1、第2节原子结构【p212】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(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卢瑟福的粒子散射实验(1)卢瑟福的粒子散射实验装置(如下图所示) (2)粒子散射实验现象：_绝大_多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，_少数_粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，_极少数_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，
2、带负电的_电子_在核外绕核旋转由粒子散射实验的数据估算出原子核半径的数量级为_1015_m，而原子半径的数量级为_1010_ m.考点突破例1在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数的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；粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有粒子质量的，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一粒灰尘碰撞一样，粒子质量大，其运动方向几乎不改变粒子散射实验中，有少数粒子
3、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)AJ.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射线是高速电子流，它的穿透能力比射线和射线都弱【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，故A正确；衰变现象是原子核内部
4、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错误；射线是高速电子流，它的穿透能力比射线弱，比射线强，故D错误2(多选)卢瑟福在研究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)A按照汤姆孙模型，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】卢瑟福根据粒子散射
5、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【p212】夯实基础1玻尔原子模型(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_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_
6、吸收_或_放出_一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的_能级差_，即h_EmEn_(mn)2几个名词解释(1)能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的_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) 氢原子的能级公式：En_E1_(n1，2，3，)，其中E1为基态能量，E1_13.6_eV_(2)氢原子核外电子的轨
7、道半径公式：rnn2r1(n1，2，3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r10.531010 m.(3)氢原子能级图(如图)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，右端的数字“13.6，3.4”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，放出光子的能量：_hEmEn(mn)_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)光谱分类光谱原子的_特征谱线_(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是
8、氢光谱在_可见光区域_的谱线，其波长公式R()(n3，4，5，R是里德伯常量，R1.10107 m1)(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n3跃迁到n2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n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB用动能为10.5 eV的入射电子碰撞激发，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C用波长为656 nm的光照射，能使处在n2能级的氢原子电离D一个处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3
9、种谱线【解析】从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm，而当从n2跃迁到n1的能级时，辐射能量更多，则频率更高，由c知波长小于656 nm，故A错误；当从n1跃迁到n2的能级，吸收的能量：E12E2E110.2 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 eV10.2 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E32E3E21.89 eV，而n2能级的电子电离需要的电离能为EEE23.4 eV1.89 eV，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；
10、故选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hE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h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hEmEn(mn)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E13.6 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
11、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(n1)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.求解方法针对训练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1.623.11 eV.下列说法中正确的是(C)A一个处于n3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B大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，可能发出可见光C用一群处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，所发出的光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能可能为9.60 eVD大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，
12、可能发出5种不同频率的光【解析】一个处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出2种不同频率的光，即n3能级到n2能级，n2能级到n1能级，故A错误；氢原子从高能级向n3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51 eV，小于可见光的光子能量，故B错误；从n3跃迁到n1所发出的光能量最大，光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程得，EkmhW0(E3E1)W01.51(13.6) eV2.49 eV9.60 eV，故C正确；大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出C6种不同频率的光，故D错误4现有1 500个氢原子被激发到量子数为4的能级上
13、，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(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都是处在该激发态能级上的原子总数的)(C)A2 200 B2 500 C2 750 D2 400【解析】根据题中所给信息，处在量子数为4的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的，即向量子数为2、3的激发态和基态各跃迁1 500500个，发出光子50031 500个；同理，处在量子数为3的激发态的500个氢原子跃迁到量子数为2的激发态和基态的原子数都是500250个，发出光子2502500个；处在量子数为2的激发态的500250750个氢
14、原子跃迁到基态的原子数是7501750个，发出光子750个；所以在此过程中发出的光子总数为n1 5005007502 750个，C正确5氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是(D)A电子绕核旋转的轨道半径增大 B电子的动能减少C氢原子的电势能增大 D氢原子的能级减小【解析】氢原子辐射出光子后，由高能级跃迁到低能级，轨道半径减小，电子动能增大，此过程中库仑力做正功，电势能减小D对考 点 集 训【p347】A组1在卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(C)【解析】金的原子核带正电，粒子也带正电，它们之
15、间应是斥力作用，根据库仑定律，电荷之间的距离越小，斥力越大再根据曲线运动的知识，斥力应指向曲线的凹面的一侧，因此只有选项C正确2下列叙述中符合物理学史的有(C)A汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在B卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C美国物理学家密立根测出元电荷e的电荷量的实验，是著名的“密立根油滴实验”D玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说【解析】汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子；卢瑟福发现了质子，选项A错误；卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，得到了原子的核式结构理论，选项B错误；美国物理学家密立根用著名的“密立根油滴实验”，
16、测出了元电荷e的电荷量，选项C正确；玻尔建立了量子理论，成功解释了氢原子光谱；但其是建立在卢瑟福的原子核式结构学说之上得出的结论，D错误；故选C.3氢原子从能量为E的能级跃迁到能量为E的能级时，辐射出波长为的光子已知普朗克常量为h，光在真空中的速度为c.则E等于(A)AE BECE DE【解析】由玻尔理论得：EEh.所以EEh，A正确4如图所示，某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是(C)AE1E3E2BE3E2E2E1Ca光的频率最小Dc光的波长最长【解析】结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为EEmEn可知EcEaEb，能量
17、差E3E2等于光子a的能量，能量差E2E1等于光子b的能量，能量差E3E1等于光子c的能量，那么c对应的能量最大，而a对应的能量最小，即E1E2E3，且En，则有(E3E2)23)则照射光光子的波长为(A)A1B3C12 D23【解析】处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发地向低能级跃迁并发射光子，氢原子只发出三种不同频率的色光，知氢原子处于n3能级所以某种单色光照射容器中大量处于n2能级的氢原子，氢原子跃迁到处于n3能级氢原子吸收这种光子后，能发出波长分别为1、2、3的三种光子(123)根据光子频率，得光子波长越小，频率越大显然从n3直接跃迁到n2能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射
18、光子的能量Eh1，所以照射光光子的波长为1.故选A.6已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En，其中n2，3，4，.用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为(C)A BC D【解析】依题意可知第一激发态的能量为E2，要将其电离，需要的能量至少为E0E2h，根据波长、频率与波速的关系c，联立解得最大波长，C正确7(多选)如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是a、b、c，则下列说法正确的是(AD)A从n3能级跃迁到n1能级时，释放光子的波长可表示为bB从n3能级跃迁到n2能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量增加C用
19、11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁D用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光【解析】因为EmEnh，知EbEaEc，所以hhh，得：b，故A正确；从n3能级跃迁到n2能级时，释放能量，则电子的电势能减小，动能增加，而氢原子的能量减小，故B错误；用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，电子可能将10.2 eV的能量转移给氢原子，则原子可以从1能级跃迁到2能级，C错误；12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，氢原子能从n1能级跃迁到n3能级，在这些氢原子向基态跃迁的过程中，可以发出三种频率的光，故D正确B组8如图所示是粒子(氦
20、原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止图中所标出的粒子在各点处的加速度方向正确的是(C)AM点 BN点 CP点 DQ点【解析】粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与粒子所受斥力方向相同带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有选项C正确9已知氢原子基态能级E1，激发态能级En(n2，3，)，普朗克常量为h，光速为c，则氢原子从n4向n2跃迁时发出光的波长为_；若此光恰好使某金属产生光电效应，一群处于n4能级的氢原子发出的光中，共有_4_种频率的光能使该金属产生光电效应【解析】根据玻
21、尔理论可知，氢原子从n4向n2跃迁时发出光的波长：E4E2，即，解得；除从n4向n2跃迁时发出光外，还有从41，31，21的跃迁放出的光子的能量都大于从42的跃迁时放出的光子的能量，故一群处于n4能级的氢原子发出的光中，共有4种频率的光能使该金属产生光电效应10一个运动的处于基态的氢原子与另一个静止的处于基态的氢原子发生完全非弹性碰撞时，可使这两个氢原子发生相同的能级跃迁，则运动的氢原子碰撞前的最小动能是多少？已知氢原子的电离能E13.6 eV.【解析】由玻尔理论知两基态氢原子碰撞时损失的动能的最小值必为氢原子从n1激发到n2能级的能量差EE2E1E，设碰前运动的氢原子最小速度为v0，初动能为Ek，碰后两氢原子速度为v，由动量守恒mv02mv，由能量守恒得：mv2mv22E，即Ek2E，得Ek4E40.8 eV.