)構(gòu)學(xué)案.doc

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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 原子結(jié)構(gòu)學(xué)案 【基礎(chǔ)知識回顧】 一、原子核式模型機構(gòu) 1、1897年 發(fā)現(xiàn)了電子，提出原子的棗糕模型，揭開了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕。（誰發(fā)現(xiàn)了陰極射線？） 2、1909年起英國物理學(xué)家 做了α粒子轟擊金箔的實驗，即α粒子散射實驗（實驗裝置見必修本P257）得到出乎意料的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180。（P53 圖） 3、盧瑟福在1911年提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說：在原子的中心有一個很小的核 ，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。 按照這個學(xué)說，可很好地解釋α粒子散射實驗結(jié)果，α粒子散射實驗的數(shù)據(jù)還可以估計原子核的大?。〝?shù)量級為10-15m）和原子核的正電荷數(shù)。 原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)。 二、氫原子的光譜 1、光譜的種類：（1）發(fā)射光譜：物質(zhì)發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜。熾熱的固體、液體及高溫高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生連續(xù)光譜； 稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生線狀譜，不同元素的線狀譜線不同，又稱特征譜線。 （2）吸收光譜：連續(xù)譜線中某些頻率的光被稀薄氣體吸收后產(chǎn)生的光譜，元素能發(fā)射出何種頻率的光，就相應(yīng)能吸收何種頻率的光，因此吸收光譜也可作元素的特征譜線。 2、氫原子的光譜是線狀的（這些亮線稱為原子的特征譜線），即輻射波長是分立的。 3、基爾霍夫開創(chuàng)了光譜分析的方法：利用元素的特征譜線（線狀譜或吸收光譜）鑒別物質(zhì)的分析方法。 三、原子的能級 1、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生矛盾（矛盾為：a、原子是不穩(wěn)定的；b、原子光譜是連續(xù)譜），1913年玻爾（丹麥）在其基礎(chǔ)上，把普朗克的量子理論運用到原子系統(tǒng)上，提出玻爾理論。 2、玻爾理論的假設(shè)： （1）原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫做它的能級。原子處于最低能級時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態(tài)叫做基態(tài)；原子處于較高能級時電子在離核較遠的軌道上運動的這些定態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。 （2）原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為En）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為Em）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即 h = En - Em，（能級圖見3-5第64頁） （3）原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。 3、玻爾計算公式：rn =n2 r1 , En = E1/n2 (n=1,2,3)r1 =0.5310-10 m , E1 = -13.6eV ,分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運動時的能量。（選定離核無限遠處的電勢能為零，電子從離核無限遠處移到任一軌道上，都是電場力做正功，電勢能減少，所以在任一軌道上，電子的電勢能都是負值，而且離核越近，電勢能越小。） 4、從高能級向低能級躍遷時放出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加熱的方法，使分子熱運動加劇，分子間的相互碰撞可以傳遞能量）。原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。 5、一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)為N= 。 6、玻爾模型的成功之處在于它引入了量子概念（提出了能級和躍遷的概念，能解釋氣體導(dǎo)電時發(fā)光的機理、氫原子的線狀譜），局限之處在于它過多地保留了經(jīng)典理論（經(jīng)典粒子、軌道等），無法解釋復(fù)雜原子的光譜。 7、現(xiàn)代量子理論認為電子的軌道只能用電子云來描述。 8、光譜測量發(fā)現(xiàn)原子光譜是線狀譜和夫蘭克—赫茲實驗證實了原子能量的量子化（即原子中分立能級的存在） 要點講解 例1.關(guān)于粒子散射實驗 （ ） A.絕大多數(shù)粒子經(jīng)過金屬箔后,發(fā)生了角度不太大的偏轉(zhuǎn) B. 粒子在接近原子核的過程中,動能減小,電勢能減小 C.α粒子在離開原子核的過程中,動能增大,電勢能增大 D.對粒子散射實驗的數(shù)據(jù)進行分析,可以估算原子核的大小 例2.下列對原子結(jié)構(gòu)的認識中,不正確的是 （ ） A.原子中絕大部分是空的,原子核很小 B.電子在核外繞核旋轉(zhuǎn),向心力為庫侖力 C. 原子核的直徑大約是10-10 m D. 原子的全部正電荷都集中在原子核里 例3如圖所示為氫原子的4個能級,其中E1為基態(tài),若一群氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2,一群 氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3,則下列說法正確的是 （ ） A.原子A可能輻射出3種頻率的光子 B.原子B可能輻射出3種頻率的光子 C.原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4 D.原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4 例4如圖所示為氫原子的能級示意圖,一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),在向較低能級 躍遷的過程中向外發(fā)出光子,用這些光照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉,下列說法中正 確的是 （ ） A.這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光,其中從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光波長最短 B.這群氫原子在發(fā)出3種頻率不同的光的過程中,共同點都是原子要放出光子,電子繞核運動的動能減小,原子勢能增大 C.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動能最大值為11.11 eV D.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動能最大值為9.60 eV 強化練習(xí)： 1.現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當(dāng)向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光.關(guān)于這些光下列說法正確的是 （ ） A.最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n=4能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的 B.頻率最小的光是由n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的 C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 D.用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) 2.如圖中畫出了氫原子的4個能級,并注明了相應(yīng)的能量En,處在n=4的能級的一群氫 原子向低能級躍遷時,能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波.已知金屬鉀的逸出功為2.22 eV. 在這些光波中,能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有 （ ） A.二種 B.三種 C.四種 D.五種 3.關(guān)于光譜和光譜分析,下列說法正確的是 （ ） A.太陽光譜和白熾燈光譜是線狀譜 B.霓虹燈和煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜是線狀譜 C.進行光譜分析時,可以利用線狀譜,也可用連續(xù)譜 D.觀察月亮光譜,可以確定月亮的化學(xué)組成 4.玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有 （ ） A.原子處在具有一定能量的定態(tài)中,雖然電子做加速運動,但不向外輻射能量 B.原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng),而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的 C.電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時,輻射（或吸收）一定頻率的光子 D.電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率 5.根據(jù)玻爾理論,某原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為E′的軌道,輻射出波長為的光,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則E′等于 （ ） A.E-h B.E+h C.E-h D.E+h 6.氫原子放出一個光子后電子由外軌道躍遷到內(nèi)軌道,根據(jù)玻爾理論,氫原子的（ ） A.核外電子的電勢能增大 B.核外電子的動能增大 C.核外電子的轉(zhuǎn)動周期變大 D.氫原子的能量增大 7.在X射線管中,由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽極,會產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子,其中光子能量的最大值等于電子的動能.已知陽極與陰極之間的電勢差U、普朗克常數(shù)h、電子電量e和光速c,則可知該X射線管發(fā)出的X光的 （ ） A.最短波長為 B.最長波長為 C.最小頻率為 D.最大頻率為 8.處于激發(fā)態(tài)的原子,如果在入射光子的電磁場的影響下,從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷,同時兩個狀態(tài)之間的能量差以光子的形式輻射出去,這種輻射叫做受激輻射.原子發(fā)生受激輻射時,發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等都跟入射光子完全一樣,這樣使光得到加強,這就是激光產(chǎn)生的機理.發(fā)生受激輻射時,產(chǎn)生激光的原子的總能量En、電子的電勢能Ep、電子的動能Ek的變化是（ ） A.Ep增大、Ek減小 B.Ep減小、Ek增大 C.Ep減小、En增小 D.Ep增大、En增大 9.氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中 （ ） A.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能增大,原子的能量增大 B.原子要放出光子,電子的動能減少,原子的電勢能減少,原子的能量也減少 C.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能減少,原子的能量增大 D.原子要吸收光子,電子的動能減小,原子的電勢能增大,原子的能量增加 10.下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是 （ ） A.盧瑟福得出原子核的體積很小的依據(jù)是絕大多數(shù)粒子在轟擊金箔時能夠穿越金箔 B.玻爾認為盧瑟福理論中電子運動的范圍遠大于核的大小是錯誤的,所以提出了玻爾理論 C.玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論沒有否定盧瑟福理論,而是在盧瑟福學(xué)說的基礎(chǔ)上運用了量子理論 D.粒子散射實驗,否定了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 11.氫原子的能級如圖所示,已知可見光的光子能量范圍約為1.62～3.11 eV,下列說法錯誤 的是 （ ） A.處于n=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線,并發(fā)生電離 B.大量氫原子從高能級向n=3能級躍遷時,發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng) C.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出6種不同頻率的光 D.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出3種不同頻率的可見光