第4章　原子結(jié)構(gòu)

eq\a\vs4\al(第4章原子結(jié)構(gòu))第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫原子模型核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)了解人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的早期探究。(2)了解電子的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。(3)知道湯姆孫原子結(jié)構(gòu)模型?？茖W(xué)思維電子的發(fā)現(xiàn)和電子比荷的測(cè)定?？茖W(xué)探究探究電子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任熟悉電子的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，體會(huì)科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究的過(guò)程。一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的早期探究電子的發(fā)現(xiàn)1．1661年，玻意耳以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立了科學(xué)的元素論。2．19世紀(jì)初，道爾頓提出了原子論，認(rèn)為原子是元素的最小單位。3．1811年，意大利化學(xué)家阿伏伽德羅提出了分子假說(shuō)，指出分子可以由多個(gè)相同的原子組成。4．陰極射線的發(fā)現(xiàn)：科學(xué)家在研究稀薄氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玻璃管內(nèi)的氣體足夠稀薄時(shí)，陰極會(huì)發(fā)出一種射線，這種射線能使玻璃管壁發(fā)出熒光，這種射線稱為陰極射線。5．湯姆孫的研究：1897年，英國(guó)科學(xué)家湯姆孫設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙實(shí)驗(yàn)，通過(guò)使陰極射線粒子受到的靜電力和洛倫茲力平衡等方法，確定了陰極射線粒子的本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流，并確定了其速度，測(cè)量出了射線粒子的比荷，證明陰極射線的電荷量的大小與氫離子大致相同，而比荷卻是氫離子的近兩千倍。湯姆孫將這種帶電粒子稱為電子。二、湯姆孫原子模型湯姆孫原子模型：原子帶正電的部分充斥整個(gè)原子，很小很輕的電子鑲嵌在球體的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那樣，這就是原子的“葡萄干面包”模型。1.你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行陰極射線的研究？能否通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明這種射線是一種電磁波還是一種高速粒子流？出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種電磁波？出現(xiàn)其他什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種高速粒子流？能否測(cè)定這是一種什么粒子？提示：電磁輻射是電磁波的輻射，若使陰極射線通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)，看傳播方向是否受其影響，若不受影響則可判定是電磁輻射，否則是粒子流；要準(zhǔn)確判斷粒子種類需要利用電磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行定量計(jì)算，測(cè)出粒子的比荷。2.如圖，人們通過(guò)研究陰極射線而發(fā)現(xiàn)了電子。判斷下列說(shuō)法的正誤。(1)英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫認(rèn)為陰極射線是一種電磁輻射。(×)(2)組成陰極射線的粒子是電子。(√)(3)電子是原子的組成部分，其電荷量可以是任意值。(×)新知學(xué)習(xí)(一)|對(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如圖所示為陰極射線管。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)陰極射線管的構(gòu)造是怎樣的？提示：真空玻璃管中K是金屬板制成的陰極，A是金屬環(huán)制成的陽(yáng)極，它們分別連接在感應(yīng)圈的負(fù)極和正極上。管中十字狀物體是一個(gè)金屬片。(2)在圖中，K和A之間加上近萬(wàn)伏的高電壓后，玻璃管壁上觀察到什么現(xiàn)象？該現(xiàn)象說(shuō)明了什么問(wèn)題？提示：玻璃管壁上觀察到淡淡的熒光及管中物體在玻璃管壁上的影，這說(shuō)明陰極能夠發(fā)出某種射線，并且撞擊玻璃引起熒光。[重點(diǎn)釋解]1．對(duì)陰極射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)——兩種觀點(diǎn)(1)電磁波說(shuō)——代表人物是赫茲，他認(rèn)為這種射線是一種電磁輻射。(2)粒子說(shuō)——代表人物是湯姆孫，他認(rèn)為這種射線是一種帶電粒子流。2．陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法(1)方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場(chǎng)，通過(guò)打在熒光屏上的亮點(diǎn)的變化和電場(chǎng)的情況確定其帶電的性質(zhì)。(2)方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場(chǎng)，根據(jù)亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定其帶電的性質(zhì)。3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)中和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且?guī)ж?fù)電。[典例體驗(yàn)][典例](多選)如圖所示是湯姆孫的陰極射線管的示意圖，下列說(shuō)法正確的是()A．若在D1、D2兩極板之間不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B．若在D1、D2兩極板之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C．若在D1、D2兩極板之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D．若在D1、D2兩極板之間加上垂直紙面向里的磁場(chǎng)，則陰極射線不偏轉(zhuǎn)[解析]實(shí)驗(yàn)證明，陰極射線是高速電子流，它在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)偏向帶正電的極板一側(cè)，選項(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤；加上磁場(chǎng)時(shí)，電子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，電子所受的重力可以忽略不計(jì)，因而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確。[答案]AC[針對(duì)訓(xùn)練]1．關(guān)于陰極射線，下列說(shuō)法正確的是()A．陰極射線是高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子流B．陰極射線是可用人眼直接觀察的C．陰極射線是電磁波D．陰極射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流解析：選D陰極射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流，A、C錯(cuò)誤，D正確；陰極射線無(wú)法用人眼直接觀察，B錯(cuò)誤。2.陰極射線從陰極射線管中的陰極發(fā)出，在其間的高電壓下加速飛向陽(yáng)極，如圖所示，若要使射線向上偏轉(zhuǎn)，所加磁場(chǎng)的方向應(yīng)為()A．平行于紙面向左 B．平行于紙面向上C．垂直于紙面向外 D．垂直于紙面向里解析：選C由于陰極射線的本質(zhì)是電子流，陰極射線方向向右，說(shuō)明電子的運(yùn)動(dòng)方向向右，相當(dāng)于存在向左的電流，利用左手定則，使電子所受洛倫茲力方向平行于紙面向上，可知磁場(chǎng)方向應(yīng)為垂直于紙面向外，故C正確。新知學(xué)習(xí)(二)|電子比荷的測(cè)定[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖。(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中金屬板D1、D2之間沒有加電磁場(chǎng)時(shí)，陰極射線是怎樣通過(guò)金屬板D1、D2的？打在哪個(gè)位置？提示：當(dāng)金屬板D1、D2之間未加電場(chǎng)時(shí)，射線不偏轉(zhuǎn)，沿直線通過(guò)金屬板D1、D2之間，射在屏上的P1點(diǎn)。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中金屬板D1、D2之間加電場(chǎng)時(shí)，陰極射線是怎樣通過(guò)金屬板D1、D2的？打在哪個(gè)位置？提示：當(dāng)在平行金屬板D1、D2之間加一電場(chǎng)E時(shí)，發(fā)現(xiàn)陰極射線打在屏上的位置向下偏轉(zhuǎn)并射到屏P1點(diǎn)下面。(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持上述(2)中電場(chǎng)不變，金屬板D1、D2之間再加磁場(chǎng)時(shí)，陰極射線是怎樣才能沿直線通過(guò)金屬板D1、D2?提示：保持上述電場(chǎng)不變，在平行金屬板D1、D2之間的區(qū)域再加一磁場(chǎng)B，且磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。當(dāng)滿足條件qvB＝qE時(shí)，陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則v＝eq\f(E,B)。[重點(diǎn)釋解]1．讓電子通過(guò)相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)(如圖甲)，讓其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡，即F洛＝F電(evB＝eE)，得到電子的運(yùn)動(dòng)速度v＝eq\f(E,B)。甲乙2．撤去電場(chǎng)(如圖乙)，保留磁場(chǎng)，讓電子單純地在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，即evB＝meq\f(v2,r)，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識(shí)求出其半徑r。3．由以上兩式確定電子的比荷表達(dá)式：eq\f(e,m)＝eq\f(E,B2r)。[典例體驗(yàn)][典例]湯姆孫用來(lái)測(cè)定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計(jì)初速度、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后，穿過(guò)小孔C沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行極板P和P′間的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處，形成了一個(gè)亮點(diǎn)；加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點(diǎn)偏離到O′點(diǎn)(O′點(diǎn)與O點(diǎn)的豎直間距為d，水平間距可忽略不計(jì))。此時(shí)，在P和P′間的區(qū)域內(nèi)，再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn)。已知極板水平方向的長(zhǎng)度為l1，極板間距為b，極板右端到熒光屏的距離為l2。(1)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大小。(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式。(3)上述實(shí)驗(yàn)中，未記錄陰極K與陽(yáng)極A之間的加速電壓U0，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否推導(dǎo)出U0的表達(dá)式？說(shuō)明理由。[解析](1)當(dāng)電子受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，亮點(diǎn)重新回到中心O點(diǎn)，設(shè)電子的速度為v，則evB＝eE，得v＝eq\f(E,B)，又由E＝eq\f(U,b)，得v＝eq\f(U,Bb)。(2)當(dāng)極板間僅有偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，電子以速度v進(jìn)入電場(chǎng)后，在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度a＝eq\f(eU,mb)，電子在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1＝eq\f(l1,v)，電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，豎直向上偏轉(zhuǎn)的距離d1＝eq\f(1,2)at12＝eq\f(el12U,2mv2b)，離開電場(chǎng)時(shí)豎直向上的分速度v⊥＝at1＝eq\f(el1U,mvb)，電子離開電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t2時(shí)間到達(dá)熒光屏，則t2＝eq\f(l2,v)，t2時(shí)間內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的距離d2＝v⊥t2＝eq\f(eUl1l2,mv2b)，電子向上的總偏轉(zhuǎn)距離d＝d1＋d2＝eq\f(eU,mv2b)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l1l2＋\f(l12,2)))，可解得eq\f(e,m)＝eq\f(2Ud,B2bl1l1＋2l2)。(3)能。由動(dòng)能定理可得eU0＝eq\f(1,2)mv2－0，已知v和eq\f(e,m)的表達(dá)式，可推導(dǎo)出U0的表達(dá)式。[答案](1)eq\f(U,Bb)(2)eq\f(2Ud,B2bl1l1＋2l2)(3)見解析/方法技巧/運(yùn)用電磁場(chǎng)測(cè)定電子比荷的思路(1)當(dāng)電子在復(fù)合電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，qE＝qvB，可以測(cè)出電子速度的大小。(2)電子在熒光屏上的落點(diǎn)到屏中心的距離等于電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)位移與電子出電場(chǎng)到屏之間的傾斜直線運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)位移的和。[針對(duì)訓(xùn)練]1．湯姆孫對(duì)陰極射線本質(zhì)的研究，采用的科學(xué)方法是()A．用陰極射線轟擊金箔，觀察其散射情況B．用“油滴實(shí)驗(yàn)”精確測(cè)定電子所帶電荷量C．用陰極射線轟擊熒光物質(zhì)，對(duì)熒光物質(zhì)發(fā)出的光進(jìn)行光譜分析D．讓陰極射線通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，觀察陰極射線的偏轉(zhuǎn)情況判斷其電性和計(jì)算其比荷解析：選D湯姆孫對(duì)陰極射線本質(zhì)的研究采用的主要方法是讓陰極射線通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，觀察陰極射線的偏轉(zhuǎn)情況判斷其電性，結(jié)合類平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的公式計(jì)算其比荷，選項(xiàng)D正確。2.如圖所示，電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長(zhǎng)為l、板間距離為d、電勢(shì)差為U的電場(chǎng)，出電場(chǎng)時(shí)打在屏上P點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量O′點(diǎn)和P點(diǎn)的距離為h，求電子的比荷。解析：由于電子進(jìn)入電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)線方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(e\f(U,d),m)eq\f(l,v0)2＝eq\f(eUl2,2dmv02)，則eq\f(e,m)＝eq\f(2dhv02,Ul2)。答案：eq\f(2dhv02,Ul2)一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)科學(xué)思維——電子個(gè)數(shù)的測(cè)定1．(選自人教版新教材課后練習(xí))一個(gè)半徑為1.6×10－4cm的帶負(fù)電的油滴，在電場(chǎng)強(qiáng)度為1.92V/m、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如果油滴受到的庫(kù)侖力恰好與重力平衡，問(wèn)：這個(gè)油滴帶有幾個(gè)電子的電荷？已知油的密度為0.851×103kg/m3，g取10m/s2，π取3.14。(油滴可看作球形)解析：由題意可知油滴受到的電場(chǎng)力等于重力，則neE＝mg，m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3解得：n＝eq\f(4ρπr3g,3eE)＝eq\f(4×0.851×103×3.14×1.6×10－4×10－23×10,3×1.6×10－19×1.92)≈475047(個(gè))。答案：475047科學(xué)探究——測(cè)定電子比荷2．(選自人教版新教材課后練習(xí))一種測(cè)定電子比荷的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。真空玻璃管內(nèi)陰極K發(fā)出的電子經(jīng)陽(yáng)極A與陰極K之間的高壓加速后，形成一細(xì)束電子流，以平行于平板電容器極板的速度進(jìn)入兩極板C、D間的區(qū)域。若兩極板C、D間無(wú)電壓，電子將打在熒光屏上的O點(diǎn)；若在兩極板間施加電壓U，則離開極板區(qū)域的電子將打在熒光屏上的P點(diǎn)；若再在極板間施加一個(gè)方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則電子在熒光屏上產(chǎn)生的光點(diǎn)又回到O點(diǎn)。已知極板的長(zhǎng)度為5.00cm，C、D間的距離為1.50cm，極板區(qū)的中點(diǎn)M到熒光屏中點(diǎn)O的距離為12.50cm，電壓U為200V，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為6.3×10－4T，P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離y為3.00cm。試求電子的比荷。解析：設(shè)電子在電場(chǎng)中射出極板時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為y，根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，eq\f(2.5,12.5)＝eq\f(y,OP)解得y＝0.6cm。根據(jù)y＝eq\f(1,2)·eq\f(qU,md)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v)))2，qvB＝eq\f(qU,d)解得eq\f(q,m)≈1.6×1011C/kg。答案：1.6×1011C/kg二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1.如圖所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，則陰極射線(電子束)將()A．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) B．向紙外偏轉(zhuǎn)C．向下偏轉(zhuǎn) D．向上偏轉(zhuǎn)解析：選D由題目條件不難判斷陰極射線管所在處磁場(chǎng)垂直紙面向外，電子從負(fù)極射出，由左手定則可判定陰極射線(電子束)向上偏轉(zhuǎn)。故正確選項(xiàng)為D。2.(多選)如圖是密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖。油滴從噴霧器嘴噴出，落到圖中的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，調(diào)節(jié)兩板間的電壓，通過(guò)顯微鏡觀察到某一油滴靜止在電場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是()A．油滴帶負(fù)電B．油滴質(zhì)量可通過(guò)天平來(lái)測(cè)量C．只要測(cè)出兩板間的距離和電壓就能求出油滴所帶的電荷量D．該實(shí)驗(yàn)測(cè)得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍解析：選AD由題圖知，電容器兩極板間電場(chǎng)方向向下，油滴所受的電場(chǎng)力向上，則知油滴帶負(fù)電，故A正確；油滴的質(zhì)量很小，不能通過(guò)天平測(cè)量，故B錯(cuò)誤；根據(jù)油滴受力平衡得：mg＝qE＝qeq\f(U,d)，得q＝eq\f(mgd,U)，所以要測(cè)出兩板間的距離、電壓和油滴的質(zhì)量才能求出油滴的電荷量，故C錯(cuò)誤；根據(jù)密立根油滴實(shí)驗(yàn)研究可知：該實(shí)驗(yàn)測(cè)得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍，故D正確。3．為了測(cè)定帶電粒子的比荷eq\f(q,m)，讓這個(gè)帶電粒子垂直電場(chǎng)方向飛進(jìn)平行金屬板間，已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在通過(guò)長(zhǎng)為L(zhǎng)的兩金屬板間后，測(cè)得偏離入射方向的距離為d；如果在兩板間加垂直電場(chǎng)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于粒子的入射方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則粒子恰好不偏離原來(lái)方向，求eq\f(q,m)。解析：僅加電場(chǎng)時(shí)d＝eq\f(1,2)(eq\f(qE,m))·(eq\f(L,v0)2)加復(fù)合場(chǎng)時(shí)qv0B＝qE，由以上兩式得eq\f(q,m)＝eq\f(2dE,B2L2)。答案：eq\f(2dE,B2L2)eq\a\vs4\al([“四翼”檢測(cè)評(píng)價(jià)])A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．(多選)關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．電子的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子是由電子和原子核組成的B．電子的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子具有一定的結(jié)構(gòu)C．在電子被人類發(fā)現(xiàn)前，人們認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒D．電子帶負(fù)電，使人們意識(shí)到原子內(nèi)應(yīng)該還有帶正電的部分解析：選BCD發(fā)現(xiàn)電子時(shí)，人們對(duì)原子的結(jié)構(gòu)仍然不清楚，但人們意識(shí)到電子應(yīng)該是原子的組成部分，故A錯(cuò)誤，B正確；在電子被人類發(fā)現(xiàn)前，人們認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒，C正確；原子對(duì)外顯電中性，而電子帶負(fù)電，使人們意識(shí)到，原子中應(yīng)該還有其他帶正電的部分，D正確。2．(多選)關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是()A．陰極射線帶負(fù)電B．陰極射線帶正電C．陰極射線的比荷比氫原子比荷大D．陰極射線的比荷比氫原子比荷小解析：選AC通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)的研究發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電，而且比荷比氫原子的比荷大得多，故選項(xiàng)A、C正確。3．(多選)下列關(guān)于電子的說(shuō)法正確的是()A．發(fā)現(xiàn)電子是從研究陰極射線開始的B．湯姆孫發(fā)現(xiàn)物質(zhì)中發(fā)出的電子比荷是不同的C．電子發(fā)現(xiàn)的意義是讓人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D．電子是帶正電的，可以在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)解析：選AC發(fā)現(xiàn)電子是從研究陰極射線開始的，A正確；湯姆孫發(fā)現(xiàn)物質(zhì)中發(fā)出的電子比荷是相同的，B錯(cuò)誤；電子的發(fā)現(xiàn)讓人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，C正確；電子是帶負(fù)電的，D錯(cuò)誤。4.如圖所示為湯姆孫陰極射線管的構(gòu)造簡(jiǎn)圖，將兩極間加有一定電壓的陰極射線管置于U形磁鐵兩極之間，分析左端射入的電子束可知()A．增大加速電壓，觀察到的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象將更加明顯B．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察到的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象將更加明顯C．電子束向下偏轉(zhuǎn)D．若將粒子源更換為α粒子源，磁場(chǎng)中粒子束偏轉(zhuǎn)方向不變解析：選C由R＝eq\f(mv,Bq)可知，增大加速電壓從而增大電子的速度，增大電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，偏轉(zhuǎn)將不明顯，減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，也增大電子的偏轉(zhuǎn)半徑，從而使偏轉(zhuǎn)不明顯，故A、B選項(xiàng)均錯(cuò)誤；電子由左向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可以確定電子將向下偏轉(zhuǎn)，C正確；若將粒子源換為α粒子源，因α粒子帶正電，由左手定則可知，α粒子將向上偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．如圖是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線，要使熒光屏的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是()A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向解析：選B加磁場(chǎng)時(shí)，由左手定則可判斷磁場(chǎng)方向應(yīng)沿y軸正方向，故A錯(cuò)誤，B正確；加電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)方向應(yīng)沿z軸正方向，故C、D錯(cuò)誤。6.如圖所示，從正離子源發(fā)射的正離子經(jīng)加速電壓U加速后進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，發(fā)現(xiàn)離子向上偏轉(zhuǎn)，要使此離子沿直線穿過(guò)電場(chǎng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．增大電場(chǎng)強(qiáng)度EB．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BC．減小加速電壓U，增大電場(chǎng)強(qiáng)度ED．適當(dāng)?shù)丶哟蠹铀匐妷篣解析：選D正離子進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中，受到的電場(chǎng)力F＝qE，方向向上，受到的洛倫茲力F洛＝qvB，方向向下，離子向上偏，說(shuō)明電場(chǎng)力大于洛倫茲力，要使離子沿直線運(yùn)動(dòng)，有qE＝qvB，則可使洛倫茲力增大或電場(chǎng)力減小，增大洛倫茲力的途徑是增大加速電壓U或增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，選項(xiàng)D正確。7．(多選)湯姆孫對(duì)陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”，關(guān)于電子的說(shuō)法正確的是()A．任何物質(zhì)的原子中均有電子B．不同的物質(zhì)中具有不同的電子C．電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D．電子是一種粒子，是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元解析：選AD湯姆孫對(duì)不同材料的陰極發(fā)出的射線進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)它們均為同一種粒子即電子，電子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，它的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子質(zhì)量。由此可知A、D正確，B、C錯(cuò)誤。8.如圖所示，在紙面內(nèi)半徑為R的圓形區(qū)域中充滿了垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束陰極射線從圖中A點(diǎn)以速度v0垂直磁場(chǎng)射入，當(dāng)射線離開磁場(chǎng)時(shí)，速度方向剛好改變了180°，不計(jì)電荷的重力，求射線的比荷。解析：符合題目條件的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系得，射線在磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)半徑為圓形磁場(chǎng)區(qū)域半徑的一半，即r＝eq\f(R,2) ①由洛倫茲力提供向心力知qv0B＝meq\f(v02,r) ②由①②式得射線的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(2v0,BR)。答案：eq\f(2v0,BR)eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新9．(多選)如圖所示是陰極射線顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖。顯像管中有一個(gè)陰極，工作時(shí)它能發(fā)射陰極射線，熒光屏被陰極射線轟擊就能發(fā)光。安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，可以使陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列說(shuō)法中正確的是()A．如果偏轉(zhuǎn)線圈中沒有電流，則陰極射線應(yīng)該打在熒光屏正中的O點(diǎn)B．如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上A點(diǎn)，則偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向應(yīng)該垂直紙面向里C．如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上B點(diǎn)，則偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向應(yīng)該垂直紙面向里D．如果要使陰極射線在熒光屏上的位置由B點(diǎn)向A點(diǎn)移動(dòng)，則偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該先由小到大，再由大到小解析：選AC偏轉(zhuǎn)線圈中沒有電流，陰極射線沿直線運(yùn)動(dòng)，打在O點(diǎn)，A正確。由陰極射線的電性及左手定則可知B錯(cuò)誤，C正確。由R＝eq\f(mv,qB)可知，B越小，R越大，故磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)先由大變小，再由小變大，故D錯(cuò)誤。10．(多選)如圖所示是電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖。如果發(fā)現(xiàn)電視畫面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是()A．電子槍發(fā)射能力減弱，電子數(shù)減少B．加速電場(chǎng)的電壓過(guò)高，電子速率偏大C．偏轉(zhuǎn)線圈局部短路，線圈匝數(shù)減少D．偏轉(zhuǎn)線圈電流過(guò)大，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng)解析：選BC如果發(fā)現(xiàn)電視畫面的幅度比正常時(shí)偏小，是由于電子束的偏轉(zhuǎn)角減小，即軌道半徑增大。而電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的半徑：r＝eq\f(mv,qB)。電子槍發(fā)射能力減弱，電子數(shù)減少，而運(yùn)動(dòng)的電子速率及磁場(chǎng)不變，因此不會(huì)影響電視畫面偏大或偏小，所以A錯(cuò)誤；加速電場(chǎng)電壓過(guò)高，電子速率偏大，則會(huì)導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)半徑增大，從而使偏轉(zhuǎn)角度減小，導(dǎo)致畫面比正常偏小，故B正確；當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈局部短路，線圈匝數(shù)減小時(shí)，導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減小，從而使電子運(yùn)動(dòng)半徑增大，所以導(dǎo)致畫面比正常偏小，故C正確；偏轉(zhuǎn)線圈電流過(guò)大，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)半徑變小，所以導(dǎo)致畫面比正常偏大，故D錯(cuò)誤。11.如圖所示為美國(guó)物理學(xué)家密立根測(cè)量油滴所帶電荷量裝置的截面圖，兩水平的平行金屬板間的距離為d。油滴從噴霧器的噴嘴噴出時(shí)，由于摩擦而帶負(fù)電。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少數(shù)油滴通過(guò)上面金屬板的小孔進(jìn)入平行金屬板間。當(dāng)平行金屬板間不加電壓時(shí)，由于受到氣體阻力的作用，油滴最終以速度v1豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)上板帶正電、下板帶負(fù)電，兩板間的電壓為U時(shí)，帶電油滴最終以速度v2豎直向上勻速運(yùn)動(dòng)。已知油滴的直徑為D油滴密度為ρ，可看作球體，球體體積V＝eq\f(1,6)πD3，重力加速度為g，油滴受到氣體的阻力f＝kv，其中k為阻力系數(shù)。(1)求k的大??；(2)求油滴所帶電荷量。解析：(1)油滴速度為v1時(shí)所受阻力f1＝kv1，油滴向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力與阻力平衡，有f1＝mg又m＝ρV＝eq\f(1,6)πρD3，則k＝eq\f(1,6v1)πρD3g。(2)設(shè)油滴所帶電荷量為q，則油滴受到的電場(chǎng)力F電＝qE＝qeq\f(U,d)油滴向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻力向下，油滴受力平衡，有kv2＋mg＝qeq\f(U,d)則油滴所帶電荷量q＝eq\f(πρD3gdv1＋v2,6Uv1)。答案：(1)eq\f(1,6v1)πρD3g(2)eq\f(πρD3gdv1＋v2,6Uv1)12．如圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，S1、S2為板上正對(duì)的小孔，N板右側(cè)有兩個(gè)寬度均為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直于紙面向外和向里，磁場(chǎng)區(qū)域右側(cè)有一個(gè)熒光屏，取屏上與S1、S2共線的O點(diǎn)為原點(diǎn)，向上為正方向建立x軸。M板左側(cè)電子槍發(fā)射出的熱電子經(jīng)小孔S1進(jìn)入兩板間，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度可以忽略。(1)當(dāng)兩板間電勢(shì)差為U0時(shí)，求從小孔S2射出的電子的速度大小v0。(2)求兩金屬板間電勢(shì)差U在什么范圍內(nèi)，電子不能穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域打到熒光屏上。(3)若電子能夠穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域打到熒光屏上，試在圖上定性地畫出電子運(yùn)動(dòng)的一條可能的軌跡。(4)求電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x和金屬板間的電勢(shì)差U的函數(shù)關(guān)系。解析：(1)根據(jù)動(dòng)能定理，得eU0＝eq\f(1,2)mv02解得v0＝eq\r(\f(2eU0,m))。(2)欲使電子不能穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域打到熒光屏上，應(yīng)有r＝eq\f(mv,eB)＜d，又eU＝eq\f(1,2)mv2，由此即可解得U＜eq\f(d2eB2,2m)。(3)電子穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域而打到熒光屏上時(shí)運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示。(4)設(shè)電子在磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域打到熒光屏上的位置坐標(biāo)為x，則由(3)中軌跡圖可得x＝2(r－eq\r(r2－d2))其中r＝eq\f(mv,eB)，eU＝eq\f(1,2)mv2所以，電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x和金屬板間電勢(shì)差U的函數(shù)關(guān)系為x＝eq\f(2,eB)(eq\r(2emU)－eq\r(2emU－d2e2B2))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U≥\f(d2eB2,2m)))。答案：(1)eq\r(\f(2eU0,m))(2)U＜eq\f(d2eB2,2m)(3)見解析圖(4)x＝eq\f(2,eB)(eq\r(2emU)－eq\r(2emU－d2e2B2))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U≥\f(d2eB2,2m)))第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)了解α粒子散射實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(2)了解盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型。(3)知道原子和原子核大小的數(shù)量級(jí)?？茖W(xué)思維認(rèn)識(shí)原子核式結(jié)構(gòu)模型建立的科學(xué)推理與論證過(guò)程?？茖W(xué)探究對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出有針對(duì)性的物理問(wèn)題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任(1)體會(huì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中所蘊(yùn)含的科學(xué)方法。(2)運(yùn)用原子的核式結(jié)構(gòu)理論解釋生活現(xiàn)象。一、α粒子散射實(shí)驗(yàn)1．裝置2．現(xiàn)象(1)絕大多數(shù)α粒子不改變方向。(2)少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)。(3)極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過(guò)90°，有的甚至被原路彈回。3．原因：靠近原子核的α粒子受庫(kù)侖力作用使其發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。4．結(jié)論：原子中存在體積很小的帶正電的部分。二、盧瑟福原子模型1．原子核式結(jié)構(gòu)模型：1911年由盧瑟福提出，原子中帶正電的部分體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在原子核的外面運(yùn)動(dòng)。2．原子核的電荷與尺度1.在探究原子結(jié)構(gòu)的散射實(shí)驗(yàn)中，入射粒子用的是α粒子，試說(shuō)明其中的原因。提示：原子的結(jié)構(gòu)非常緊密，用一般的方法無(wú)法探測(cè)它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。要認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)，需要用高速粒子對(duì)它進(jìn)行轟擊。由于α粒子具有足夠的能量，可以接近原子的中心，它還可以使熒光物質(zhì)發(fā)光，如果α粒子與其他粒子發(fā)生相互作用，改變了運(yùn)動(dòng)方向，熒光屏便能夠顯示出它的方向變化。2．如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景。根據(jù)上圖判斷：(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中絕大多數(shù)α粒子都發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)。(×)(2)原子核的直徑數(shù)量級(jí)為10－10m。(×)(3)α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原子的質(zhì)量幾乎全部都集中在原子核上。(√)新知學(xué)習(xí)(一)|α粒子散射實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象分析[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如圖是α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，各部分的作用是什么？提示：放射源放出快速運(yùn)動(dòng)的α粒子，α粒子通過(guò)金箔時(shí)被散射，打在熒光屏上發(fā)出熒光，可通過(guò)帶有熒光屏的放大鏡進(jìn)行觀察，并可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察不同方向和不同位置通過(guò)金箔的散射α粒子數(shù)量，整個(gè)裝置封閉在真空內(nèi)。[重點(diǎn)釋解]1．實(shí)驗(yàn)背景：α粒子散射實(shí)驗(yàn)是盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生做的一個(gè)著名的物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的目的是想驗(yàn)證湯姆孫原子模型的正確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻成了否定湯姆孫原子模型的有力證據(jù)。在此基礎(chǔ)上，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。2．否定湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型(1)質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子的電子，對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)影響完全可以忽略，不應(yīng)該發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。(2)α粒子在穿過(guò)原子時(shí)，受到各方向正電荷的斥力基本上會(huì)相互平衡，對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)方向的影響不會(huì)很大，也不應(yīng)該發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。(3)α粒子的大角度偏轉(zhuǎn)，否定湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型。3．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型對(duì)α粒子散射分析(1)分布情況：原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在原子核內(nèi)，原子中絕大部分是空的。(2)受力情況①少數(shù)α粒子靠近原子核時(shí)，受到的庫(kù)侖斥力大；②大多數(shù)α粒子離原子核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力較小。(3)偏轉(zhuǎn)情況①絕大多數(shù)α粒子運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)明顯變化(因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量相對(duì)于α粒子很小)；②少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回；③如果α粒子幾乎正對(duì)著原子核射來(lái)，偏轉(zhuǎn)角就幾乎達(dá)到180°，這種機(jī)會(huì)極少。[典例體驗(yàn)][典例](多選)盧瑟福對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋是()A．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的主要原因是原子中電子對(duì)α粒子的作用力B．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫(kù)侖力C．原子核很小，α粒子接近它的機(jī)會(huì)很小，所以絕大多數(shù)的α粒子仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)D．能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過(guò)原子時(shí)離原子核近的α粒子[解析]原子核帶正電，與α粒子之間存在庫(kù)侖力，當(dāng)α粒子靠近原子核時(shí)受庫(kù)侖力而偏轉(zhuǎn)，電子對(duì)它的影響可忽略，故A錯(cuò)誤，B正確；由于原子核非常小，絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過(guò)時(shí)離原子核較遠(yuǎn)，因而運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變，只有離原子核很近的α粒子受到的庫(kù)侖力較大，方向改變較多，故C、D正確。[答案]BCD/方法技巧/應(yīng)用核式結(jié)構(gòu)模型分析求解問(wèn)題時(shí)，要注意從力的角度及功能關(guān)系角度入手。1．α粒子的受力特點(diǎn)α粒子與原子核間的作用力是庫(kù)侖斥力：F＝keq\f(Qq,r2)。(1)式中Q為原子核的電荷量，q為α粒子所帶電荷量，r為α粒子與原子核間的距離。(2)α粒子離原子核越近，庫(kù)侖力越大，運(yùn)動(dòng)加速度越大，反之，則越小。(3)α粒子的受力方向沿原子核與α粒子的連線，由原子核指向α粒子。2．庫(kù)侖力對(duì)α粒子的做功情況(1)當(dāng)α粒子靠近原子核時(shí)，庫(kù)侖斥力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。(2)當(dāng)α粒子遠(yuǎn)離原子核時(shí)，庫(kù)侖斥力做正功，電勢(shì)能減小。3．α粒子的能量轉(zhuǎn)化僅有庫(kù)侖力做功時(shí)，能量只在電勢(shì)能和動(dòng)能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，且總能量保持不變。[針對(duì)訓(xùn)練]1．通過(guò)如圖所示的實(shí)驗(yàn)，盧瑟福建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型。實(shí)驗(yàn)時(shí)，若將熒光屏和顯微鏡分別放在位置1、2、3，則相同時(shí)間內(nèi)能觀察到粒子數(shù)量最多的是位置()A．1 B．2C．3 D．一樣多解析：選C在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度大于90°，故C正確。2．在用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察到的α粒子的運(yùn)動(dòng)情況是()A．全部α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)B．絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回C．少數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回D．全部α粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)解析：選Bα粒子穿過(guò)金原子時(shí)，電子對(duì)α粒子速度的影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離核遠(yuǎn)則α粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向改變小。只有當(dāng)α粒子與原子核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大的庫(kù)侖斥力，而原子核很小，α粒子接近它的機(jī)會(huì)就很少，所以絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在原子核內(nèi)。(1)原子核外的部分帶什么電？其質(zhì)量特點(diǎn)如何？提示：帶負(fù)電，其質(zhì)量很小。(2)原子核半徑的數(shù)量級(jí)是多少？原子半徑的數(shù)量級(jí)呢？提示：10－15m,10－10m。[重點(diǎn)釋解]1．原子的核式結(jié)構(gòu)模型與原子的棗糕模型的對(duì)比核式結(jié)構(gòu)模型棗糕模型原子內(nèi)部是非常空曠的，正電荷集中在一個(gè)很小的核里原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉(zhuǎn)電子均勻嵌在原子球體內(nèi)2．原子內(nèi)的電荷關(guān)系：原子核的電荷數(shù)與核外的電子數(shù)相等，非常接近原子序數(shù)。3．原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)。4．原子核的大小：原子半徑的數(shù)量級(jí)為10－10m，原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的十萬(wàn)分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的10－15。[針對(duì)訓(xùn)練]1．人們?cè)谘芯吭咏Y(jié)構(gòu)時(shí)提出過(guò)許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，它們的模型示意圖如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是()A．α粒子散射實(shí)驗(yàn)與棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型的建立無(wú)關(guān)B．科學(xué)家通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型C．科學(xué)家通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了核式結(jié)構(gòu)模型，建立了棗糕模型D．科學(xué)家通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型解析：選Bα粒子散射實(shí)驗(yàn)與核式結(jié)構(gòu)模型的建立有關(guān)，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，否定了棗糕模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型，故B正確。2．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了()A．原子核是可分的B．原子核是由質(zhì)子、中子組成的C．原子是由均勻帶正電的物質(zhì)和帶負(fù)電的電子構(gòu)成的D．原子內(nèi)部有一個(gè)很小的區(qū)域，集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量解析：選D盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，表明原子內(nèi)部有一個(gè)很小的區(qū)域叫原子核，它集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，D正確。一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)物理觀念——α粒子散射實(shí)驗(yàn)1．(選自人教版新教材課后練習(xí))α粒子散射實(shí)驗(yàn)用的是金箔等重金屬箔，而沒有用輕金屬箔，例如鋁箔。除了金的延展性好，可以把金箔做得非常薄這個(gè)原因以外，你認(rèn)為還有什么原因？提示：除題目中提到的原因以外，重金屬的原子核帶電荷量較大，質(zhì)量和體積也相對(duì)較大，所以用重金屬箔實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯?？茖W(xué)探究——原子結(jié)構(gòu)模型2．(選自人教版新教材“思考與討論”)按照J(rèn).J.湯姆孫的原子模型，正電荷均勻分布在整個(gè)原子球體內(nèi)。請(qǐng)分析：α粒子穿過(guò)金箔，受到電荷的作用力后，沿哪些方向前進(jìn)的可能性較大，最不可能沿哪些方向前進(jìn)。提示：按照J(rèn).J.湯姆孫原子模型，由于α粒子穿過(guò)原子時(shí)受到的多方向的斥力會(huì)相互平衡，因此對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響不會(huì)很大。故電子沿直線運(yùn)動(dòng)的可能性較大。最不可能大角度偏轉(zhuǎn)被“撞回來(lái)”。二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．(多選)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，如果兩個(gè)具有相同能量的α粒子，從不同大小的角度散射出來(lái)，則散射角度大的α粒子()A．更接近原子核B．更遠(yuǎn)離原子核C．受到一個(gè)以上的原子核作用D．受到原子核較大的沖量作用解析：選AD由于原子的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原子核的體積，當(dāng)α粒子穿越某一個(gè)原子的空間時(shí)，其他原子核距α粒子相對(duì)較遠(yuǎn)，而且其他原子核對(duì)α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的這個(gè)α粒子并不是由于受到多個(gè)原子核作用造成的，C錯(cuò)；由庫(kù)侖定律可知，α粒子受到的斥力與距離的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)酱?，即散射角度越大，A對(duì)，B錯(cuò)；當(dāng)α粒子受到原子核較大的沖量作用時(shí)，動(dòng)量的變化量就大，即速度的變化量就大，則散射角度就大，D對(duì)。2．1909年英國(guó)科學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了著名的α粒子(帶正電)轟擊金箔實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原方向前進(jìn)，但是有少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°，像是被金箔彈了回來(lái)。問(wèn)題：(1)1μm厚的金箔包含了3300層金原子，絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)后方向不變，說(shuō)明什么？(2)科學(xué)家對(duì)原子結(jié)構(gòu)的探究經(jīng)歷了三個(gè)過(guò)程，通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為原子結(jié)構(gòu)是哪個(gè)？解析：(1)原子的質(zhì)量分布不均勻，原子內(nèi)部絕大部分空間是空的。(2)通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，能說(shuō)明原子結(jié)構(gòu)：原子核位于原子的中心，質(zhì)量主要集中在原子核上，應(yīng)選C。答案：見解析eq\a\vs4\al([“四翼”檢測(cè)評(píng)價(jià)])A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，這一模型建立的基礎(chǔ)是()A．電子的發(fā)現(xiàn) B．中子的發(fā)現(xiàn)C．α粒子散射實(shí)驗(yàn) D．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)解析：選C盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。2．關(guān)于盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．大多數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)B．α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是與電子發(fā)生碰撞C．穿過(guò)金箔過(guò)程中，遠(yuǎn)離金原子核的α粒子電勢(shì)能減小D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型是正確的解析：選C因?yàn)樵雍怂伎臻g較小，所以極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是原子核對(duì)它有斥力的作用，故B錯(cuò)誤；遠(yuǎn)離金原子核的α粒子受到庫(kù)侖力，庫(kù)侖力做正功，它的電勢(shì)能減小，故C正確；α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型(葡萄干面包模型)是錯(cuò)誤的，如果按照葡萄干面包模型，不可能出現(xiàn)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，故D錯(cuò)誤。3．α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，使α粒子散射的原因是()A．α粒子與原子核外電子碰撞B．α粒子與原子核發(fā)生接觸碰撞C．α粒子發(fā)生明顯衍射D．α粒子與原子核的庫(kù)侖斥力作用解析：選Dα粒子與原子核外電子的作用是很微弱的。由于原子核的質(zhì)量和電荷量很大，α粒子與原子核很近時(shí)，庫(kù)侖斥力很強(qiáng)，足可以使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)甚至反向彈回，使α粒子散射的原因是與原子核的庫(kù)侖斥力，選項(xiàng)D對(duì)。4．(多選)盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有()A．原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部的質(zhì)量B．正電荷在原子中是均勻分布的C．帶負(fù)電的電子在核外運(yùn)動(dòng)D．原子中帶正電的體積很小的部分就是原子核解析：選ACD盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)使盧瑟福驚奇的就是極少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于α粒子帶正電，而原子核極小，且原子核帶正電，α粒子能接近原子核的機(jī)會(huì)很少，大多數(shù)α粒子都從核外的空間穿過(guò)，與電子碰撞時(shí)如同子彈碰到塵埃一樣，運(yùn)動(dòng)方向幾乎不會(huì)發(fā)生改變，故選項(xiàng)A、C、D正確，B錯(cuò)誤。5.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，某一α粒子經(jīng)過(guò)某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示。圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是經(jīng)過(guò)P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)區(qū)域，不考慮其他原子核對(duì)α粒子的作用，則該原子核所在的區(qū)域可能是()A．① B．②C．③ D．④解析：選A盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，正電荷全部集中在原子核內(nèi)，α粒子帶正電，同種電荷相互排斥，所以原子核可能在①區(qū)域，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。6．盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示意圖是()解析：選D盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，即α粒子散射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角超過(guò)90°，有的幾乎達(dá)到180°，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞了回來(lái)”，越靠近原子核，偏轉(zhuǎn)角度越大。所以能正確反映該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是選項(xiàng)D。7．在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．原子是可再分的B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C．原子中有帶負(fù)電的電子，電子會(huì)對(duì)粒子有引力作用D．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上解析：選D陰極射線的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子是可再分的，α粒子散射實(shí)驗(yàn)，并不能說(shuō)明原子可再分，A錯(cuò)誤；在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中有極少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于α粒子與原子核均帶正電，且原子核極小，α粒子能接近原子核的機(jī)會(huì)很小，大多數(shù)α粒子都從核外的空間穿過(guò)，α粒子與電子碰撞時(shí)如同子彈碰到塵埃一樣，運(yùn)動(dòng)方向基本不發(fā)生改變，只有少數(shù)α粒子十分接近原子核時(shí)，受到很大的庫(kù)侖斥力的作用，庫(kù)侖斥力使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)D正確，B、C錯(cuò)誤。8．如圖所示為1909年英籍物理學(xué)家盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生蓋革和馬斯頓進(jìn)行α粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)裝置中α粒子源的作用是____________________________________________。(2)少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的原因是_______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)α粒子源的作用：把放射性元素釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能的α粒子。(2)α粒子帶正電荷，α粒子受原子中帶正電荷的部分的排斥力發(fā)生了大角度散射。答案：(1)放射出高能的α粒子(2)受原子核中正電荷的斥力eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新9.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，某一α粒子經(jīng)過(guò)某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示，圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是過(guò)P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為五個(gè)區(qū)域，不考慮其他原子核對(duì)該α粒子的作用，下面說(shuō)法正確的是()A．α粒子受到斥力B．該原子核的位置可能在①區(qū)域C．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子大小D．α粒子在P、Q間的運(yùn)動(dòng)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：選A盧瑟福通過(guò)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的探究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，正電荷全部集中在原子核內(nèi)，α粒子帶正電，同種電荷相互排斥，故A正確；結(jié)合α粒子受力的特點(diǎn)與軌跡的特點(diǎn)可知原子核可能在③區(qū)域，故B錯(cuò)誤；根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核大小，故C錯(cuò)誤；α粒子受到原子核的庫(kù)侖力為斥力，所以α粒子不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。10.盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)得出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，帶電粒子打到光屏上就會(huì)產(chǎn)生光斑。為驗(yàn)證α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)論，現(xiàn)在1、2、3、4四處放置帶有熒光屏的顯微鏡。則這四處位置一段時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是()A．2、10、625、1205B．1202、1305、723、203C．1305、25、7、1D．1202、1010、723、203解析：選Cα粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生小角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)甚至原路返回，所以C正確，A、B、D錯(cuò)誤。11.根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，圖中虛線表示原子核所形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線，實(shí)線表示一個(gè)α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，在α粒子從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．動(dòng)能先增大，后減小B．電勢(shì)能先減小，后增大C．電場(chǎng)力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零D．加速度先變小，后變大解析：選Cα粒子及原子核均帶正電，故α粒子受到原子核的庫(kù)侖斥力。α粒子從a到b，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大；從b到c、電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增大，電勢(shì)能減??；a、c在同一條等勢(shì)線上，a、c兩點(diǎn)電勢(shì)差為零，則α粒子從a到c的過(guò)程中，電場(chǎng)力做的總功等于零，A、B錯(cuò)誤，C正確；α粒子受到的庫(kù)侖力F＝eq\f(kq1q2,r2)，b點(diǎn)離原子核最近，故α粒子在b點(diǎn)時(shí)受到的庫(kù)侖力最大，加速度最大，所以加速度先增大后減小，D錯(cuò)誤。12．在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，α粒子的偏轉(zhuǎn)是由于受到原子內(nèi)正電荷的庫(kù)侖力作用而發(fā)生的，其中有極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至被反向彈回。假定一個(gè)速度為v的高速α粒子(24He)與金原子核(eq\o\al(197,79)Au)發(fā)生彈性正碰(碰撞前金原子核可認(rèn)為是靜止的)，則()A．α粒子在靠近金原子核的過(guò)程中電勢(shì)能逐漸減小B．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明帶正電的物質(zhì)均勻分布在原子內(nèi)部D．當(dāng)它們的距離最小時(shí)，α粒子與金原子核的動(dòng)量大小之比為4∶197解析：選Dα粒子在靠近金原子核的過(guò)程中，需要克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能逐漸增大，A錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了原子中占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電物質(zhì)集中在很小的空間內(nèi)，不能說(shuō)明原子核是由質(zhì)子和中子組成的，B、C錯(cuò)誤；當(dāng)它們的距離最小時(shí)，二者速度相等，α粒子與金原子核的動(dòng)量大小之比等于質(zhì)量之比，為4∶197，D正確。13．英國(guó)科學(xué)家湯姆孫以及他所帶領(lǐng)的一批學(xué)者對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究奠定了近代物理學(xué)的基石，其中他對(duì)陰極射線粒子比荷測(cè)定的實(shí)驗(yàn)最為著名，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。某學(xué)校的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室重做該實(shí)驗(yàn)，裝置如圖乙所示，在玻璃管內(nèi)的陰極K發(fā)射的射線被加速后，沿直線到達(dá)畫有正方形方格的熒光屏上。在上下正對(duì)的平行金屬極板上加上電壓，在板間形成電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，射線向上偏轉(zhuǎn)；再給玻璃管前后的勵(lì)磁線圈加上適當(dāng)?shù)碾妷?，在線圈之間形成磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使射線沿直線運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。之后再去掉平行板間的電壓，射線向下偏轉(zhuǎn)，打在屏上A點(diǎn)，如圖丙所示。(不計(jì)射線的重力，勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)范圍限定在刻度“1”和“7”所在的豎直直線之間，且射線由刻度“1”所在位置進(jìn)入該區(qū)域)。(1)求該射線進(jìn)入場(chǎng)區(qū)時(shí)的初速度v；(2)已知正方形方格邊長(zhǎng)為d，求該射線粒子的比荷eq\f(q,m)；(3)求帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間？解析：(1)射線被加速后在電場(chǎng)力和洛倫茲力的共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件得qE＝qvB，解得射線被加速后的速度為v＝eq\f(E,B)。(2)去掉金屬板間電壓后，粒子不再受到電場(chǎng)力，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，設(shè)軌跡圓心為O，半徑為r，如圖所示。則有(4d)2＝r2－(r－2d)2，解得r＝5d，因?yàn)槁鍌惼澚μ峁┫蛐牧?，則r＝eq\f(mv,qB)，聯(lián)立解得eq\f(q,m)＝eq\f(E,5dB2)。(3)設(shè)粒子軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為θ，根據(jù)幾何關(guān)系可得sinθ＝eq\f(4d,5d)＝0.8，解得θ＝53°，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間為t＝eq\f(53°,360°)×eq\f(2πr,v)＝eq\f(53πdB,36E)。答案：(1)eq\f(E,B)(2)eq\f(E,5dB2)(3)eq\f(53πdB,36E)第3節(jié)光譜與氫原子光譜核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)了解連續(xù)光譜、線狀光譜和吸收光譜的概念。(2)知道氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。(3)了解巴耳末公式及里德伯常量?？茖W(xué)思維通過(guò)氫原子光譜分析，推斷原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)探究探究氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。一、不同的光譜1．光譜的定義：復(fù)色光通過(guò)棱鏡或光柵后，被色散開的單色光按波長(zhǎng)(或頻率)大小依次排列的圖案，稱為光譜。2．分類(1)線狀光譜：由一條條的亮線組成的光譜。(2)連續(xù)光譜：包含有各種色光且連續(xù)分布的光譜。3．特征譜線：各種原子的發(fā)射光譜都是線狀光譜，且不同原子的亮線位置不同，故這些亮線稱為原子的特征譜線。4．光譜分析(1)定義：由于每種原子都有獨(dú)自的特征譜線，可以利用它來(lái)鑒別物質(zhì)或確定物質(zhì)的化學(xué)組成，這種方法稱為光譜分析。(2)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，樣本中一種元素的含量達(dá)到10－10g時(shí)就可以被檢測(cè)到。5．拓展一步吸收光譜：高溫物體發(fā)出的包含連續(xù)分布的各種波長(zhǎng)的光通過(guò)其他物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光會(huì)被該物質(zhì)吸收，在連續(xù)光譜中相應(yīng)波長(zhǎng)的位置上便出現(xiàn)了暗線，這樣的光譜稱為吸收光譜。利用吸收光譜可以知道各種元素的存在。二、氫原子光譜1．氫原子光譜的特點(diǎn)(1)從紅外區(qū)到紫外區(qū)呈現(xiàn)多條具有確定波長(zhǎng)的譜線；Hα～Hδ的這幾個(gè)波長(zhǎng)數(shù)值成了氫原子的“印記”，不論是何種化合物的光譜，只要它里面含有這些波長(zhǎng)的光譜線，就能斷定這種化合物里一定含有氫。(2)從長(zhǎng)波到短波，Hα～Hδ兩相鄰光譜線間的距離越來(lái)越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。2．巴耳末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4,5，…)，其中R稱為里德伯常量，數(shù)值為R＝1.096_775_81×107_m－1。,1.早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了白光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫作光譜，如圖所示。請(qǐng)對(duì)以下說(shuō)法作出判斷。(1)白光通過(guò)三棱鏡后可得到連續(xù)譜。(√)(2)不同的原子發(fā)出的線狀譜不相同。(√)(3)同種原子發(fā)出的光譜中的亮線對(duì)應(yīng)的頻率不相同。(√)(4)可以用連續(xù)譜進(jìn)行光譜分析。(×)2．仔細(xì)觀察，氫原子在可見光區(qū)域的光譜具有什么特點(diǎn)？氫原子光譜的譜線波長(zhǎng)具有什么規(guī)律？提示：氫原子光譜在Hα～Hδ兩相鄰光譜線間的距離越來(lái)越小。氫原子光譜的譜線波長(zhǎng)符合巴耳末公式。新知學(xué)習(xí)(一)|光譜和光譜分析[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如圖所示為不同物體發(fā)出的不同光譜。(1)鎢絲白熾燈的光譜與其他三種光譜有什么區(qū)別？提示：鎢絲白熾燈的光譜為連續(xù)譜，其他三種光譜為線狀譜。(2)鐵電極弧光的光譜、氫光譜、鋇光譜的特征相同嗎？提示：不同。[重點(diǎn)釋解]1．光譜的分類(1)發(fā)射光譜：物質(zhì)發(fā)光直接獲得的光譜，分為連續(xù)譜和線狀譜(或原子光譜)。(2)吸收光譜：連續(xù)光譜中某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜。2．三種光譜的比較光譜產(chǎn)生條件光譜形式應(yīng)用線狀譜稀薄氣體發(fā)光形成的光譜一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的明線光譜不同(又叫特征光譜)可用于光譜分析連續(xù)譜熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的連續(xù)分布，一切波長(zhǎng)的光都有不能用于光譜分析吸收光譜熾熱的白光通過(guò)溫度較白光低的氣體后，再色散形成的用分光鏡觀察時(shí)，見到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線(與特征譜線相對(duì)應(yīng))可用于光譜分析3.太陽(yáng)光譜(1)太陽(yáng)光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)光譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸收光譜。(2)對(duì)太陽(yáng)光譜的解釋：陽(yáng)光中含有各種顏色的光，但當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)太陽(yáng)的高層大氣射向地球時(shí)，太陽(yáng)高層大氣含有的元素會(huì)吸收它自己特征譜線的光，然后再向四面八方發(fā)射出去，所以到達(dá)地球的這些譜線看起來(lái)就弱了，這就形成了明亮背景下的暗線。4．光譜分析(1)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，分析物質(zhì)的最低量達(dá)10－10g。(2)應(yīng)用：①應(yīng)用光譜分析發(fā)現(xiàn)新元素；②鑒別物體的物質(zhì)組成成分：研究太陽(yáng)光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)中存在鈉、鎂、鋅、鎳等金屬元素；③應(yīng)用光譜分析鑒定食品優(yōu)劣。[典例體驗(yàn)][典例]關(guān)于光譜，下列說(shuō)法正確的是()A．一切光源發(fā)出的光譜都是連續(xù)譜B．一切光源發(fā)出的光譜都是線狀光譜C．稀薄氣體發(fā)出的光譜是線狀光譜D．做光譜分析時(shí)，利用連續(xù)光譜和線狀光譜都可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的化學(xué)組成[解析]不同光源發(fā)出的光譜有連續(xù)光譜，也有線狀光譜，故A、B錯(cuò)誤；稀薄氣體發(fā)出的光譜是線狀光譜，C正確；只有應(yīng)用線狀光譜才可以進(jìn)行光譜分析，D錯(cuò)誤。[答案]C/方法技巧/對(duì)光譜分析的三點(diǎn)提醒(1)光譜分析只能用線狀譜。(2)光譜分析的方法是用白光照射被鑒定物質(zhì)的低壓蒸氣。(3)吸收光譜是由高溫物體發(fā)出的白光通過(guò)低溫物質(zhì)，某些波長(zhǎng)的光被吸收后產(chǎn)生的光譜。光譜在連續(xù)譜的背景下有若干暗線，而這些暗線與線狀譜的亮線一一對(duì)應(yīng)，因而吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線。[針對(duì)訓(xùn)練]1．(多選)關(guān)于光譜和光譜分析，下列說(shuō)法正確的是()A．太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜都是線狀譜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(jìn)行光譜分析時(shí)，可以利用線狀譜，不能利用連續(xù)譜D．觀察月亮光譜，可以確定月亮的化學(xué)組成解析：選BC太陽(yáng)光譜是吸收光譜，白熾燈光譜是連續(xù)光譜，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；熾熱氣體發(fā)出的光是線狀光譜，則霓虹燈和煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜是線狀光譜，故B項(xiàng)正確；光譜分析是用元素的特征譜線與光譜對(duì)比來(lái)分析物體的化學(xué)成分，進(jìn)行光譜分析時(shí)，可以利用線狀譜但不能利用連續(xù)譜，故C項(xiàng)正確；月光是被反射的太陽(yáng)光，月球沒有大氣層，故觀察月亮光譜，不能確定月亮的化學(xué)組成，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．下列說(shuō)法正確的是()A．線狀光譜中的亮線和吸收光譜中的暗線都是特征譜線B．各種原子的線狀光譜中的亮線和它吸收光譜中的暗線必定一一對(duì)應(yīng)C．氣體發(fā)出的光只能產(chǎn)生線狀光譜D．甲物質(zhì)發(fā)出的白光通過(guò)乙物質(zhì)的蒸氣形成了甲物質(zhì)的吸收光譜解析：選A吸收光譜中的暗線和線狀光譜中的亮線相對(duì)應(yīng)，都是特征譜線，但通常吸收光譜中的暗線要比線狀光譜中的亮線少，所以A正確，B錯(cuò)誤；氣體發(fā)光，若為高壓氣體則產(chǎn)生連續(xù)光譜，若為稀薄氣體則產(chǎn)生線狀光譜，所以C錯(cuò)誤；甲物質(zhì)發(fā)出的白光通過(guò)乙物質(zhì)的蒸氣形成了乙物質(zhì)的吸收光譜，所以D錯(cuò)誤。新知學(xué)習(xí)(二)|氫原子光譜的規(guī)律和應(yīng)用[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如圖所示為氫原子的光譜。(1)仔細(xì)觀察，氫原子光譜具有什么特點(diǎn)？提示：氫原子光譜從左向右譜線間的距離越來(lái)越大。(2)氫原子光譜的譜線波長(zhǎng)具有什么規(guī)律？提示：氫原子光譜的譜線波長(zhǎng)符合巴耳末公式。[重點(diǎn)釋解]1．氫原子光譜的特點(diǎn)在氫原子光譜圖中的可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越來(lái)越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。2．巴耳末公式(1)巴耳末對(duì)氫原子光譜的譜線進(jìn)行研究得到了下面的公式：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4,5，…)，該公式稱為巴耳末公式。(2)公式中只能取n≥3的整數(shù)，不能連續(xù)取值，波長(zhǎng)是分立的值。3．其他譜線除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線，也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。[典例體驗(yàn)][典例]下列對(duì)氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)中，正確的是()A．因?yàn)闅湓雍送庵挥幸粋€(gè)電子，所以氫原子只能產(chǎn)生一種波長(zhǎng)的光B．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長(zhǎng)不連續(xù)的譜線C．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線D．氫原子產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱有關(guān)[解析]氫原子發(fā)射的光的波長(zhǎng)取決于光子的能量E，所以發(fā)射的光子的能量是不連續(xù)的，故氫原子只能產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光，即氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列不連續(xù)的譜線，故A、D錯(cuò)誤，B正確。光譜是不連續(xù)的，與亮度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤。[答案]B[針對(duì)訓(xùn)練]1．對(duì)于巴耳末公式，下列說(shuō)法正確的是()A．所有氫原子光譜的波長(zhǎng)都與巴耳末公式相對(duì)應(yīng)B．巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中的可見光部分的光波長(zhǎng)C．巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光中的一個(gè)線系的波長(zhǎng)，其中既有可見光，又有紫外光D．巴耳末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長(zhǎng)解析：選C巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中一個(gè)線系的波長(zhǎng)，不能描述氫原子發(fā)出的各種波長(zhǎng)，也不能描述其他原子發(fā)光中的光的波長(zhǎng)，A、D錯(cuò)誤；巴耳末公式是由當(dāng)時(shí)已知的可見光中的部分譜線總結(jié)出來(lái)的，但它適用于整個(gè)巴耳末線系，該線系包括可見光和紫外光，B錯(cuò)誤，C正確。2．(2022·廣東高考)目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為En＝eq\f(E1,n2)，其中E1＝－13.6eV。如圖是按能量排列的電磁波譜，要使n＝20的氫原子吸收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是()A．紅外線波段的光子 B．可見光波段的光子C．紫外線波段的光子 D．X射線波段的光子解析：選A由題意知?dú)湓拥?0能級(jí)的能量為E20＝eq\f(E1,202)＝eq\f(－13.6,400)eV＝－3.4×10－2eV，則處于第20能級(jí)的氫原子恰好失去一個(gè)電子變成氫離子(即電離)，需要吸收的光子能量應(yīng)為3.4×10－2eV，結(jié)合電磁波譜可知被吸收的光子為紅外線波段的光子，A正確。一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)物理觀念——光譜的認(rèn)識(shí)1．(選自人教版新教材課后練習(xí))什么是線狀光譜，什么是連續(xù)光譜？原子的發(fā)射光譜是怎樣的光譜？不同原子的發(fā)射光譜是否有可能相同？提示：線狀光譜是一條條的亮線，連續(xù)光譜是連在一起的光帶；原子的發(fā)射光譜都是線狀光譜；不同原子的發(fā)射光譜不可能相同?？茖W(xué)思維——?dú)湓庸庾V分析2．(選自人教版新教材課后練習(xí))根據(jù)巴耳末公式，指出氫原子光譜在可見光范圍內(nèi)波長(zhǎng)最長(zhǎng)的前兩條譜線所對(duì)應(yīng)的n，它們的波長(zhǎng)各是多少？氫原子光譜有什么特點(diǎn)？取R＝1.10×107m－1。提示：根據(jù)eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))當(dāng)n＝3時(shí)，λ1≈6.5×10－7m當(dāng)n＝4時(shí)，λ2≈4.8×10－7m氫原子光譜的特點(diǎn)是由一些不連續(xù)的亮線組成的分立的線狀譜。二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．氫原子光譜的巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光波波長(zhǎng)為λ1，波長(zhǎng)次之為λ2，則eq\f(λ1,λ2)為()A.eq\f(20,27) B.eq\f(27,20)C.eq\f(2,3) D.eq\f(3,2)解析：選B由eq\f(1,λ)＝Req\f(1,22)－eq\f(1,n2)得：當(dāng)n＝3時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，eq\f(1,λ1)＝Req\f(1,22)－eq\f(1,32)；當(dāng)n＝4時(shí)，波長(zhǎng)次之，eq\f(1,λ2)＝Req\f(1,22)－eq\f(1,42)，解得eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(27,20)。2．氫原子光譜除了巴耳末系外，還有賴曼系、帕邢系等，如圖所示。其中帕邢系的公式為eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))(n＝4，5,6，…)，R＝1.10×107m－1。若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域。(1)n＝6時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是________。(2)帕邢系形成的譜線在n＝6時(shí)，傳播頻率為________。解析：(1)根據(jù)帕邢系公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))(n＝4,5，6，…)，當(dāng)n＝6時(shí)，代入數(shù)據(jù)得λ≈1.09×10－6m。(2)帕邢系形成的譜線在紅外線區(qū)域，而紅外線屬于電磁波，在真空中以光速傳播，故波速為光速，c＝3×108m/s，由c＝λν得ν＝eq\f(c,λ)≈2.75×1014Hz。答案：(1)1.09×10－6m(2)2.75×1014Hzeq\a\vs4\al([“四翼”檢測(cè)評(píng)價(jià)])A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．(多選)對(duì)原子光譜，下列說(shuō)法正確的是()A．線狀光譜和吸收光譜可用于光譜分析B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C．各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D．發(fā)射光譜可以用來(lái)鑒別物質(zhì)中含哪些元素解析：選AC線狀光譜和吸收光譜都含有原子的特征譜線，因此可用于光譜分析，A正確；各種原子都有自己的特征譜線，故B錯(cuò)誤，C正確；發(fā)射光譜分為線狀光譜和連續(xù)光譜，對(duì)線狀光譜進(jìn)行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成，連續(xù)光譜不能用于光譜分析，D錯(cuò)誤。2．下列說(shuō)法正確的是()A．燒紅的煤塊和白熾燈發(fā)光產(chǎn)生的光譜都是連續(xù)光譜B．生活中試電筆內(nèi)氖管和霓虹燈發(fā)光產(chǎn)生的光譜都是連續(xù)光譜C．用光譜管觀察酒精燈火焰上鈉鹽的光譜可以看到鈉的連續(xù)譜D．神舟七號(hào)飛船內(nèi)的三名宇航員在繞著地球飛行中能夠觀察到太陽(yáng)的連續(xù)譜解析：選A燒紅的煤塊和白熾燈發(fā)光產(chǎn)生的光譜都是連在一起的光帶，是連續(xù)譜，故A正確；生活中試電筆內(nèi)氖管和霓虹燈發(fā)光產(chǎn)生的光譜屬于線狀譜，故B錯(cuò)誤；在燃燒的酒精燈芯上放上少許食鹽，用光譜管觀察可看到鈉的線狀譜，故C錯(cuò)誤；太陽(yáng)光譜中有許多的暗線，不是連續(xù)譜，故D錯(cuò)誤。3．關(guān)于光譜，下列說(shuō)法正確的是()A．大量原子發(fā)出的光譜是連續(xù)譜，少量原子發(fā)出的光譜是線狀譜B．線狀譜由若干不連續(xù)的波長(zhǎng)的光組成C．進(jìn)行光譜分析時(shí)只能用發(fā)射光譜，不能用吸收光譜D．進(jìn)行光譜分析時(shí)只能用吸收光譜，不能用發(fā)射光譜解析：選B大量原子發(fā)出的光譜不一定是連續(xù)譜，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線狀譜只包含對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的若干光，選項(xiàng)B正確；作光譜分析一定要用線狀譜，既可以是發(fā)射光譜，也可以是吸收光譜，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。4．巴耳末公式簡(jiǎn)潔顯示了氫原子光譜的()A．分立特征 B．連續(xù)特征C．既連續(xù)又分立 D．既不連續(xù)又不分立解析：選A巴耳末公式中的n只能取整數(shù)，得到的波長(zhǎng)是一些分立的值。5．巴耳末通過(guò)對(duì)氫光譜的研究總結(jié)出巴耳末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4,5，…)，對(duì)此，下列說(shuō)法正確的是()A．巴耳末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性C．巴耳末依據(jù)氫光譜的分析總結(jié)出巴耳末公式D．巴耳末公式準(zhǔn)確反映了氫原子發(fā)光的實(shí)際，其波長(zhǎng)的分立值是人為規(guī)定的解析：選C巴耳末公式是根據(jù)在可見光區(qū)氫原子的四條譜線總結(jié)出的規(guī)律，氫原子光譜是線狀的、不連續(xù)的，波長(zhǎng)只能是分立的值，故A、B錯(cuò)誤，C正確；譜線之間有一定的關(guān)系，可用一個(gè)統(tǒng)一的公式(也稱廣義巴耳末公式)表達(dá)，每一個(gè)譜線的波數(shù)都可以表達(dá)為兩個(gè)光譜項(xiàng)之差，其分立值不是人為規(guī)定的，故D錯(cuò)誤。6．以下說(shuō)法中正確的是()A．進(jìn)行光譜分析，可以用連續(xù)光譜，也可以用吸收光譜B．光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速C．分析某種物質(zhì)的化學(xué)組成，可以使這種物質(zhì)發(fā)出的白光通過(guò)另一種物質(zhì)的低溫蒸汽取得吸收光譜進(jìn)行分析D．可以通過(guò)太陽(yáng)光譜分析出太陽(yáng)內(nèi)部是由哪些元素組成的解析：選B連續(xù)光譜不能用于光譜分析，故A錯(cuò)誤；光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速，B正確；高溫物體發(fā)出的白光通過(guò)低溫物質(zhì)的蒸汽后形成的吸收光譜與所經(jīng)過(guò)的低溫物質(zhì)有關(guān)，故C錯(cuò)誤；太陽(yáng)光譜是太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)出的強(qiáng)光經(jīng)過(guò)溫度比較低的太陽(yáng)大氣層時(shí)形成的吸收光譜，能反映太陽(yáng)大氣層的成分，故D錯(cuò)誤。7．關(guān)于原子的特征譜線，下列說(shuō)法不正確的是()A．不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線B．使熾熱固體發(fā)出的白光通過(guò)低溫鈉蒸氣，可得到鈉元素的特征譜線C．可以用特征譜線進(jìn)行光譜分析來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分D．原子的特征譜線是原子具有核式結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)解析：選D不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線，選項(xiàng)A正確；強(qiáng)烈的白光通過(guò)低溫的鈉蒸氣時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被吸收產(chǎn)生鈉的吸收光譜，故選項(xiàng)B正確；每種原子都有自己的特征譜線，可以用特征譜線進(jìn)行光譜分析來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，故選項(xiàng)C正確；α粒子散射實(shí)驗(yàn)是原子具有核式結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.如圖甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線，圖乙是某礦物的線狀光譜，通過(guò)光譜分析可以確定該礦物中缺少的元素為()A．a(chǎn)元素 B．b元素C．c元素 D．d元素解析：選B把礦物的線狀光譜與幾種元素的特征譜線進(jìn)行對(duì)照，b元素的譜線在該線狀譜中不存在，與礦物的線狀光譜不對(duì)應(yīng)的線說(shuō)明該礦物中缺少該元素，故選B。9．可見光的波長(zhǎng)范圍為400～700nm，根據(jù)巴耳末公式eq\f(1,λ)＝Req\f(1,22)－eq\f(1,n2)，當(dāng)n取何值時(shí)氫原子所發(fā)出的光用肉眼能直接觀察到？(R＝1.10×107m－1)解析：把波長(zhǎng)等于400nm，代入巴耳末公式可得，n≈6.7，把波長(zhǎng)等于700nm，代入巴耳末公式可得，n≈2.9，而n只能取整數(shù)，所以n＝3,4,5,6時(shí)氫原子發(fā)出的光用肉眼能直接觀察到。答案：3,4,5,6eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10．(多選)要得到鈉元素的特征譜線，下列做法正確的是()A．使固體鈉在空氣中燃燒B．將固體鈉高溫加熱成稀薄鈉蒸氣C．使熾熱固體發(fā)出的白光通過(guò)低溫鈉蒸氣D．使熾熱固體發(fā)出的白光通過(guò)高溫鈉蒸氣解析：選BC熾熱固體發(fā)出的是連續(xù)光譜，燃燒固體鈉不能得到特征譜線，A錯(cuò)誤；稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生線狀光譜，B正確；強(qiáng)烈的白光通過(guò)低溫鈉蒸氣時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被吸收產(chǎn)生鈉的吸收光譜，C正確，D錯(cuò)誤。11．巴耳末通過(guò)對(duì)氫原子光譜的研究總結(jié)出巴耳末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，式中n＝3,4，5，…。后人把可用該公式描述的譜線系稱為巴耳末系，氫原子光譜的巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光波的光子頻率為ν1，其次為ν2，則eq\f(ν1,ν2)為()A.eq\f(20,27)B.eq\f(27,20)C.eq\f(2,3)D.eq\f(3,2)解析：選A譜線的波長(zhǎng)滿足公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4,5，…)，當(dāng)n＝3時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))，當(dāng)n＝4時(shí)，波長(zhǎng)次之，eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,42)))，解得eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(27,20)，由c＝λν得eq\f(ν1,ν2)＝eq\f(λ2,λ1)＝eq\f(20,27)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。12．氫原子光譜巴耳末系是指氫原子從n＝3,4,5,6，…能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)發(fā)出的光子光譜線系，因瑞士數(shù)學(xué)教師巴耳末于1885年總結(jié)出其波長(zhǎng)公式(巴耳末公式)而得名。巴耳末公式為：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，其中λ為譜線波長(zhǎng)，R為里德伯常量，n為量子數(shù)。則氫原子光譜巴耳末系譜線最小波長(zhǎng)與最大波長(zhǎng)之比為()A.eq\f(2,9)B.eq\f(4,9)C.eq\f(5,9)D.eq\f(7,9)解析：選C由巴耳末公式知，最小波長(zhǎng)λ1滿足：eq\f(1,λ1)＝Req\f(1,22)(n取無(wú)窮大)，最大波長(zhǎng)λ2滿足：eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))(n＝3)，兩式相比得：eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(5,9)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。13．已知?dú)湓庸庾V中巴耳末系第一條譜線Hα的波長(zhǎng)為656.47nm(真空中的光速c＝3×108m/s)。(1)試推算里德伯常量的值；(2)利用巴耳末公式求其中第四條譜線的波長(zhǎng)。解析：(1)巴耳末系中第一條譜線對(duì)應(yīng)n＝3由eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))得R＝eq\f(36,5λ1)≈1.097×107m－1。(2)巴耳末系中第四