2023版新教材高考物理一轮复习 第十五章 原子结构和波粒二象性 原子核 第2讲 原子结构学生用书.docx

1、第2讲原子结构【必备知识自主排查】一、原子结构1电子的发现：英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了_，提出了原子的“枣糕模型”2原子的核式结构：(1)19091911年，英国物理学家_进行了粒子散射实验，实验装置如图所示.1911年提出了核式结构模型(2)粒子散射实验的结果：_粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有_粒子发生了大角度偏转，_偏转角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图所示原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部_，电子在正电体的外面运动二、氢原子光谱1光谱：用光栅或棱镜可以把物质发出的光按波长(频率)展开，获得光的_(频率)和强度分

2、布的记录，即光谱2光谱分类3氢原子光谱的实验规律巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1R(1221n2)(n3，4，5，R是里德伯常量，R1.10107 m1).4光谱分析由于每种原子都有自己的_，因此可以用光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义三、氢原子的能级、能级公式1玻尔原子模型：(1)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是_的，不向外辐射能量(2)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要_或_一定频率的光子

3、，光子的能量等于两个状态的_，即h_(mn).(3)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应原子的定态是不连续的，因此电子绕核运动的可能轨道是_的2几个名词解释：(1)能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的_叫能级，各能级的能量是电子动能与电势能之和，电子的电势能是负值其绝对值是动能的2倍(2)基态和激发态：原子能量_的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态(3)量子数：现代物理学认为原子的可能状态是_的，各状态可用正整数1，2，3，表示，叫作量子数，一般用n表示3氢原子的能量和能级跃迁(1)氢原子的能极

4、图：如图所示(2)能级和半径公式：氢原子的能级公式：En_(n1，2，3，)，其中E1为基态能量，E1_氢原子核外电子的轨道半径公式：rnn2r1(n1，2，3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r10.531010 m【科学情境】1.丹麦物理学家玻尔在1913年把微观世界中物理量取分立值的观念用到原子系统，提出了自己的原子结构假说(1)氢原子光谱是由不连续的亮线组成的()(2)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱()(3)按照玻尔理论，核外电子均匀地分布在各个不连续的轨道上()(4)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁()(5)氢原子可以吸收任何能量的光子而发生跃

5、迁()【教材拓展】2.人教版选择性必修第三册P81图4.33卢瑟福进行的粒子散射实验现象表明()A在原子的中心有一个很小的核B原子核具有复杂结构C原子核集中了原子所有的质量D核外电子在绕核旋转3人教版选择性必修第三册P98B组第2题改编大量氢原子处于n1、2、3、4、5的五个状态，处于较高能级的原子可以向任意一个较低能级跃迁这时我们可以观测到几种频率的光(包括不可见光)？最小的频率是多少(最小频率保留两位有效数字)?【关键能力分层突破】考点一原子的核式结构模型(1)粒子散射实验装置(2)原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空

6、间绕核旋转【跟进训练】1.如图是卢瑟福的粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点下列说法正确的是()A该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D绝大多数的粒子发生大角度偏转2卢瑟福指导他的助手进行的粒子散射实验所用仪器的示意图如图所示放射源发射的粒子打在金箔上，通过显微镜观察散射的粒子实验发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来方向前进，但少数粒子发生了大角度偏转，极少数的角度甚至大于90，于是，卢瑟福大

7、胆猜想 ()A原子半径的数量级是1010 mB原子核内存在质子和中子C原子内部有体积很小、质量很大的核D造成粒子偏转的主要原因是它受到了原子中电子的作用考点二玻尔理论和氢原子能级跃迁1定态间的跃迁满足能级差(1)从低能级(n) 跃迁高能级(m)吸收能量hEmEn(2)从高能级(m) 跃迁低能级(n)放出能量hEmEn.2电离电离态与电离能电离态：n，E0基态电离态：E吸0(13.6 eV)13.6 eV.激发态电离态：E吸0En|En|若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能3谱线条数的确定方法：(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1).(2)一群氢原子跃迁发出可

8、能的光谱线条数的两种求解方法用数学中的组合知识求解：NCn2nn12.利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加例 2022永州一模如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，受到激发后的氢原子只辐射大量处于基态的氢原子，受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光a、b、c，频率abc，下列说法正确的是()A照射氢原子的光子能量为12.75 eVB从n3能级跃迁到n2能级辐射出的光频率为aC从n3能级跃迁到n1能级辐射出的光频率为cD光a能使逸出功为10.2 eV的某金属发生光电效应解题心得【跟进训练】3.下列四幅图涉及不同的物理知识，其

9、中说法正确的是()A图甲：光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B图乙：铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变，形成链式反应C图丙：氢原子能级是分立的，但原子发射光子的频率是连续的D图丁：卢瑟福通过粒子散射实验，提出原子核均匀分布在原子内的结构模型4如图甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图已知谱线b是氢原子从n5能级直接跃迁到n2能级时发出的光谱线，则谱线a可能是氢原子()A从n2的能级跃迁到n1的能级时发出的光谱线B从n3的能级直接跃迁到n1的能级时发出的光谱线C从n4的能级直接跃迁到n1的能级时发出的光谱线D从n4的能级直接跃迁到n2的能级时发出的光谱线第2讲原子结构必备

10、知识自主排查一、1电子2(1)卢瑟福(2)绝大多数少数极少数质量二、1波长4特征谱线三、1(1)量子化稳定(2)吸收放出能级差EmEn(3)不连续2(1)能量值(2)最低(3)不连续3(2)E1n213.6 eV科学情境1答案：(1)(2)(3)(4)(5)教材拓展2解析：汤姆孙发现了电子，标志着原子结构研究的开始，卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子的核式结构，而天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，故B错误；为了解释粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故A正确，C错误，实验现象不能说明电子的运动规律，

11、故D错误答案：A3解析：大量处于第5能级的氢原子辐射光子频率的种类为10种；从第5能级跃迁到第4能级辐射光子的频率最小，由EnE1n2，E5E4h，联立得7.41013 Hz.答案：107.41013 Hz关键能力分层突破1解析：卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，选项B错误；电子质量太小，对粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，选项D错误答案：A2解析：原子半径的数量级是通过油膜法测出来的，故A错误；卢瑟福用粒子轰击氮核，证实了在原子核内存在质子，查德威克发现的中子

12、，故B错误；从绝大多数粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，说明原子的中心有一个体积很小的核；从极少数粒子发生了大角度的偏转，说明原子中心的核带有原子的全部正电和绝大部分质量，故C正确；造成粒子偏转的主要原因是它受到了原子中心正电荷的作用，故D错误故选C.答案：C例解析：根据公式Cn23，可知，n3，因此受到激发后的氢原子处于第n3能级；根据氢原子由n3跃迁到n1产生的光子能量与从n1跃迁到n3所吸收的光子能量相等可知，照射氢原子的光子能量为：E31E3E11.51eV(13.6 eV)12.09 eV，故A错误；频率大小关系为abc，从n3跃迁到n2辐射出的能量最小，即其

13、对应的光频率为c，故B错误；氢原子由n3跃迁到n1产生的光的能量最大，辐射出的光频率为a，故C错误；氢原子由n3跃迁到n1产生的光的能量为12.09 eV，依据光电效应方程，所以能使逸出功为10.2 eV的金属发生光电效应，故D正确答案：D3解析：图甲的光电效应中，由爱因斯坦的光电效应方程可知EkhW0，说明光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比，选项A错误；图乙中，铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变，形成链式反应，选项B正确；图丙中，氢原子能级是分立的，原子发射光子的频率也是不连续的，选项C错误；图丁中，卢瑟福通过粒子散射实验，提出的是原子的核式结构模型，选项D错误答案：B4解析：由谱线a的光子的波长大于谱线b的光子的波长，可知谱线a的光子频率小于谱线b的光子频率，所以谱线a的光子能量小于n5和n2间的能级差，选项D正确，选项A、B、C错误答案：D