-
（名师导学）高考物理总复习第十二章第
2<
/p>
节原子结构教学案新
人教版
考点
1
?
α粒子散射和核式结构模型
【
p
212
】
夯实基础
1
．汤姆孙原子模型
(
“
枣糕模型
”
)
(1)__
汤姆孙
__
研究阴极射线时用测定粒子
比荷的方法发现了电子．电子的发现证明了原
子是可分的．
<
/p>
(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
．卢瑟福的α粒子散射实验
(1)
卢瑟福的
α
粒
子散射实验装置
(
如下图所示
)
(2)α
粒子散射实验现象：
__
绝大
__
多数
α
粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方
向前进，
__
少数__α
粒子穿过金箔
后发生了大角度偏转，
__
极少数__α
粒子甚至被反弹回来．
3
．卢瑟福的原子核式结构模型
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．由
α
粒子散射实验的数据估算出
－
15
－
10
原子核半径的数量级为
__
10
__m
，而原子半径的数量级为
_
_10
__ m.
考点突破
例
1
在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数的α粒子发生了大角度的偏转，其原因是
(
)
A
．原子是可再分的
B
．正电荷在原子中是均匀分布的
<
/p>
C
．原子中有带负电的电子，电子会对粒子有引力作用
D
．原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一
个很小的核上
【解析】阴极射线的发现，说明原子是可再分的
，故
A
错误；α
粒子和电子之间有相互
1
作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只
有
α
粒子质量的
，α粒
7 300
子与电子碰撞就像一颗子弹与一粒灰尘碰撞一样，
< br>α粒子质量大，
其运动方向几乎不改变．
α
粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，说明三点：一是原子内有一质量很大的粒
子存在；二是这一粒子带有较多的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故
D
正确，
B
、
C
错误．
【答案】
D
针对训练
1
．
电子的
发现是人类对物质结构认识上的一次飞跃，
开创了探索物质微观结构的新时代，
下列关于电子的说法正确的是
(A)
A
．
J.J.
汤姆孙发现不同物质发出的阴极射
线的粒子比荷相同，这种粒子即电子
B
．β衰变时原子核会释放电子，说明电子也是原子核的组成部分
C
．电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性
D
．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线和γ射
线都弱
【解析】
J.J.
汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，
这种粒子即电子，<
/p>
故
A
正确；衰变现象是原子核内部的中子
转化为质子同时释放一个电子，故
B
错误；电子穿过晶
体时会产生衍射图样，这证明了电子具有波动性，故
C
< br>错误；β射线是高速电子流，它的穿
透能力比
γ
射线弱，比
α
射线强，故
D
错误．
2
．
(
多选
)
卢瑟福在研究α粒子轰击金箔的实验中，
根据实验现象提出原子的核式结构．
以
下说法正确的是
(ACD)
< br>A
．按照汤姆孙模型，α粒子轰击金箔时不可能发生大角度的偏转，因而卢瑟福否
定了汤
姆孙的“枣糕模型”，提出新的原子结构模型
B
．绝大多数
α
粒子穿
过金箔运动方向不变，说明原子所带正电是均匀分布的
C
．α
粒子轰击金箔实验现象说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都
集中在原子核里
D
．卢瑟福通过
α
粒子轰击金箔的实验的数据记录估算出原子核的大小
【解析】卢瑟福根据
α
粒
子散射实验现象，否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出了原子
核式结构模型，
A
正确；实验中绝大多数
α
粒子穿过金箔运动方向不变，说明原子内部大部
分是空的，所带正电集中在很小的空间
，并且能估计出原子核大小的数量级，
B
错误；
C
、
D
正确．
氢原子能级
氢原子跃迁
考点
2
?
【
p
212
】
氢原子的光谱
夯实基础
1
．玻尔原子模型
< br>(1)
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
的可能轨道是
__
不连续
__
的．
(2)
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
__
不连续
__
的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原
子是
< br>__
稳定
__
的，不向外辐射能
量．
(3)
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
__
吸收
__
或
__
放出
< br>__
一定
频率的光子，光子的能量等于两个状态的
__
能级差
__
，即
hν＝
__E
m
－
E
n
__(m>n)
．
2
．几个名词解释
< br>(1)
能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的
__<
/p>
能量值
__
叫能级．能级是电子动能与电
势能之和，电子的电势能是个负值，其绝对值是动能的
2
倍．
(2)
基态和
激发态：原子能量
__
最低
__
的状态叫基态，其他能量
(
相对于基态
)
较高的状态
叫激发态．
(3)
量子数：现代物理学认为原子的可能状态是
__
不连续
__
的，
各状态可用正整数
1
，
2
，
3
，…表示，叫做量子数，一般用
n
表示．
3
．氢原子的能级和核外电子的轨道半径
1
(1)
氢原子的能级公式：
E
n
＝
__
2
E
1
__(n
＝
1
，
2
，
3
，…
)
，其中
E
1
为基态能量，
E
1
＝
__
－
n
13.6_
_eV__
．
2
(2)
氢原子核外电子的轨道半径公式：
r
n
＝
n
r
1
(n
＝
1
，
2
，
3
，
…
)
，其中
r
1
为基态半径，又
－
10
称玻尔半径，
r
1
＝0.5
3×10
m.
(3)
氢原子能级图
(
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，放出光子的能量：
__
h
ν＝
E
m
－
E
n
(m>n)__
．
< br>
4
．氢原子的光谱
(1)
光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按
__
波长
__
展开，获得光的
__
波长
__(
频率
)
和强度分布的记录，即光谱．
(2)
光谱分类
?
?
连续
谱
?<
/p>
?
发射光谱
?
?
光谱
?
?
线状
谱
}<
/p>
——原子的
__
特征谱线
__
?
?
吸收光谱
1
(3)
氢原子光谱的实验规律：
巴耳末系是氢光谱在
__
可见光区域
__
的谱
线，
其波长公式
＝
λ
< br>1
1
7
－
1
R(
2
－
2
)(n
＝
3
，
4
，
5
，…
…，
R
是里德伯常量，
R
＝1.10×10
m
)
．
2<
/p>
n
(4)
光谱分析：利用每种原子都有自
己的
__
特征谱线
__
可以用来鉴别物质和确定物质的组
成成分且灵敏度很高，在发现和鉴别化学元素
上有重大的意义．
考点突破
例
2
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
(
)
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 nm
B
．用动能为
10.5 eV
的入射电子碰撞激发，可使氢原子从
n
＝
1
跃迁到
n
＝
2
的能级
C
．用波长为
656 nm
的光照射，能使处在
n
＝
2
能级的氢原子电离
D
．一个处于
n
＝
3
能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生
3
种谱
线
【解析】从
n
＝
3
跃迁到
n
＝
2
的能级时，辐射光的波长为
6
56 nm
，而当从
n
＝
2
跃迁到
n
＝
1
的能级时，辐射能量更多，则频率更高，由
c
＝λν
知波长小于
656 nm
，故
A
错误；当
从
n
＝
1
跃迁到
n
＝
2
的能级，吸收
的能量：Δ
E
12
＝
< br>E
2
－
E
1
＝
10.2 eV
，而用入射电子
碰撞转移
能量可能会损失或部分转移，则
10.5
eV>10.2 eV
，可以使电子跃迁，故
B
正确；波长为
656
nm
的
光对应的能量为Δ
E
32
＝
E
3
－
E
2
＝
1.89
eV
，而
n
＝
2
能级的电子电离需要的电离能为Δ
E
＝
E
∞
－
E
2
＝
3.4 eV>1.89 eV
< br>，故光的能量不够电离，
C
错误；一个氢原子只有一个电
子能跃迁，
同一时刻只能出现在一个能级上，则逐级向下跃迁产生的谱线最多为
2
种，
D
错误；故选<
/p>
B.
【答案】
B
【小结】
1.
对原子跃迁条件的理解
(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
hν＝
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
hν
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好等
于发生跃迁时的
两能级间的能量差．
(3)
原子跃迁
条件
hν＝
E
m
－
E
n
(m>n)
< br>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．
对于光子和处于基态的氢原子作用而使氢原子电离时，
只要入射光子的能量
E≥13.6
eV
，氢原子就能吸收．对于实
物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于能级差即可．
2
．量子数为
n
的氢原子跃迁时辐射光
子种数的判定方法：
如果是一个氢原子，向低能级跃迁时辐射
光子的最多频率种数为
(n
－
1)
．
2
如果是一群
氢原子，向低能级跃迁时可能发出的光子种数为
C
n
.
求
解
方
法
→
方法
1
：采用画图法，原子在两个不同能级间跃迁能产生一条频率不同的光谱线
2
方法
2
：用数学组合公式
< br>C
n
求解
针对训练
3
．氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围约为
1.62
～
3.11
eV.
下列说法
中正确的是
(C)
A
．一个处于
n
＝
3
能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出
3
种不同频率的光
-
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