高中物理 第十八章 原子结构本章整合学案 新人教版选修35
最新【新步步高】-学年高二物理人教版选修3-5学案：第十八章-原子结构资料
章末整合一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”．2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转．例1关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是()A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子是“中空”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大答案BC解析 在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A 错，B 对；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C 对，D 错．二、对玻尔原子结构理解1．氢原子的能级对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同．原子各能级的关系为E n ＝E 1n 2 (n ＝1，2，3…) 对于氢原子而言，基态能级：E 1＝－13.6 eV2．氢原子的能级图氢原子的能级图如图1所示．图1例2 已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n 2 eV .(1)求电子在基态轨道上运动的动能； (2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线；(3)计算这几种光谱线中最短的波长．(静电力常量k ＝9×109 N ·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s ，真空中光速c ＝3.0×108 m/s)答案 见解析解析 (1)核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑引力提供向心力，则ke 2r 21＝m v 2r 1，又知E k ＝12m v 2， 故电子在基态轨道上运动的动能为：E k ＝ke 22r 1＝9×109×（1.6×10－19）22×0.528×10－10J ＝2.18×10－18 J ＝13.6 eV .(2)当n ＝1时，能级值为E 1＝－13.612 eV ＝－13.6 eV . 当n ＝2时，能级值为E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV . 当n ＝3时，能级值为E 3＝－13.632 eV ＝－1.51 eV .能发出的光谱线分别为3→2，2→1，3→1共3种，能级图如图所示．(3)由E 3向E 1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．h ν＝E 3－E 1，又知ν＝c λ，则有 λ＝hc E 3－E 1＝ 6.63×10－34×3.0×108[－1.51－（－13.6）]×1.6×10－19 m ＝1.03×10－7 m. 针对训练1 按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是( )A ．第m 个定态和第n 个定态的轨道半径r m 和r n 之比为：r m ∶r n ＝m 2∶n 2B ．第m 个定态和第n 个定态的能量E m 和E n 之比为：E m ∶E n ＝n 2∶m 2C ．电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是ν，则其发光频率也是νD ．若氢原子处于能量为E 的定态，则其发光频率为ν＝E h答案 AB解析 由氢原子核外电子轨道半径公式：r n ＝n 2r 1，轨道半径与量子数的平方成正比，所以r m ∶r n ＝m 2∶n 2，A 选项正确．氢原子的能量公式：E n ＝1n 2E 1可见氢原子的能量与量子数的平方成反比，所以E m ∶E n ＝n 2∶m 2，B 选项正确．根据玻尔的原子理论，只有核外电子发生能级跃迁时，才能发射某一频率的光，所以C 、D 选项不正确．三、原子的能级跃迁与电离1．能级跃迁包括辐射跃迁和吸收跃迁，可表示如下：高能级E m 发射光子hν＝E m －E n 吸收光子hν＝E m －E n 低能级E n2．当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV 时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．3．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动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两能级的能量差值(E ＝E m －E n )，均可使原子发生能级跃迁．例3 将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．(1)若要使n ＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？(2)若用波长为200 nm 的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s ，电子质量m e ＝9.1×10－31 kg)答案 (1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s解析 (1)n ＝2时，E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV 所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n ＝∞的轨道，n ＝∞时，E ∞＝0.所以，要使处于n ＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE ＝E ∞－E 2＝3.4 eVν＝ΔE h ＝3.4×1.6×10－196.63×10－34 Hz ＝8.21×1014 Hz (2)波长为200 nm 的紫外线一个光子所具有的能量E 0＝hν＝6.63×10－34×3×108200×10－9 J ＝9.945×10－19 J电离能ΔE ＝3.4×1.6×10－19 J ＝5.44×10－19 J由能量守恒hν－ΔE ＝12m v 2 代入数值解得v ＝9.95×105 m/s针对训练2 一个氢原子处于基态，用光子能量为15 eV 的电磁波去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大？答案 能 1.4 eV解析 氢原子从基态n ＝1处被完全电离至少吸收13.6 eV 的能量．所以15 eV 的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后还剩余动能E k ＝15 eV －13.6 eV ＝1.4 eV .。
新人教版学案：高中第十八章原子结构1电子的发现学案选修3-5(物理)
一、阴极射线1．阴极射线科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管阴极发射出的一种射线，叫做阴极射线．2．阴极射线的产生阴极射线是一种带负电的粒子流．英国物理学家汤姆孙使阴极射线在磁场和电场中产生偏转，来确定射线微粒的带电性质．3．阴极射线的特点(1)在真空中沿直线传播；(2)碰到物体可使物体发出荧光．电子的发现是与阴极射线的实验研究联系在一起的，而阴极射线的发现和研究是从真空放电现象开始的.1858年，德国物理学家普吕克在利用德国玻璃工盖斯勒发明的盖斯勒放电管研究气体放电时，发现对着阴极的管壁上出现了美丽的绿色荧光.1876年德国物理学家戈德斯坦证实这种绿色荧光是由阴极上所产生的某种射线射到玻璃上产生的，他把这种射线命名为“阴极射线”．“阴极射线”到底是什么？提示：带负电的粒子流(高速电子流)．这个问题曾引起了物理学界一场大争论．法国物理学家大多认为阴极射线是一种电磁波(以太波)，英国的物理学家则认为是一种带电粒子流，这一争论持续了二十年，促使许多物理学家进行了很多有意义的实验，推动了物理学的发展，这场争论最后由J.J.汤姆孙解决了，他用实验表明阴极射线就是带负电的粒子流．二、电子的发现1．汤姆孙的探究方法及结论 汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转判定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷． 汤姆孙用不同材料的阴极和不同的气体做实验，所得的比荷都是相同的，是氢离子比荷的近千倍． 汤姆孙直接测量了阴极射线粒子的电荷量，得到这种粒子的电荷量大小与氢离子电荷基本相同．后来把组成阴极射线的粒子称为电子． 2．汤姆孙的进一步研究汤姆孙的新发现：不论是阴极射线、β射线、光电效应中的光电流还是热离子发射效应中的离子流，它们都包含电子．结论：它是从原子中发射出来的，它的质量只比最轻原子的质量的两千分之一稍多一点，由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元．3．对电子的认识电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，是由密立根通过著名的“油滴实验”测出来的．密立根发现，电荷是量子化的，任何电荷只能是e 的整数倍．电子质量m ＝9.1×10－31kg ，质子的质量与电子的质量的比值：m pm e ＝1_836.这个丰富多彩的世界是由原子构成的．原子内部呈现的复杂的结构，不断地吸引着人们去探索．现在利用先进的手段已经能够“看到”或“拿起”一个原子，但在19世纪，实验手段和设备相当简陋，人类只能运用观测的现象推测原子内部的情景．汤姆孙在研究原子结构方面取得开拓性的成果．汤姆孙在当时是通过什么样的实验发现电子的呢？提示：汤姆孙是在研究气体放电产生阴极射线的实验中发现电子的．考点一对阴极射线的认识1．对阴极射线本质的认识——两种观点(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线的本质是一种电磁辐射．(2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线的本质是一种带电粒子流．2．阴极射线带电性质的判断方法阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电磁力对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响，其带电性质的判断方法如下：(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．【例1】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转先判断出直导线下方电流产生的磁场的方向，再由左手定则即可判断出阴极射线的偏转方向．【答案】D【解析】长直导线的电流方向向左，由安培定则可判定直导线下方所处磁场垂直纸面向外，由于电子从负极射出，根据左手定则可判定电子向上偏转，即阴极射线将向上偏转．总结提能本题综合考查了电流的磁场、左手定则以及阴极射线的产生和实质．(多选)关于阴极射线，下列说法正确的是( BD )A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象B．阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流C．阴极射线是组成物体的原子D．阴极射线沿直线传播，但在电场、磁场中偏转解析：阴极射线是原子受激发射出的电子；碰到荧光物质时，能使荧光物质发光；电子流在电场和磁场中会发生偏转．考点二带电粒子比荷的确定1．电荷量的量子化带电体所带电荷量具有量子化，即任何带电体所带电荷量只能是电子电荷量的整数倍，即q＝ne(n为自然数)．2．比荷(或电荷量)的测定根据电场、磁场对电子(带电粒子)的偏转测量比荷(或电荷量)，分以下两步：(1)让粒子通过正交的电磁场(如图)，让其做直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)得到粒子的运动速度v＝EB.(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场(如图)，保留磁场让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力即Bqv ＝mv 2r ，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r ，则由qvB ＝m v 2r 得q m ＝v Br ＝E B 2r .【例2】 在测阴极射线比荷的实验中，汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管，从C 出来的阴极射线经过A 、B 间的电场加速后，水平射入长度为L 的D 、E 平行板间，接着在荧光屏F 中心出现荧光斑．若在D 、E 间加上方向向下，场强为E 的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D 、E 电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B 的匀强磁场(图中未画)荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场．阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：(1)说明阴极射线的带电性；(2)说明图中磁场沿什么方向；(3)根据L 、E 、B 和θ，求出阴极射线的比荷．由阴极射线在电场和磁场中受到的电场力和洛伦兹力的方向判断电性和磁场方向，利用两力的平衡关系，及阴极射线在磁场中做匀速圆周运动列方程求解比荷．【答案】 (1)负电 (2)垂直纸面向里 (3)E sin θB 2L【解析】 (1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，即电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电．(2)根据题意知，在D 、E 区加上磁场时，阴极射线受到的洛伦兹力应向下，由左手定则可判断，磁场方向垂直纸面向里．(3)当射线在D 、E 间做匀速直线运动时有：qE ＝Bqv .当射线在D 、E 间的磁场中发生偏转时，有Bqv ＝mv 2r ，同时又有：L ＝r ·sin θ，如图．可得：q m ＝E sin θB 2L .总结提能 (1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可利用运动的分解、运动学公式、牛顿运动定律列出相应的关系．(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，要注意通过画轨迹示意图确定圆心位置，利用几何知识求其半径．(3)带电粒子通过互相垂直的匀强电磁场时，可使其做匀速直线运动，根据qE ＝qvB 可求其速度． 解决此类问题，要在熟练掌握各部分知识的基础上灵活解答．为了测定带电粒子的比荷q m，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则粒子恰好不偏离原来的方向，求q /m 为多少？答案：2Ed B 2L 2解析：设带电粒子以v 0跟电场垂直进入匀强电场，则d ＝12at 2＝12qE m (L v 0)2 ①此带电粒子垂直入射到正交的电磁场区域时不发生偏转，由平衡条件qE ＝qv 0B ，得v 0＝E B ② 由①②两式得qEL 22md ＝E 2B 2.解得q m ＝2EdB 2L2. 重难疑点辨析密立根油滴实验测量电子带的电荷量1．密立根实验的原理(1)如图所示，两块平行放置的水平金属板A 、B 与电源相连接，使A 板带正电，B 板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场E 中．(2)小油滴由于摩擦而带负电，调节A 、B 两板间的电压，可以使小油滴在两板之间静止或做匀速直线运动，忽略空气阻力，此时油滴所受的电场力和重力平衡，即mg ＝Eq ，则电荷的电荷量q ＝mgE .实验发现，q 一定是某个最小电荷量的整数倍，这个最小的电荷量就是电子的电荷量，即e ＝1.602 177 33×10－19 C.2．密立根实验更重要的发现电荷量是量子化的，即任何电荷的电荷量只能是元电荷e 的整数倍，并求得了元电荷即电子所带的电荷量e .【典例】 图中，在A 板上方用喷雾器将油滴喷出，若干油滴从板上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而带负电．已知A 、B 板间电压为U 、间距为d 时，油滴恰好静止．撤去电场后油滴徐徐下落，最后测出油滴以速度v 匀速运动，已知空气阻力正比于速度f ＝kv ，则油滴所带的电荷量q ＝________.某次实验得q 的测量值见下表(单位：10－19 C)： 6.41 8.01 9.65 11.23 12.83分析这些数据可知：【解析】 mg －Eq ＝0，mg －kv ＝0，解得q ＝kv E .油滴带的电荷量是1.6×10－19 C 的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19 C.【答案】 kvE 电荷的最小电荷量为1.6×10－19 C实际调节电压使油滴静止是很困难的，故实际测量需使油滴匀速运动，测出油滴匀速下降、上升的速度v 1、v 2，再求油滴带的电荷量．1．下面对阴极射线的认识正确的是( D )A ．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B ．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C ．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波D ．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析：阴极射线是由阴极直接发出的，A 错误；只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，B 错误，D 正确；可以穿透薄铝片的，可能是电磁波，也可能是更小的粒子，C 错误．2．(多选)关于电荷量，下列说法中正确的是( BCD )A．物体所带电荷量可以是任意值B．物体所带电荷量只能是某些值C．物体所带电荷量的最小值为1.6×10－19 CD．一个物体带1.6×10－9 C的正电荷，这是它失去了1.0×1010个电子的缘故解析：电荷量是量子化的，即物体的带电荷量只能是某一最小电荷量的整数倍，这一最小电荷量是1.6×10－19 C，A错误，B、C正确；物体带正电，是由于它失去了带负电的电子，D正确．3．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( A )A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C解析：任何带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19C，选项A中电荷量为元电荷的3/2倍，B中电荷量为元电荷的4倍，C中电荷量为元电荷的10倍，D中电荷量为元电荷的250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，所以只有选项A是不可能的．4．如图所示为电视机显像管的偏转线圈示意图，圆心黑点表示从电子枪垂直于纸面射出的电子，它的方向由纸内指向纸外，当偏转线圈通以图示方向的电流时，电子束应( D )A．向左偏转B．向下偏转C．向右偏转D．向上偏转解析：由安培定则可判定上、下螺旋管的N极都在右方，S极都在左方，考虑到电子带负电，用左手定则，不难判断出，电子受洛伦兹力的方向向上，即电子束向上偏转，故正确选项为D.5．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流．若在如图所示的阴极射线管中部加上竖直向上的匀强电场，阴极射线将向下(选填“外”“里”“上”或“下”)偏转；若使阴极射线不偏转，可在匀强电场区域再加一大小合适、方向垂直纸面向外(选填“外”或“里”)的匀强磁场．解析：阴极射线带负电，在竖直向上的匀强电场中受向下的库仑力作用，将向下偏转；要使阴极射线不偏转，应使其再受一竖直向上的洛伦兹力与库仑力平衡，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外．。
人教版高中物理选修3-5学案：第十八章学案1、2(1)(2)
人教版高中物理选修3-5学案：第十八章学案1、2(1)(2)2 原子的核式结构模型[学习目标] 1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，知道电子的电荷量和比荷.2.了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想，领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义.3.知道α粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象.4.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，能说出原子核的数量级．一、阴极射线电子的发现[导学探究](1)在图1所示的演示实验中，K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极．K 和A之间加上近万伏的高电压后，玻璃管壁上观察到什么现象？该现象说明了什么问题？图1答案玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光．(2)人们对阴极射线的本质的认识有两种观点，一种观点认为是电磁辐射，另一种观点认为是带电微粒，你认为应如何判断哪种观点正确？答案可以让阴极射线通过电场或磁场，若射线垂直于磁场方向通过磁场后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的．[知识梳理] 阴极射线及电子的发现(1)阴极射线科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管阴极发射出的一种射线，叫做阴极射线．(2)阴极射线的特点①在真空中沿直线传播；②碰到物体可使物体发出荧光．(3)电子的发现：汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转情况，证明了它的本质是带负电的粒子流并求出了其比荷．(4)密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷．电子电荷量一般取e＝1.6×10－19_C，电子质量me＝9.1×10－31_kg.[即学即用] 关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( )A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是X射线答案C 解析阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．二、α粒子散射实验[导学探究] (1)什么是α粒子？(2)α粒子散射实验装置由几部分组成？实验过程是怎样的？(3)α粒子散射实验的实验现象是怎样的？(4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？答案(1)α粒子(He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍．(2)实验装置：①α粒子源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能α粒子，带两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍．②金箔：特点是金原子的质量大，且易延展成很薄的箔．③放大镜：能绕金箔在水平面内转动．④荧光屏：荧光屏装在放大镜上．⑤整个实验过程在真空中进行．金箔很薄，α粒子很容易穿过．实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向．带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目．(3)α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.(4)α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射．[知识梳理] (1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中．(2)实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.(3)α粒子散射实验的结果用汤姆孙的“枣糕模型”无法解释．[即学即用] (多选)关于α粒子的散射实验，下列说法正确的是( )A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光E．α粒子穿过原子时，由于α粒子的质量比电子大得多，电子不可能使α粒子的运动方向发生明显的改变答案ABCE 解析对于D项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，故D错误；电子的质量很小，当和α粒子作用时，对α粒子运动的影响极其微小，E正确．三、原子的核式结构模型原子核的电荷与尺寸[导学探究] (1)原子中的原子核所带电荷量有何特点？答案原子核带正电，所带电荷量与核外电子所带的电荷量相等．(2)核式结构模型是如何解释α粒子散射实验结果的？答案①由于原子核很小，大多数α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响，几乎沿直线传播，不发生偏转．②只有极少数α粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转．[知识梳理] 对原子核式结构及原子核的认识(1)卢瑟福的核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动．(2)原子核的电荷与尺度[即学即用] (多选)关于原子核式结构理论，下列说法正确的是( )A．是通过天然放射性现象得出来的B．原子的中心有个核，叫做原子核C．原子的正电荷均匀分布在整个原子中D．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外旋转答案BD 解析原子的核式结构理论是在α粒子散射实验的基础上提出的，A错；原子所带的正电荷都集中在一个很小的核里面，不是均匀分布在原子中，C错，所以选B、D.一、对阴极射线的认识例1 (多选)下面对阴极射线的认识正确的是( ) A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C．阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线D．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析阴极射线是由阴极直接发出的，故A错误；只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，故B错误，D正确；阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线，C正确．答案CD归纳总结阴极射线的实质是带负电的电子流，电子在电场(或磁场)中运动时所受的电场力(或洛伦兹力)远大于其自身的重力，故研究阴极射线在电磁场中的运动时，除题目特别说明外，一般不考虑重力的影响．二、带电粒子比荷的测定例2 电子的比荷最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图2所示，两块水平放置的平行金属板上、下极板与电源正负极相接，上、下极板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而起电，油滴进入上极板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动，两金属板间距为d，不计空气阻力和浮力．(1)调节两板的电势差u，当u＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，求油滴所带的电荷量q为多少？(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u＝U时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动时，经过时间t运动到下极板，求此油滴的电荷量Q.解析(1)油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡，由平衡条件得：q＝m1g，得q＝m1g.(2)油滴加速下落，其所带电荷量为Q，因油滴带负电，则油滴所受的电场力方向向上，设此时的加速度的大小为a，由牛顿第二定律和运动学公式得：m2g－Q＝m2a，d＝at2，解得Q＝(g－)．答案(1) (2)(g－)归纳总结解决带电粒子在电场中运动的三个步骤(1)确定研究对象，并根据题意判断是否可以忽略带电粒子的重力．在本题中，油滴是个实物粒子，受重力较大，且题目中强调其在电场中能做匀速直线运动，不能忽略其重力；(2)对研究对象进行受力分析，必要时要画出力的示意图；(3)选用恰当的物理规律列方程求解．三、对α粒子散射实验的理解例3 如图3所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是( )A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，所以选项A、B 错误．α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确．答案C规律总结解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置中各部分的组成及作用．(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”α粒子的运动情况及原因．针对训练卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )答案D 解析α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金原子核，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确．四、原子的核式结构分析例4 (多选)下列对原子结构的认识中，正确的是( )A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外运动，库仑力提供向心力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m 解析卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级为10－10 m，原子直径是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，D错误．答案ABC归纳总结1．原子核在原子中体积非常小．原子直径的数量级是10－10m，原子核直径的数量级是10－15 m. 2．掌握原子核的组成及特点.1．(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现( )A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量答案AD解析阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确．由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，B错误．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误．在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，D正确．2．(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是( )A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷B．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子C．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的D．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 C答案ACD3．X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是下图中的( )答案D解析α粒子离金核越远其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项D正确．一、选择题(1～9为单选题，10为多选题)1．历史上第一个发现电子的科学家是( )A．贝可勒尔B．道尔顿C．伦琴D．汤姆孙答案D解析贝可勒尔发现了天然放射现象，道尔顿提出了原子论，伦琴发现了X射线，汤姆孙发现了电子．2．关于阴极射线，下列说法正确的是( )A．阴极射线就是很微弱的荧光B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C．阴极射线的比荷比氢原子的比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小答案C解析阴极射线是真空管中由阴极发出的电子流，故A、B错；阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子比荷大得多，故C正确，D错误．3．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图1所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( )图1B．平行于纸面向上A．平行于纸面向左D．垂直于纸面向里C．垂直于纸面向外答案C 解析由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，为使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C正确．4．阴极射线管中的高电压的作用是( )A．使管内气体电离B．使管内产生阴极射线C．使管内障碍物的电势升高D．使电子加速答案D5．α粒子散射实验中，使α粒子散射的原因是( )A．α粒子与原子核外电子碰撞B．α粒子与原子核发生接触碰撞C．α粒子发生明显衍射D．α粒子与原子核的库仑斥力的作用答案D 解析α粒子与原子核外的电子的作用是很微弱的，A错误．由于原子核的质量和电荷量很大，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子散射的原因是库仑斥力的作用，B、C错误，D正确．6．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为( )A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失的能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子答案C 解析在α粒子散射实验中，电子与α粒子存在相互作用，A错；电子质量只有α粒子的，电子与α粒子碰撞后，电子对α粒子的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可忽略不计，C正确，B、D错误．7．卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用α粒子轰击金箔，实验中发现α粒子( )A．全部穿过或发生很小偏转B．绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D．全部发生很大偏转答案B 解析卢瑟福的α粒子散射实验结果是绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项A错误．α粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，故选项B正确，C、D错误．8．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的轨迹，其中可能正确的是( )答案A 解析在α粒子散射实验中，α粒子十分接近原子核穿过时，受到很大的库仑力作用，偏转角度很大，可知只有A项正确．9．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重大发现．关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是( )A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．证明了原子中的电子只能在某些轨道上运动答案C 解析α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C正确，A、B错误．玻尔发现了电子轨道量子化，D错误．10．下列说法中正确的是( ) A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 CB．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过实验测出电子的比荷和电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量答案BD 解析电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确；测出比荷的值和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．二、非选择题11．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图2所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两极板间的电势差U，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d.则可求出小油滴的电荷量q＝________.图2答案mgdU解析由平衡条件得mg＝q，解得q＝. 12．电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的．他测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍．这个最小电荷量就是电子所带的电荷量．密立根实验的原理图如图3所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是 1.92×105 N/C，油滴半径是 1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电荷量．这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(g取9.8m/s2)图3答案8.02×10－19 C 5解析小油滴质量m＝ρV＝ρ·πr3①由题意知mg＝qE②由①②两式可得q＝ρ·4πr3g3E＝1.64×10－63×9.8,3×1.92×105) C≈8.02×10－19 Cq＝≈5e因此小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的5倍．。
物理人教版高中选修3 52012高二物理教案第18章原子结构人教版选修3 5
word整理版学习参考资料放射源金箔荧光屏显微镜ABC D第18章原子结构章末复习教案教学目标：1.巩固理解本章知识点；2.会利用本章知识及方法解决实际问题。
教学重点：1.理解和巩固本章知识点；2.掌握本章所涉及的物理方法；3.解决实际问题教学难点：利用本章知识及方法解决实际问题教学过程一．基础知识1、关于?粒子散射实验（英国物理学家卢瑟福完成，称做十大美丽实验之一）（1）?粒子散射实验的目的、设计及设计思想。
①目的：通过?粒子散射的情况获取关于原子结构方面的信息。
②设计：在真空的环境中，使放射性元素钋放射出的?粒子轰击金箔，然后透过显微镜观察用荧光屏接收到的?粒子，通过轰击前后?粒子运动情况的对比，来了解金原子的结构情况。
③设计思想：与某一个金原子发生作用前后的a粒子运动情况的差异，必然带有该金原子结构特征的烙印。
搞清这一设计思想，就不难理解卢瑟福为什么选择了金箔做靶子（利用金的良好的延展性，使每个?粒子在穿过金箔过程中尽可能只与某一个金原子发生作用）和为什么实验要在真空环境中进行（避免气体分子对?粒子的运动产生影响）。
（2）?粒子散射现象①绝大多数?粒子几乎不发生偏转；②少数?粒子则发生了较大的偏转；③极少数?粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°有的甚至几乎达到180°）。
（3）a粒子散射的简单解释①由于电子质量远远小于?粒子的质量（电子质量约为?粒子质量的１／7300），即使?粒子碰到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就象一颗飞行的子弹碰到尘埃一样，所以电子不可能使α粒子发生大角度散射。
而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的；②使?粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均均分布的，?粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，因而也不可能使?粒子发生大角度偏转，更不可能把?粒子反向弹回，这与?．word整理版学习参考资料粒子散射实验的结果相矛盾，从而否定了汤姆生的原子模型。
高二物理(选修3-5)第十八章“原子结构”导学案
【单元内容】第一节电子的发现第二节原子的核式结构模型第三节氢原子光谱第四节波尔的原子模型【学习目标】（1）了解电子的发现过程（2）理解解原子的核式结构模型（3）了解氢原子光谱（4）理解波尔的原子模型，理解原子的能级【重点】1．原子核式结构模型2．氢原子光谱3．原子的能级【难点】1．氢原子光谱2．原子的能级【自主预习】1、知识铺垫①物质是由原子组成的②原子的核式结构2、课文预习（仔细阅读课本，并填写）（1）．电子的发现：1897年，英国物理学家发现了电子，明确电子是原子的组成部分，揭开了研究原子结构的序幕．（2）．原子的核式结构模型(卢瑟福的ɑ粒子散射实验)在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在上，带负电的在核外空间绕核高速旋转．（3）稀薄气体放电所发出的光谱是的，它只发出几种确定频率的光，因此光谱线是的，这种分立的线状谱叫．形成的原因：不同原子的结构不同，能级不同，因此在辐射光子时，光子的不同．（4）.光谱分析：每种元素光谱中的谱线分布都与其他元素不同，因此我们可以通过对光谱的分析知道发光的是什么元素，利用光谱分析可以确定样品中的组成．（5）玻尔原子模型，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，电子绕核运动的轨道是的．（6）玻尔原子模型，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．这些不同的状态叫定态．在各个定态中，原子是的，不向外辐射能量．(7) 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，该光子的能量等于两个状态的，即hν＝.（8）．能级：在玻尔理论中，原子的各个可能状态对应的叫能级．能量最低的状态叫；其他能量状态叫激发态．（9）用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样．形象地把它称做电子云。
通过可以知道电子在原子核附近出现的概率．3、预习质疑（阅读课本当中有何疑惑，请提出问题写在下面）【课堂探究】问题1：汤姆孙在发现电子的过程中，主要依据了哪些实验现象？问题2：在卢瑟福做的 粒子散射实验当中，有什么令人惊奇的结果？卢瑟福是怎样依据实验结果得出著名的原子核式结构模型的？问题3：什么是线状谱？经典理论在解释原子光谱上遇到哪些困难啦？问题4：波尔原子理论的两个基本假设是什么？问题5：你能够使用氢原子能级图和波尔原子理论解释氢原子光谱吗？【例题精析】【例1】1．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有( )A．汤姆生发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的【例2】仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是( ) A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的【例3】氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )A．氢原子的能量增加B．氢原子的能量减少C．氢原子要吸收一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子【例4】汞原子的能级图如图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是( )A．可能大于或等于7.7 eVB．可能大于或等于8.8 eVC．一定等于7.7 eVD．包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种【例5】用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子，停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②hν3；③h(ν1＋ν2)；④h(ν1＋ν2＋ν3) 以上表示式中( )A．只有①③正确B．只有②正确C．只有②③正确 D．只有④正确【例6】（2009·四川）氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b，则( )A. 氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B. 氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线C. 在水中传播时，a光较b光的速度小D. 氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离。
高中物理,选修3---5,第十八章,《原子结构》,全章导学案,(附同步强化训练,与详细参考答案)汇总
高中物理选修3—5第十八章《原子结构》全章导学案汇总一.§§18.1《电子的发现》（附课后同步强化训练与详细参考答案）二.§§18.2 《原子的核式结构模型》（附课后同步强化训练与详细参考答案）三.§§18.3 《氢原子光谱》（附课后同步强化训练与详细参考答案）四.§§18.4 《波尔的原子模型》（附课后同步强化训练与详细参考答案）§§18.1 《电子的发现》导学案【教学目标】1．知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程。
2．知道电子是原子的组成部分。
3．知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系。
重点：电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系。
难点：阴极射线【自主预习】1.1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带________的粒子流并求出了这种粒子的________，后来汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的________，它的电荷量的大小与氢离子大致相同。
2．组成阴极射线的粒子被称为________。
电子是________的组成部分，是比原子更基本的物质单元。
3．电子电荷的精确测定是在1910年前后由________通过著名的________做出的。
电子电荷的值一般取做e＝________ C。
4．密立根实验更重要的发现是：电荷是________的，即任何带电体的电荷只能是e 的________。
5．质子质量与电子质量的比值为 m p/m e＝________。
6.阴极射线的产生1). 阴极射线由阴极射线管产生2)．阴极射线 :在两极间加有高压时，阴极会发生一种射线，这种射线称为阴极射线。
3)．阴极射线的特点:阴极射线能够使荧光物质发光。
4)．对阴极射线的本质的认识：19世纪后期的两种观点：(1)认为是电磁辐射，类似X射线；(2)是带电粒子。
7. 2.密立根的“油滴实验”1910年密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷现代值为e＝1.602 177 33(49)×10－19 C，有关计算中一般使用e＝1.6×10－19 C。
全国通用高中物理第十八章原子结构章末小结学案新人教版选修3-5(2021年整理)
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第十八章原子结构章末小结一、原子核式结构模型1．α粒子散射实验(1）实验装置：如下图所示。
(2)实验条件：金属箔是由重金属原子组成，很薄，厚度接近单原子的直径，全部设备装在真空环境中,因为α粒子很容易使气体电离，在空气中只能前进几厘米。
显微镜可在底盘上旋转,可在360°的范围内进行观察。
（3)实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进,少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90°,甚至被弹回。
α粒子的大角度散射现象无法用汤姆孙的原子模型解释,α粒子散射实验的结果揭示了：①原子内部绝大部分是空的；②原子内部有一个很小的“核”。
2．核式结构模型对α粒子散射实验的解释（1)因为原子核很小，原子的大部分空间是空的,大部分α粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力很小，运动几乎不受影响,因而大部分α粒子穿过金箔后,运动方向几乎不改变。
(2)只有少数α粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转.3．核式结构学说（1)核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核内，电子绕核运转。
（2)电子由离核近的轨道跃迁到离核远的轨道，能量增加，电势能增加，动能减少，受到的库仑力变小。
高中物理第十八章原子结构章末分层突破学案新人教版选修35
高中物理第十八章原子结构章末分层突破学案新人教版选修35[自我校对]①高速电子流②枣糕模型③绝大多数④偏转⑤极少数⑥几乎全部质量⑦高速旋转 ⑧1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3,4,5…) ⑨hν＝E m －E n⑩r n ＝n 2r 1⑪E n ＝E 1n2两个重要的物理思想方法1.模型法 人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有汤姆孙模型、卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型．图1812．假设法假设法是学习物理规律常用的方法，前边我们学过的安培分子电流假说，现在大家知道从物质微观结构来看是正确的，它就是核外电子绕核旋转所形成的电流．在当时的实验条件下是“假说”。
玻尔的假说是为解决核式结构模型的困惑而提出的，他的成功在于引入量子理论，局限性在于保留了轨道的概念，没有彻底脱离经典物理学框架．卢瑟福的α粒子散射实验说明了下列哪种情况( )A．原子内的正电荷全部集中在原子核里B．原子内的正电荷均匀分布在它的全部体积上C．原子内的正负电荷是一对一整齐排列的D．原子的几乎全部质量都集中在原子核里E．原子内部是十分“空旷”的【解析】卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转，这是原子中带正电部分作用的结果，由于大角度偏转的α粒子数极少，说明原子中绝大部分是空的，带正电部分的体积很小，带负电的电子绕核运动的向心力即是原子核对它的引力，而电子质量极小，故原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，选项A、D、E正确．【答案】ADE玻尔理论1.玻尔原子模型(1)量子化观点：电子的可能轨道半径、原子的能量、原子跃迁辐射或吸收光子的频率都只能是分立的、不连续的值．(2)对应关系：电子处于某一可能轨道对应原子的一种能量状态．(3)定态观点：电子在某一可能轨道上运动时，原子是不向外辐射电磁波的，轨道与能量是稳定的．(4)跃迁观点：能级跃迁时辐射或吸收光子的能量，hν＝E m－E n(m＞n)．(5)①原子吸收光子能量是有条件的，只有等于某两个能级差时才被吸收发生跃迁．②如果入射光的能量E≥13.6 eV，原子也能吸收光子，则原子电离．③用粒子碰撞的方法使原子能级跃迁时，粒子能量大于能级差即可．2．跃迁与光谱线原子处于基态时，原子是稳定的，但原子在吸收能量跃迁到激发态后，就不稳定了，这时就会向低能级定态跃迁，而跃迁到基态，有时是经多次跃迁再到基态．一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为：N＝C2n＝n n－1.2将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．(1)若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？(2)若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子质量m e＝9.1×10－31 kg)【解析】 (1)n ＝2时，E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV ，所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n ＝∞的轨道，n ＝∞时，E ∞＝0. 所以，要使处于n ＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE ＝E ∞－E 2＝3.4 eVν＝ΔE h ＝3.4×1.6×10－196.63×10－34 Hz≈8.21×1014 Hz (2)波长为200 nm 的紫外线一个光子所具有的能量E 0＝hν＝6.63×10－34×3×108200×10－9 J ＝9.945×10－19 J电离能ΔE ＝3.4×1.6×10－19 J ＝5.44×10－19 J由能量守恒hν－ΔE ＝12m e v 2 代入数值解得v ≈9.95×105m/s【答案】 (1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s1氢原子在某激发态的电离能大小等于该能级的能量值.2电子电离后若有多余的能量将以电子动能的形式存在.(教师用书独具)1．(2016·西安一中检测)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )A ．在实验中观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转角度超过90°，有的甚至被弹回B ．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的斥力使α粒子偏转，当α粒子接近电子时是电子的吸引力使之偏转C ．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分D ．实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和原子的全部质量E ．α粒子散射是估计核半径的最简单的方法【解析】 由α粒子散射实验结果知，A 正确；由于电子的质量远小于α粒子的质量，对α粒子的运动影响极小，使α粒子发生明显偏转的是原子核的斥力，B 错误；实验表明：原子具有核式结构，核极小，但含有全部的正电荷和几乎所有的质量，根据实验可以确定核半径的数量级CE正确，D错误．【答案】ACE2．(2016·保定一中检测)μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图182为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子，且频率依次增大，则E等于( )图182A．h(ν3－ν1) B．h(ν3＋ν1)C．hν3D．h(ν6－ν4)E．h(ν1＋ν2)【解析】μ氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明μ氢原子是从n＝4能级向低能级跃迁，则吸收的光子的能量为ΔE＝E4－E2.【答案】CDE3．(2016·青岛二中检测)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( ) A．用12.09 eV的光子照射B．用13 eV的光子照射C．用14 eV的光子照射D．用13 eV的电子碰撞E．用10.0 eV的电子碰撞【解析】由跃迁条件知氢原子受激发跃迁时只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子．根据氢原子能级图不难算出12.09 eV刚好为氢原子n＝1和n＝3的两能级差，而13 eV则不是氢原子基态和任一激发态的能级之差，因此氢原子只能吸收前者而不能吸收后者；对于14 eV的光子则足以使氢原子电离，电离后的自由电子还具有0.4 eV的动能．至于13 eV的电子碰撞，它的能量可以部分被氢原子吸收而使氢原子激发，而10.0 eV的能量小于n ＝1和n＝2的两能级差．综上所述，选项A、C、D正确．【答案】ACD4．(2016·大连一中检测)欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是( )A ．用13.6 eV 的光子照射B ．用15 eV 的光子照射C ．用13.6 eV 的电子碰撞D ．用15 eV 的电子碰撞E ．用13.0 eV 的电子碰撞【解析】 基态氢原子的电离能为13.6 eV ，则13.6 eV 的光子被吸收，氢原子刚好电离，同理15 eV 的光子和15 eV 的电子碰撞均可供氢原子电离。
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第十八章原子结构
本章整合
知识网络
专题归纳
专题一原子核式结构模型
1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来。
3．三个原子模型的对比：
续表
说明：认识原子结构的线索：气体放电的研究→阴极射线→发现电子→汤姆孙的“枣
糕”模型α−−−−−
→粒子散射实验瑟福核式结构模型−−−−−−→氢原子光谱的研究
玻尔模型。
【例题1】 在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是
( ) A ．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B ．正电荷在原子内是均匀分布的
C ．原子中存在着带负电的电子
D ．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
解析：卢瑟福α粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是α粒子发生了较大角度的偏转，这是由于α粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，选项A 正确，选项B 错误；α粒子能接近原子核的机会很小，大多数α粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变。
选项C 、D 的说法没错，但与题意不符。
答案：A
专题二 氢原子的能级、能级公式
1．氢原子的能级和轨道半径
氢原子的能级公式：E n ＝2
1n E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，E 1＝－13.6 eV 。
氢原子的半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，r 1
＝0.53×10－10 m 。
2．氢原子的能级图，如图
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态。
(2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表
示氢原子的能级。
(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小。
(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝E m－E n。
警示原子跃迁条件hν＝E m－E n只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。
对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量E≥13.6 eV，原子就能吸收。
对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级差即可。
原子跃迁发生的光谱线条数N＝C2
n ＝
(1)
2
n n
，是一群氢原子，而不是一个，因为某
一个氢原子有固定的跃迁路径。
【例题2】欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是( )
A．用10.2 eV的光子照射
B．用11 eV的光子照射
C．用14 eV的光子照射
D．用10 eV的光子照射
解析：由氢原子能级图可求得E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即10.2 eV 是第二能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收10.2 eV的光子后将跃迁到第一激发态，可使处于基态的氢原子激发，A项正确；E m－E1≠11 eV、E m－E1≠10 eV，即不满足玻尔理论关于跃迁的条件，B、D项错误；要使处于基态的氢原子电离，照射光的能量须不小于13.6 eV，而14 eV>13.6 eV，故用14 eV的光子照射可使基态的氢原子电离，C项正确。
答案：AC。