最新[原创]年《南方新高考·高考总复习》物理-专题十三-第4讲-原子结构和原子核[配套课件]ppt课

最新整理高三物理20 高考物理基础知识归纳:原子结构第1课时原子结构基础知识归纳1.电子的发现和汤姆孙的原子模型电子的发现：1897年英国物理学家汤姆孙，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子.使人们认识到原子有复杂结构，揭开了研究原子的序幕.汤姆孙的“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里.2.卢瑟福的核式结构模型(1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°.(3)核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核空间里绕着核旋转.原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的.电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力.(4)从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15～10－14m，原子大小的数量级为10－10m.3.氢原子光谱(1)光谱分为两类，一类称为线光谱，另一类称为连续光谱；(2)各种原子的发射光谱都是线状光谱，都只能发出几种特定频率的光，不同原子的发光频率是不同的，因此线状光谱称为原子的特征谱线，对光谱线进行分析，就可以确定发光物质，这种方法称为光谱分析.(3)氢原子光谱可见光谱线波长可以用公式：表示，式中R称为里德伯常量，R＝1.1×107m－1.4.玻尔的原子模型(1)原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出三个假设：①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态.②跃迁假设：原子从一个定态(设能量为E2)跃迁到另一定态(设能量为E1)时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E2－E1.③轨道量子化假设：原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应.原子的能量不连续，因而电子可能轨道的分布也是不连续的.(2)玻尔的氢原子模型①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运动时原子的能量.氢原子中电子在第n条可能轨道上运动时，氢原子的能量En和电子轨道半径rn分别为En＝、rn＝n2r1(n＝1、2、3…).其中E1、r1为离核最近的第一条轨道(即n＝1)的氢原子能量和轨道半径.即E1＝－13.6eV，r1＝0.53×10－10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算).②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级.按能量的大小用图象表示出来即能级图.其中n＝1的定态称为基态，n＝2以上的定态，称为激发态.5.原子核结构(1)汤姆孙发现电子，说明原子不是最小的微粒；卢瑟福α粒子散射实验，说明原子里存在一个很小的原子核；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，获得质子，说明原子核也不是最小的微粒.(2)原子核是由质子和中子组成的；质子和中子统称为核子，原子核的核电荷数等于质子数，等于原子的核外电子数；原子核的质量数等于原子核内的核子数.(3)质子数相同而中子数不同的原子核互称同位素，原子的化学性质决定于原子的核外电子数；同位素具有相同的质子数，相同的核外电子数，因而具有相同的化学性质.重点难点突破一、为什么用α粒子散射实验研究原子结构原子结构无法直接观察到，要用高速粒子进行轰击，根据粒子的散射情况分析判断原子的结构，而α粒子有足够的能量，可以穿过原子，并且利用荧光作用可观察α粒子的散射情况，所以选取α粒子进行散射实验.二、氢原子怎样吸收能量由低能级向高能级跃迁此类问题可分为三种情况：1.光子照射氢原子，当光子的能量小于电离能时，只能满足光子的能量为两定态间能级差时才能被吸收.2.光子照射氢原子，当光子的能量大于电离能时，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用来使电子电离，另一部分可用来增加电子离开核的吸引后的动能.3.当粒子与原子碰撞(如电子与氢原子碰撞)时，由于粒子的动能可全部或部分被氢原子吸收，故只要入射粒子的动能大于或等于原子两能级的能量差，就可以使原子受激发而向高能级跃迁.典例精析1.α粒子散射实验与核式结构模型例1卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出()A.原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分D.原子核是由质子和中子组成的[高考资源网KS5U ]解析卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，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，叫做原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动，由此可知，A 选项正确.答案A思维提升(1)关键是利用α粒子散射实验的结果进行分析.(2)尽管B、C、D正确，但实验结果不能说明它们，故不选B、C、D.[Ks5u]拓展1在卢瑟福的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)[高考资源网]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.正电荷在原子中是均匀分布的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α粒子带正电，其质量约是电子质量的7300倍.α粒子碰到金原子内的电子，就像飞行中的子弹碰到尘埃一样，其运动方向不会发生明显的改变.若正电荷在原子内均匀分布，α粒子穿过原子时，它受到的两侧正电荷斥力有相当大一部分互相抵消，使α粒子偏转的力也不会很大.根据少数α粒子发生大角度偏转的现象，只能认为原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，入射的α粒子中，只有少数α粒子有机会很接近核，受到很大的斥力而发生大角度偏转.所以正确选项是A.2.氢原子的能级跃迁例2假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数是处在该激发态能级上的原子总数的.现在1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是()A.2200个B.2000个C.1200个D.2400个解析如图所示，各能级间跃迁的原子个数及处于各能级的原子个数分别为n＝4到n＝3N1＝1200×＝400n＝3能级的原子个数为400个.n＝4到n＝2N2＝1200×＝400n＝3到n＝2N3＝400×＝200n＝2能级的原子个数为600个.n＝4到n＝1N4＝1200×＝400n＝3到n＝1N5＝400×＝200n＝2到n＝1N6＝600所以发出的光子总数为N＝N1＋N2＋…＋N6＝2200答案A思维提升(1)原子从低能级向高能级跃迁吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hυ＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hυ大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收.(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差.(3)当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能.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＝.拓展2氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV.下列说法错误的是(D)A.处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B.大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光易错门诊3.氢原子的能量例3氢原子基态的轨道半径为0.528×10－14m，量子数为n的能级的能量为E＝－eV.(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；[高考资源网KS5U ](2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态.画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长.(其中静电力常量k＝9.0×109N m2/C2，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克恒量h＝6.63×10－34J s，真空中光速c＝3.0×108m/s)错解(1)电子在基态轨道中运动时量子数n＝1，其动能为En＝－＝－＝－13.6eV由于动能不为负值，所以Ek＝|En|＝13.6eV(2)作能级图如图，可能发出两条光谱线.(3)由于能级差最小的两能级间跃迁产生的光谱线波长最短，所以(E3－E2)时所产生的光谱线为所求，其中E2＝－eV＝－3.4eVE3＝－eV＝－1.51eV由hν＝E3－E2及λ＝所以λ＝=m＝6.62×10－7m错因(1)动能的计算错误主要是不理解能级的能量值的物理意义，因而把电子在基态轨道上运动时的动能与n＝1时的能级的能量值等同起来.电子在轨道上的能量E，它包括电势能Ep和动能Ek.计算表明Ep＝－2Ek，所以E＝Ek＋Ep ＝－Ek，Ek＝－E＝13.6eV.虽然错解中解出的数值正确，但概念的理解是错误的.(2)错解中把电子的发射光谱图画成了吸收光谱图.(3)不少学生把能级图上表示能级间能量差的长度线看成与谱线波长成正比了.正解(1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有所以Ek＝J＝2.18×10－18J＝13.6eV(2)当氢原子从量子数n＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示.(3)波长最短的一条光谱线对应的能级差应为最大，应是从量子数为3的能级跃迁到量子数为1的能级所发出的光谱线.E3－E1＝hυυ＝λ＝＝1.65×10－7m思维提升正确理解能级、能级图的物理意义是避免出错的关键.。

高考物理新近代物理知识点之原子结构解析(4)一、选择题1．子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核的物理研究中有很重要作用，如图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能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为....和的光，且依次增大，则E等于（）A． B． C． D．2．一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（）A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少3．关于近代物理，下列说法正确的是（）A．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短B．α粒子散射实验证明了原子的核式结构C．α、β、γ射线比较，α射线的穿透能力最强D．光电效应现象揭示了光的波动性4．下列说法正确的是（）A．“光电效应”现象表明光具有波动性B．电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒C．天然放射现象表明原子可以再分D．卢瑟福根据“ 粒子散射”实验建立原子结构“枣糕模型”5．下列说法正确的是（）A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构B．一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定D．在核反应中，质量数和电荷数都守恒6．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7．氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是A．当氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级时，需要吸收0. 89eV的能量B．处于n=2能级的氢原子可以被能量为2eV的电子碰撞而向高能级跃迁C．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出6 种不同頻率的光子D．n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射出电磁波的波长比n=3能级的氢原子跃迁到n=2能级时辐射出电磁波的波长短8．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2. 49 eV的金属钠，下列说法正确的是（）A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11. 11 eVD．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9. 60 eV9．我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是A．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象B．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念D．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性10．氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，图中①②③三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列 A、B、C、D 光谱图中，与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是下图中的（图中下方的数值和短线是波长的标尺）A．B．C．D．11．关于科学家在电磁学中的贡献，下列说法符合历史事实的是（）A．库伦测出了元电荷e的数值B．安培提出了电场线和磁感线的概念C．奥斯特首先发现了电流的磁效应D．洛伦兹提出了分子电流假说12．氢原子能级图的一部分如图所示，A、B、C分别表示原子在三种跃迁过程中辐射出的光子．其中E A表示原子从n=3能级向n=2能级跃迁的能量，E B表示原子从n=2能级向n=1能级跃迁的能量，E C表示原子从n=3能级向n=1能级跃迁的能量，则下述关系中正确的是A．E A < E B < E CB．E A < E C < E BC．E C < E B < E AD．E B <E A < E C13．卢瑟福利用 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A ．B ．C ．D ．14．图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱．已知谱线a 是氢原子从n =4的能级跃迁到n =2能级时的辐射光，则谱线b 可能是氢原子（ ）时的辐射光A ．从5n =的能级跃迁到3n =的能级B ．从4n =的能级跃迁到3n =的能级C ．从5n =的能级跃迁到2n =的能级D ．从3n =的能级跃迁到2n =的能级15．关于下列四幅图说法不正确的是（ ）A ．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径可以是任意的B ．光电效应实验说明了光具有粒子性C ．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性D．发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在很小空间范围16．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17．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有A．汤姆孙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．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释光谱的分立特征和原子的稳定性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18．十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，关于以下4幅图中涉及物理知识说法正确的是A．图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念B．强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实。

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第4讲原子结构和原子核一、单项选择题1．（2016年上海卷）卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在( ）A．电子 B．中子C．质子 D．原子核2．(2016年上海卷)放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了（)A．1位 B．2位 C．3位 D．4位3．下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是( ）A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.210 83Bi的半衰期是5天，100克210 83Bi经过10天后还剩下50克二、多项选择题4．(2014年广东佛山质检）已知金属钙的逸出功为2。

7 eV，氢原子的能级图如图K11.4­1所示．一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，下列说法中正确的是( ）图K11.4。

1A．氢原子最多可能辐射4种频率的光子B．氢原子最多可能辐射6种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．辐射的光子中有些光子能使钙发生光电效应E．处于基态的氢原子能够吸收能量为11 eV的光子向高能级跃迁5．关于原子核的结合能，下列说法正确的是( ）A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．铯原子核（错误!Cs)的结合能小于铅原子核（错误!Pb）的结合能C．比结合能越大，原子核越不稳定D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能6．以下说法正确的是（)A．当氢原子从n＝3的状态跃迁到n＝1的状态时,要吸收光子B．蓝光照射到某金属板表面时能够产生光电效应,则换用强度较低的紫光照射不可以发生光电效应现象C．原子序数大于83的原子核都具有放射性D．核反应：错误!U＋错误!n→错误!Ba＋错误!Kr＋a X中X为中子，a＝3E．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加17．（2014年广东揭阳一中摸底)氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是（）A．核反应方程为错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!nB．这是一个裂变反应C．核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3D．核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4E．核反应过程中释放的核能ΔE＝（m1＋m2－m3－m4）c28．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有( )A．错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n是核聚变反应B．错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n是β衰变C．错误!U＋错误!n→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n是核裂变反应D．错误!U＋错误!n→错误!Xe＋错误!Sr＋2错误!n是α衰变9．氢原子能级如图K11。