【新步步高】2015-2016學(xué)年高二物理人教版選修3-5學(xué)案：第十八章-原子結(jié)構(gòu)5頁5頁

章末整合一、對粒子散射實驗及核式結(jié)構(gòu)模型的理解1粒子散射實驗結(jié)果：粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)粒子仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90，也就是說它們幾乎被“撞了回來”2核式結(jié)構(gòu)學(xué)說：在原子的中心有一個很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)例1關(guān)于粒子散射實驗現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是()A絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動，說明正電荷在原子內(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，說明這些粒子未受到明顯的力的作用，說明原子是“中空”的C極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子內(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)，說明原子內(nèi)的電子對粒子的吸引力很大答案BC解析在粒子散射實驗中，絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動，說明粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說明原子核相對原子來講很小，原子內(nèi)大部分空間是空的，故A錯，B對；極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明受到金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)，而金原子核未動，說明金原子核的質(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，粒子打在電子上，粒子不會有明顯偏轉(zhuǎn)，故C對，D錯二、對玻爾原子結(jié)構(gòu)理解1氫原子的能級對氫原子而言，核外的一個電子繞核運(yùn)行時，若半徑不同，則對應(yīng)的原子能量也不同原子各能級的關(guān)系為En (n1，2，3)對于氫原子而言，基態(tài)能級：E113.6 eV2氫原子的能級圖氫原子的能級圖如圖1所示 圖1例2已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑為r10.5281010 m，量子數(shù)為n的能級值為En eV.(1)求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動的動能；(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫一張能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出的光譜線；(3)計算這幾種光譜線中最短的波長(靜電力常量k9109 Nm2/C2，電子電荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.631034 Js，真空中光速c3.0108 m/s)答案見解析解析(1)核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動，庫侖引力提供向心力，則，又知Ekmv2，故電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動的動能為：Ek J2.181018 J13.6 eV.(2)當(dāng)n1時，能級值為E1 eV13.6 eV.當(dāng)n2時，能級值為E2 eV3.4 eV.當(dāng)n3時，能級值為E3 eV1.51 eV.能發(fā)出的光譜線分別為32，21，31共3種，能級圖如圖所示(3)由E3向E1躍遷時發(fā)出的光子頻率最大，波長最短hE3E1，又知，則有 m1.03107 m.針對訓(xùn)練1按照玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是()A第m個定態(tài)和第n個定態(tài)的軌道半徑rm和rn之比為：rmrnm2n2B第m個定態(tài)和第n個定態(tài)的能量Em和En之比為：EmEnn2m2C電子沿某一軌道繞核運(yùn)動，若其圓周運(yùn)動的頻率是，則其發(fā)光頻率也是D若氫原子處于能量為E的定態(tài)，則其發(fā)光頻率為答案AB解析由氫原子核外電子軌道半徑公式：rnn2r1，軌道半徑與量子數(shù)的平方成正比，所以rmrnm2n2，A選項正確氫原子的能量公式：EnE1可見氫原子的能量與量子數(shù)的平方成反比，所以EmEnn2m2，B選項正確根據(jù)玻爾的原子理論，只有核外電子發(fā)生能級躍遷時，才能發(fā)射某一頻率的光，所以C、D選項不正確三、原子的能級躍遷與電離1能級躍遷包括輻射躍遷和吸收躍遷，可表示如下：高能級Em低能級En2當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV時，氫原子電離后，電子具有一定的初動能3原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)由于實物粒子的動能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級的能量差值(EEmEn)，均可使原子發(fā)生能級躍遷例3將氫原子電離，就是從外部給電子能量，使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子(1)若要使n2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？(2)若用波長為200 nm的紫外線照射氫原子，則電子飛到離核無窮遠(yuǎn)處時的速度多大？(電子電荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.631034 Js，電子質(zhì)量me9.11031 kg)答案(1)8.211014 Hz(2)9.95105 m/s解析(1)n2時，E2 eV3.4 eV所謂電離，就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷到n的軌道，n時，E0.所以，要使處于n2激發(fā)態(tài)的原子電離，電離能為EEE23.4 eV Hz8.211014 Hz(2)波長為200 nm的紫外線一個光子所具有的能量E0h6.631034 J9.9451019 J電離能E3.41.61019 J5.441019 J由能量守恒hEmv2代入數(shù)值解得v9.95105 m/s針對訓(xùn)練2一個氫原子處于基態(tài)，用光子能量為15 eV的電磁波去照射該原子，問能否使氫原子電離？若能使之電離，則電子被電離后所具有的動能是多大？答案能1.4 eV解析氫原子從基態(tài)n1處被完全電離至少吸收13.6 eV的能量所以15 eV的光子能使之電離，由能量守恒可知，完全電離后還剩余動能Ek15 eV13.6 eV1.4 eV.