高中物理 第3章 原子世界探秘學(xué)案 滬科版選修35

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1、第3章 原子世界探秘一、對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)及核式結(jié)構(gòu)模型的理解例1關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，下列說(shuō)法正確的是()A絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明正電荷在原子內(nèi)均勻分布，是粒子受力平衡的結(jié)果B絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明這些粒子未受到明顯的力的作用，說(shuō)明原子是“中空”的C極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)質(zhì)量和電荷量比粒子大得多的粒子在原子內(nèi)分布空間很小D極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)的電子對(duì)粒子的吸引力很大解析在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說(shuō)明原子核相對(duì)原子來(lái)講很小，原子內(nèi)大部分空間是空的，故A錯(cuò)，B對(duì)；極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明

2、受到原子核明顯的力的作用的空間在原子內(nèi)很小，粒子偏轉(zhuǎn)而原子核未動(dòng)，說(shuō)明原子核的質(zhì)量和電荷量遠(yuǎn)大于粒子的質(zhì)量和電荷量，電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于粒子的質(zhì)量，粒子打在電子上，不會(huì)有明顯偏轉(zhuǎn)，故C對(duì)，D錯(cuò)答案BC二、對(duì)玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型的理解1玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型可概括為三個(gè)要點(diǎn)(1)能量的量子化EnE1(En為動(dòng)能、電勢(shì)能之和)(2)軌道的量子化rnn2r1.(3)能級(jí)躍遷量子化hEmEn(吸收或輻射一定頻率的光子)2注意三個(gè)不同(1)一群氫原子與一個(gè)氫原子的不同：一個(gè)氫原子在一次躍遷時(shí)只能輻射一個(gè)光子，故一個(gè)氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射的光譜條數(shù)為n1.而一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于

3、向各個(gè)能級(jí)躍遷的可能性都存在，故可能輻射的光譜條數(shù)為NC.(2)躍遷與電離的不同躍遷時(shí)只能吸收等于兩個(gè)能級(jí)差的光子；電離時(shí)只要原子吸收的能量EEEn，就可以使處于定態(tài)n上的氫原子電離，當(dāng)EEEn時(shí)，電離后電子還具有一定的動(dòng)能(3)吸收光子躍遷與電子碰撞躍遷的不同電子碰撞原子核時(shí)，只要電子的動(dòng)能大于或等于某兩個(gè)能級(jí)能量差就可引起原子的激發(fā)躍遷但由于電子的動(dòng)能不是一份一份的，因此撞擊時(shí)可把部分動(dòng)能傳給原子，剩余的部分自身保留例2有一群氫原子處于量子數(shù)n4的激發(fā)態(tài)中，能發(fā)出幾種頻率的光子？其中最高頻率、最低頻率各為多少？若有一個(gè)氫原子處于量子數(shù)n4的激發(fā)態(tài)時(shí)，最多能發(fā)出幾種頻率的光子？解析一群氫原子

4、向低能級(jí)躍遷時(shí)，各種躍遷方式都會(huì)發(fā)生，即可以從n4的激光態(tài)躍遷到n3、n2、n1的各能級(jí)；再?gòu)膎3的激發(fā)態(tài)躍遷到n2、n1的各能級(jí)；再?gòu)膎2的激發(fā)態(tài)躍遷到n1的基態(tài)故有N6種頻率的光子產(chǎn)生如圖所示為躍遷示意圖最高頻率的光子滿足h10.85 eV(13.6 eV)12.75 eV2.041018 J，13.11015 Hz.最低頻率的光子滿足h20.85 eV(1.51 eV)0.66 eV1.0561019 J，21.61014 Hz.一個(gè)氫原子處于量子數(shù)為4的激發(fā)態(tài)時(shí)，最多能發(fā)出413(種)頻率的光子答案6種3.11015 Hz1.61014 Hz3種例3當(dāng)用具有1.87 eV能量的光子照射

5、n3激發(fā)態(tài)的氫原子時(shí)，氫原子()A不會(huì)吸收這個(gè)光子B吸收該光子后被電離，電離后的動(dòng)能為0.36 eVC吸收該光子后被電離，電離后電子的動(dòng)能為零D吸收該光子后不會(huì)被電離解析E31.51 eV，即處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子吸收大于或等于1.51 eV能量的光子后即會(huì)發(fā)生電離，所以具有1.87 eV能量的光子能被吸收，且電離后電子動(dòng)能Ek(1.871.51) eV0.36 eV.可見選項(xiàng)B正確答案B例4用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測(cè)到了一定數(shù)目的光譜線調(diào)高電子的能量再次進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來(lái)增加了5條用n表示兩次觀測(cè)中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)之差，E表示調(diào)高后電子的能量根據(jù)氫

6、原子的能級(jí)圖(如圖1所示)可以判斷，n和E的可能值為()圖1An1,13.22 eVE13.32 eVBn2,13.22 eVE13.32 eVCn1,12.75 eVE13.06 eVDn2,12.75 eVE13.06 eV解析由于原子發(fā)光時(shí)光譜線的數(shù)目為C，調(diào)高電子的能量后光譜線的數(shù)目為C，由CC5得n4，m2和n6，m5，故存在兩種可能性又由于是電子轟擊，故電子的能量必須大于或等于某兩個(gè)能級(jí)間的能量差，當(dāng)n2時(shí)應(yīng)滿足13.6 eV0.85 eVE13.6 eV0.54 eV，即D對(duì)；當(dāng)n1時(shí)應(yīng)滿足13.6 eV0.38 eVErb，則在此過(guò)程中()A原子要輻射一系列頻率的光子B原子要吸

7、收一系列頻率的光子C原子要吸收某一頻率的光子D原子要輻射某一頻率的光子答案D解析因?yàn)槭菑母吣芗?jí)向低能級(jí)躍遷，所以應(yīng)放出光子，因此B、C錯(cuò)誤“直接”從一能級(jí)躍遷至另一能級(jí)，只對(duì)應(yīng)某一能級(jí)差，故只能輻射某一頻率的光子3已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為13.6 eV，當(dāng)一群處于量子數(shù)為n3的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)生躍遷時(shí)，可能輻射的光子能量是()A1.5 eVB12.09 eVC1.89 eV、12.09 eVD1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV答案D4關(guān)于氫原子能級(jí)的躍遷，下列敘述中正確的是()A用能量為20.75 eV的X射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子B用能量為10.2 eV的光子照

8、射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)C用能量為11.0 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)D用能量為12.5 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)答案AB解析氫原子的電離能E0(13.6) eV13.6 eV10.2 eV,12.6 eV12.09 eV,12.6 eV12.75 eV，故可以使氫原子躍遷到n2和n3的能級(jí)上但用光子去轟擊處于基態(tài)的氫原子樣品時(shí)，入射光子的能量必須為兩能級(jí)的能量差值，即10.2 eV、12.09 eV、12.75 eV、所以用12.6 eV的光子去轟擊時(shí)不能引起氫原子的躍遷7處于n3的氫原子能夠自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，(1)躍遷過(guò)程中電子動(dòng)

9、能和原子能量如何變化？(2)可能輻射的光子波長(zhǎng)是多少？(普朗克常量h6.631034 Js)答案(1)電子動(dòng)能增大，原子能量減小(2)6.58107 m1.03107 m1.22107 m解析(1)電子從外軌道進(jìn)入內(nèi)軌道，半徑變小，由于則Ekmv2，由此可知?jiǎng)幽茉龃?；在此過(guò)程中，原子向外輻射光子，因此原子能量減小(2)原子的可能躍遷及相應(yīng)波長(zhǎng)從n3到n2而E31.51 eV，E23.4 eV由hhEmEn得1 m6.58107 m從n3到n1而E113.60 eV2 m1.03107 m從n2到n1，則3 m1.22107 m6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375