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高中物理 第18章 原子结构章末小结课件 新人教版选修3-5

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成才之路 · 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 · 选修3-5 原子结构 第十八章 章末小结 第十八章 规 律 方 法2 触 及 高 考3 考 题 探 析4 临 场 练 兵 5 知 识 结 构1 知 识 结 构 规 律 方 法 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。 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粒子撞击到金原子后产 生的反弹 解析:放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 ,说明大多数粒子基本不偏折,可知金箔原子内部很空旷,故 A错误;放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数极 少,说明极少粒子发生大角度偏折,故B错误;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,故C正 确;主要原因是α粒子接近金原子后,因库仑力作用,且质量 较大,从而出现的反弹,故D错误。故选C。 答案:C 二、氢原子光谱问题 1.氢原子的能级图 (1)能级图如图所示。 (2)能级图中相关量意义的说明 相关量表示意义 能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定 态 横线左端的数字 “1,2,3…” 表示量子数 横线右端的数字“- 13.6,-3.40…” 表示氢原子的能级 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 带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃 迁,原子跃迁的条件为hν=Em-En 2.能级跃迁的几个问题 原子吸收能量后从低能级跃迁到高能级,放出能量后从高 能级跃迁到低能级,不论是哪一种跃迁都要注意以下几个方面 的问题: (1)一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在 某一个可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一 个轨道时,可能的情况只有一种,但是如果容器中盛有大量的 氢原子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。 (2)跃迁与电离 根据玻尔理论,当原子从低能态向高能态跃迁时,必须吸 收光子才能实现。相反,当原子从高能态向低能态跃迁时,必 须辐射光子才能实现,不管是吸收还是辐射光子,其光子的能 量都必须等于这两个能级的能量差。欲想把处于某一定态的原 子的电子电离出去,就需要给原子一定的能量.如使氢原子从 n=1的基态上升到n=∞的状态,这个能量的大小至少为13.6eV 。 (3)间接跃迁和直接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时,有时可能 是直接跃迁,有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射(或吸收) 光子的频率可能不同。 (4)入射光子与入射电子 若是在光子的激发下引发原子的跃迁,则要求光子的能量 必须等于原子的某两个能级差值;若是在电子的碰撞下引起原 子的跃迁,则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能 级差值,两种情况有所不同,要引起注意。 A.Δn=1, 13.22eV<E<13.32eV B.Δn=2, 13.22eV<E<13.32eV C.Δn=1, 12.75eV<E<13.06eV D.Δn=2, 12.75eV<E<13.06eV 讨论:当Δn=1时,n=5,调整后的能级为n=6,此时能极 差为:ΔE=-0.38-(-13.6)=13.22eV,因此提高电子的动能应 该大于此时的能级差,但是应该小于基态和第7能级之间的能级 差,否则将跃迁到更高能级,即小于ΔE=-0.28-(-13.6)= 13.32eV,所以A、C选项中A正确,C错误; 当Δn=2时,n=2,调整后的能级为n=4,此时能极差为: ΔE=-0.85-(-13.6)=12.75eV,因此提高电子的动能应该大于 此时的能级差,但是应该小于基态和第5能级之间的能级差,否 则将跃迁到更高能级,即小于ΔE=-0.54-(-13.6)=13.06eV, 所以B、D选项中D正确,B错误。故选A、D。 答案:AD 触 及 高 考 近几年高考对本章内容考查较少,考查重点是α粒子散射 实验、玻尔理论、氢原子光谱及氢原子的能级结构,有时单独 考查,有时与其他知识综合考查。考查形式有选择题、填空题 。 考 题 探 析 临 场 练 兵 答案:C 解析:α粒子与重金属原子核之间的库仑力提供α粒子的加速 度,方向沿α粒子与原子核的连线且指向α粒子,则四个选项中 只有P点处的加速度方向符合实际,故C项正确。 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633nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁 到n=3的能级 答案:CD 解析:氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时,释放出光 子的能量为E=-0.85eV-(-3.40eV)=2.55eV,由hν=E解得 光子的频率ν=6.2×1014Hz。用此光照射逸出功为2.25eV的钾时 ,由光电效应方程知,产生光电子的最大初动能为Ek=hν-W =(2.55-2.25)eV=0.30eV。
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