2016-2017学年高中物理第十八章原子结构章末复习总结18新人教版选修3-5

章末小结与测评原子结构⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧原子核式结构模型⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧电子的 发现⎩⎨⎧阴极射线：高速电子流汤姆孙发现电子：揭示原子有复杂结构α粒子散 射实验⎩⎪⎨⎪⎧绝大多数α粒子不改变运动方向少数α粒子发生偏转极少数α粒子发生大角度偏转，甚至被反弹原子的核 式结构⎩⎪⎨⎪⎧原子核：集中了全部正电荷和几乎全部质量电子：绕原子核高速旋转内部相当空旷成功解释了α粒子散射实验，不能解释氢原子光谱 原子结构⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 玻尔的原子模型⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧两个基本假设⎩⎪⎨⎪⎧定态假设和轨道量子化频率条件：能级跃迁(hν＝E m －E n )成功解释了氢原子光谱⎩⎨⎧氢原子能量量子化：E n ＝1n 2E 1，n ＝1，2，3，…发射光谱：hν＝E m －E n (m >n )吸收光谱：hν＝E m －E n (m <n )局限性：不能解释复杂原子的光谱1．α粒子散射实验结果及由此建立的学说(1)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；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏角超过90°，有的甚至达到180°。

(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。

2．该部分主要考查对α粒子散射实验的理解与记忆及对实验结果的分析。

[典例1](多选)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，说明原子内部是“空旷”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的粒子质量和电荷量比α粒子大得多但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[解析]选BC在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明大多数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α粒子发生大角度偏转，说明受到金原子核明显力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。

第十八章原子结构章末总结原子结构Error!一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．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；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至被弹回，偏转角达到180°.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．3．原子核的组成与尺度(1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核中的质子数．(2)原子核的大小：实验确定的原子核半径的数量级为10－15 m，而原子的半径的数量级是10－10 m．因而原子内部十分“空旷”．例1(多选)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，使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，说明原子内大部分空间是空的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，说明这些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α粒子发生大角度偏转，说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明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粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错．二、玻尔氢原子理论1．氢原子的半径公式r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10 m.2．氢原子的能级公式1氢原子的能级公式：E n＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，E1＝－13.6 eV.n23．氢原子的能级图(如图1所示)图1(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.例2如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图2A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量答案 A解析氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子．E m－E n＝hν，能级差值越大，辐射光子的频率越大，波长越短，E4－E3＜E3－E2，所以A项正确；辐射出的电磁波速度一样大，B项错误；处在不同能级时，核外电子出现的概率不一样，能级越低，概率越大，C项错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时氢原子一定放出能量，而不是氢原子核，故D错误．例3(多选)如图3所示是氢原子能级示意图的一部分，则下列说法正确的是()图3A．用波长为600 nm的X射线照射，可以使稳定的氢原子电离B．用能量是10.2 eV的光子可以激发处于基态的氢原子C．用能量是2.5 eV的光子入射，可以使基态的氢原子激发D．用能量是11.0 eV 的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发答案BD解析“稳定的氢原子”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必须大于或等于c13.6 eV，而波长为600 nm的X射线的能量为E＝h＝ 6.63×10－34×λ3 × 108600 × 10－9 × 1.6 × 10－19eV≈2.07eV<13.6 eV，A错误．因ΔE＝E2－E1＝(－3.4 eV)－(－13.6 e V)＝10.2 e V，故10.2 e V的光子可以使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确；2.5 eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差，因此不能使氢原子发生跃迁，C错误；外来电子可以将10.2 e V的能量传递给氢原子，使它激发，外来电子还剩余11.0 e V－10.2 e V＝0.8 eV的能量，D正确．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子：(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收．不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题；(2)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部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差(E＝E m－E n)，就可使原子发生能级跃迁．1．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，下列说法正确的是()A．动能最小B．电势能最小C．α粒子和金原子核组成的系统的能量最小D．加速度最小答案 A解析在α粒子散射实验中，当α粒子接近金原子核时，金原子核对α粒子的作用力是斥力，对α粒子做负功，电势能增加，动能减小，当α粒子离金原子核最近时，它们之间的库仑力最大，α粒子的动能最小．由于受到的金原子核外电子的作用相对较小，与金原子核对α粒子的库仑力相比，可以忽略，因此只有库仑力做功，所以机械能和电势能整体上是守恒的，故系统的能量可以认为不变．综上所述，正确选项应为A.2．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是()A．说明了质子的存在B．说明了原子核是由质子和中子组成的C．说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．说明了正电荷均匀分布答案 C解析α粒子散射实验否定了汤姆孙的枣糕式模型，即否定了正电荷均匀分布，D项错误；α粒子的大角度散射，说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核里．3．(多选)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的光子照射答案AC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n＝2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≠11eV、E m－E1≠10eV，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．4．如图4所示为氢原子能级的示意图．现有大量处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是()图4A．最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属箔能发生光电效应答案 D解析从n＝4的激发态跃迁到基态的能级差最大，即辐射出的光子能量最大，频率最大，对应波长最小，是最不容易发生衍射现象的，A错误；从n＝4的激发态跃迁到n＝3的激发态的能级差最小，辐射出的光子的频率最小，B错误；可辐射出的光子频率的种类数为C24＝6种，C 错误；从n＝2的激发态跃迁到基态时，辐射出光子的能量ΔE＝E2－E1＞6.34 eV，因而可以使逸出功为6.34 eV的金属箔发生光电效应，D正确．。

第十八章原子结构1．[2014·山东高考]氢原子能级如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm。

以下判断正确的是________。

(填正确答案标号)A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级解析：由氢原子能级图可知氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级的能级差大于从n＝3跃迁到n＝2的能级的能级差，根据|En－Em|＝hν和ν＝cλ可知，|En－Em|＝hcλ，选项A错误；同理从n＝1跃迁到n＝2的能级需要的光子能量大约为从n＝3跃迁到n＝2的能级差的五倍左右，对应光子波长应为从n＝3跃迁到n＝2的能级辐射光波长的五分之一左右，选项B 错误；氢原子从n＝3跃迁到n＝1的能级的能级差最多有三种情况，即对应最多有三种频率的光谱线，选项C正确；氢原子在不同能级间跃迁必须满足|En－Em|＝h cλ，选项D正确。

答案：CD2．[2014·浙江高考]玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为________ Hz的光子。

用该频率的光照射逸出功为2.25 eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为________ eV。

(电子电荷量e＝1.60×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)解析：本题考查能级、光电效应方程等知识。

由跃迁条件可知hν＝E4－E2＝(3.40－0.85) eV＝4.08×10－19J，解得辐射出的光子的频率为6.2×1014Hz，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W，计算可得产生电子的最大初动能为0.3 eV。

第十八章原子结构18.1 电子的发现一、阴极射线1.辉光放电现象(1)放电管中若有稀薄气体,在放电管两极加上高电压可看到辉光放电现象。

但若管内气体非常稀薄即接近真空时,不能使气体电离发光,辉光放电现象消失。

(2)辉光放电的应用:如利用其发光效应制成的霓虹灯、日光灯,以及利用其正常辉光放电的电压稳定效应制成的氖稳压管。

2.阴极射线的产生在研究0.1Pa气压以下的气体导电的玻璃管内有阴、阳两极,当两极间加一定电压时,阴极便发出一种射线,这种射线能使玻璃管壁发出荧光,称为阴极射线。

在稀薄气体的辉光放电实验中,若不断地抽出管中的气体,当管中的气压降到0.1Pa的时候,管内已接近真空,不能使气体电离发光,这时对着阴极的玻璃管壁却发出荧光,如果在管中放一个十字形金属片,荧光中会出现十字形阴影,如图所示：3.阴极射线的特点(1)在真空中沿直线传播;(2)碰到荧光物质能使其发光;(3)本质上是高速电子流。

二、电子的发现1.汤姆孙对阴极射线的研究从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究。

为了研究阴极射线的带电性质,他设计了如图所示的装置,从阴极K发出的带电粒子通过阳极A和小孔O形成一束细射线，它穿过两片平行的金属板P、P’,到达右端带有标尺的荧光屏上.通过射线产生的荧光位置断定,它的本质是带负电粒子流。

2.发现电子的意义以前人们认为物质由分子组成,分子由原子组成,原子是不可再分的最小微粒,现在人们发现了各种物质里都有电子,而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多,这说明电子是原子的组成部分.电子是带负电的,而原子是电中性的,可见原子内还有带正电的物质,这些带正电的物质和带负电的电子是如何构成原子的呢?电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情,拉开了人们研究原子结构的序幕。

三、密立根“油滴实验”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。

第十八章：原子结构一、研究进程汤姆孙（糟糕模型）→卢瑟福由α粒子散射实验（核式结构模型）→波尔量子化模型 →现代原子模型（电子云模型）二、α 粒子散射实验a 、实验装置的组成：放射源、金箔、荧光屏b 、实验的结果：绝大多数α 粒子基本上仍沿原来的方向前进，少数 α 粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转，甚至超过了90o 。

C 、卢瑟福核式结构模型内容：①在原子的中心有一个很小的原子核，②原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里，③带负电的电子在核外空间里旋转。

原子直径的数量级为m 1010-，而原子核直径的数量级约为m 1015-。

c 、卢瑟福对实验结果的解释电子对α粒子的作用忽略不计。

因为原子核很小，大部分α粒子穿过原子时离原子核很远，受到较小的库仑斥力，运动几乎不改变方向。

极少数α粒子穿过原子时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。

d 、核式结构的不足认为原子寿命的极短；认为原子发射的光谱应该是连续的。

三、氢原子光谱1、公式：)11(122n m R -=λ m=1、2、3……，对于每个m ，n=m+1,m+2,m+3…… m=2时，对应巴尔末系，其中有四条可见光，一条红色光、一条是蓝靛光、 另外两条是紫光。

2、线状光谱：原子光谱（明线光谱）是线状光谱，比如霓虹灯发光。

3、吸收光谱（主要研究太阳光谱）：吸收光谱是连续光谱背景上出现不连续的暗线。

吸收谱既不是线状谱又不是带状光谱（连续光谱）4、实验表明：每种原子都有自己的特征谱线。

（明线光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，只是通常在吸收光谱中的暗线比明线光谱中的两线要少一些）5、光谱分析原理：根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。

6、连续光谱（带状光谱）：炽热的固体、液体或高压气体的光谱是连续光谱。

三、波尔模型1、电子轨道量子化r=n 2r 1 ， r 1=0.053nm ——针对原子的核式结构模型提出。

电子绕核旋转可能的轨道是分立的。