2017-2018學年同步備課套餐之物理粵教版選修3-5講義：第3章 原子結(jié)構(gòu)之謎 章末總結(jié)

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精章末總結(jié)一、對α粒子散射實驗及核式結(jié)構(gòu)模型的理解1．實驗結(jié)果:α粒子穿過金箔后,絕大多數(shù)α粒子仍沿原來的方向前進;少數(shù)α粒子有較大的偏轉(zhuǎn);極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角達到180°.2．核式結(jié)構(gòu)學說: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)，電子繞核運轉(zhuǎn)．3．原子核的組成與尺度(1)原子核的組成:由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核中的質(zhì)子數(shù)．(2）原子核的大小:實驗確定的原子核半徑的數(shù)量級為10－15m，而原子的半徑的數(shù)量級是10－10m．因而原子內(nèi)部十分“空曠”．例1（多選）關于α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)α粒子沿原方向運動,說明正電荷在原子內(nèi)均勻分布，使α粒子受力平衡的結(jié)果B．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運動,說明這些α粒子未受到明顯的力的作用，說明原子內(nèi)大部分空間是空的C．極少數(shù)α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α粒子大得多的粒子在原子內(nèi)分布空間很小D．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),說明原子內(nèi)的電子對α粒子的吸引力很大答案BC解析在α粒子散射實驗中，絕大多數(shù)α粒子沿原方向運動，說明這些α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)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明會受到原子核明顯的力的作用的空間在原子內(nèi)很小，α粒子偏轉(zhuǎn)而原子核未動，說明原子核的質(zhì)量和電荷量遠大于α粒子的質(zhì)量和電荷量，電子的質(zhì)量遠小于α粒子的質(zhì)量，α粒子打在電子上，不會有明顯偏轉(zhuǎn)，故C對,D錯．二、玻爾氫原子理論1．氫原子的半徑公式rn＝n2r1(n＝1，2，3，…）,其中r1為基態(tài)半徑,又稱玻爾半徑,r1＝0。53×10－10m.2．氫原子的能級公式氫原子的能級公式：En＝eq\f（1，n2）E1（n＝1,2,3，…),其中E1為基態(tài)能量，E1＝－13。6eV。3．氫原子的能級圖（如圖1所示）圖1（1）能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)．(2)橫線左端的數(shù)字“1,2,3，…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“－13。6，－3.4，…”表示氫原子的能級．（3)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小．（4）帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷,原子躍遷條件為hν＝Em－En。例2如圖2為氫原子能級示意圖的一部分，則氫原子()圖2A．從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出電磁波的波長長B．從n＝5能級躍遷到n＝1能級比從n＝5能級躍遷到n＝4能級輻射出電磁波的速度大C．處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的D．從高能級向低能級躍遷時,氫原子核一定向外放出能量答案A解析氫原子從高能級躍遷到低能級輻射一定頻率的光子．Em－En＝hν，能級差值越大，輻射光子的頻率越大，波長越短，E4－E3＜E3－E2,所以A項正確；輻射出的電磁波速度一樣大,B項錯誤；處在不同能級時，核外電子出現(xiàn)的概率不一樣，能級越低,概率越大，C項錯誤；氫原子由高能級向低能級躍遷時氫原子一定放出能量，而不是氫原子核，故D錯誤．例3（多選)如圖3所示是氫原子能級示意圖的一部分，則下列說法正確的是（）圖3A．用波長為600nm的X射線照射，可以使穩(wěn)定的氫原子電離B．用能量是10.2eV的光子可以激發(fā)處于基態(tài)的氫原子C．用能量是2.5eV的光子入射,可以使基態(tài)的氫原子激發(fā)D．用能量是11。0eV 的外來電子，可以使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)答案BD解析“穩(wěn)定的氫原子”指處于基態(tài)的氫原子，要使其電離，光子的能量必須大于或等于13.6eV,而波長為600nm的X射線的能量為E＝heq\f（c,λ）＝6。63×10－34×eq\f（3×108，600×10－9×1。6×10－19)eV≈2.07eV〈13.6eV，A錯誤．因ΔE＝E2－E1＝(－3。4eV)－（－13.6eV)＝10.2eV，故10.2eV的光子可以使氫原子從基態(tài)躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)，B正確；2.5eV的光子能量不等于任何其他能級與基態(tài)的能級差，因此不能使氫原子發(fā)生躍遷，C錯誤；外來電子可以將10。2eV的能量傳遞給氫原子，使它激發(fā)，外來電子還剩余11。0eV－10.2eV＝0。8eV的能量，D正確．使原子能級躍遷的兩種粒子—-光子與實物粒子：（1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，則光子的能量必須等于兩能級的能量差,否則不被吸收．不存在激發(fā)到n能級時能量有余,而激發(fā)到n＋1時能量不足,則可激發(fā)到n能級的情形；(2）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部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級的能量差（E＝Em－En）,就可使原子發(fā)生能級躍遷。1．在α粒子散射實驗中，當α粒子最接近金原子核時,下列說法正確的是(）A．動能最小B．電勢能最小C．α粒子和金原子核組成的系統(tǒng)的能量最小D．加速度最小答案A解析在α粒子散射實驗中，當α粒子接近金原子核時，金原子核對α粒子的作用力是斥力，對α粒子做負功，電勢能增加，動能減小，當α粒子離金原子核最近時，它們之間的庫侖力最大，α粒子的動能最?。捎谑艿降慕鹪雍送怆娮拥淖饔孟鄬^小,與金原子核對α粒子的庫侖力相比，可以忽略，因此只有庫侖力做功，所以機械能和電勢能整體上是守恒的，故系統(tǒng)的能量可以認為不變．綜上所述,正確選項應為A.2．盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔實驗，獲得了重要發(fā)現(xiàn)，關于α粒子散射實驗的結(jié)果，下列說法正確的是（）A．說明了質(zhì)子的存在B．說明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里D．說明了正電荷均勻分布答案C解析α粒子散射實驗否定了湯姆生的葡萄干布丁模型，即否定了正電荷均勻分布，D項錯誤；α粒子的大角度散射,說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個很小的核里．3．(多選）欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，下列措施可行的是()A．用10.2eV的光子照射B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射D．用10eV的光子照射答案AC解析由氫原子能級圖可求得E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10。2eV，即10。2eV是n＝2能級與基態(tài)之間的能量差，處于基態(tài)的氫原子吸收10。2eV的光子后將躍遷到第一激發(fā)態(tài)，可使處于基態(tài)的氫原子激發(fā),A項正確；Em－E1≠11eV、Em－E1≠10eV，即不滿足玻爾理論關于躍遷的條件，B、D項錯誤；要使處于基態(tài)的氫原子電離,照射光的能量須不小于13。6eV，而14eV>13.6eV，故用14eV的光子照射可使基態(tài)的氫原子電離,C項正確．4．如圖4所示為氫原子能級的示意圖．現(xiàn)有大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時將輻射出若干不同頻率的光．關于這些光，下列說法正確的是(）圖4A．最容易發(fā)生衍射現(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。34eV的金屬箔能發(fā)生光電效應答案D解析從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的能級差最大，即輻射出的光子能量最大，頻率最大，對應波長最小，是最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的，A錯誤；從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)的能級差最小，輻射出的光子的頻率最小，B錯誤;可輻射出的光子頻率的種類數(shù)為Ceq\o\al(