2023版高考物理一轮总复习专题14原子与原子核第2讲原子结构课件

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必 备 知 识·深 悟 固 基
一、原子的核式结构1．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________α粒子发生了大角度偏转，________α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．
2．原子的核式结构在原子中心有一个很小的核，原子全部的________和________几乎都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．
二、玻尔理论1．定态：原子只能处于一系列________的能量状态中，在这些能量状态中原子是______的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它________或________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＝________.(h是普朗克常量，h＝6.626×10－34 J·s)3．轨道：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，因此电子的轨道可能也是________的．
1．[α粒子散射实验](多选)如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置进行观察，对于观察到的现象，下列说法正确的是(　　)
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些
C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少【答案】ABD　【解析】根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，A、B、D正确．
2．[氢原子光谱]下列有关氢原子光谱的说法正确的是(　　)A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关【答案】B　
3．[能级](多选)如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3能级，下列说法正确的是(　　)A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eVC．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光波长最长D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁【答案】AC　
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1　原子的核式结构　[能力考点]
1．汤姆孙原子模型(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．电子的发现证明了原子是可再分的．(2)汤姆孙原子模型：原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原子球体中，而带负电的电子则一粒粒镶嵌在球内．
2．α粒子散射实验(1)α粒子散射实验装置．(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粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”．
3．原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验结果分析①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．②汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射．③绝大多数α粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；少数α粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷；极少数α粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别α粒子正对着质量比α粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用．
(2)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，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．(3)核式结构模型的局限性卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象，但不能解释原子光谱是分立的线状谱和原子的稳定性．
例1　如图所示是卢瑟福的α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α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．α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α粒子发生大角度偏转【答案】A　【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误．
1．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作用【答案】D
2．(多选)对α粒子散射实验的解释正确的是(　　)A．使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对α粒子的作用力B．使α粒子产生偏转的力是库仑力C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子【答案】BCD
考点2　能级跃迁　[能力考点]
1．对氢原子能级图的理解(1)能级图如图所示．
(2)能级图中相关量意义的说明.
(3)电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减．当n减小，即轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，当n增大，即轨道半径增大时，电势能增加．
例2　(2020年北京卷)氢原子能级示意如图．现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说法正确的是(　　)
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66 eV的能量D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV的能量
【答案】C　【解析】大量氢原子处于n＝3能级跃迁到n＝1最多可辐射出C＝3种不同频率的光子，故A错误．根据能级图可知从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为hν1＝13.6 eV－1.51 eV；从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为hν2＝3.4 eV－1.51 eV，比较可知从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率高，故B错误．根据能级图可知从n＝3能级跃迁到n＝4能级，需要吸收的能量为E＝1.51 eV－0.85 eV＝0.66 eV，故C正确；根据能级图可知氢原子处于n＝3能级的能量为－1.51 eV，故要使其电离至少需要吸收1.51 eV的能量，故D错误．
1．氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63～3.10 eV的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为(　　)A．12.09 eV　　B．10.20 eVC．1.89 eV　　D．1.51 eV【答案】A　
【解析】可见光光子能量范围为1.63～3.10 eV，则氢原子能级差应该在此范围内，可简单推算如下：2、1能级差为10.20 eV，此值大于可见光光子的能量；3、2能级差为1.89 eV，此值属于可见光光子的能量，符合题意．氢原子处于基态，要使氢原子达到第3能级，需提供的能量为－1.51 eV－(－13.60 eV)＝12.09 eV，此值也是提供给氢原子的最少能量，A正确．
2．(2021年宿州模拟)(多选)氢原子的能级示意图如图所示(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子电荷量e＝－1.6×10－19 C)，则氢原子(　　)A．能级是连续的B．核外电子的轨道是分立的C．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时电子的动能减小D．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射频率约为4.56×1014Hz的光子