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1、最新滬科版高中物理選修(3-5)第3章《原子世界探秘》章末總結(jié)
學(xué)案
網(wǎng)絡(luò)?構(gòu)建區(qū)
『電子的發(fā)現(xiàn){
場姆生的發(fā)現(xiàn);陰極射線為甩壬流 電子發(fā)現(xiàn)的意義:原子可以蔽
「瀚姆生棗棉模型
原子結(jié)構(gòu) 盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型
(能量量子化
L上行朝J玻爾原子結(jié)構(gòu)模型軌道量子化
m > n)
,原子模型[ t+加存工L F p /
能級躍遷:出」=% - % (
L氫原子光譜和光譜分析
(吸收光譜 光譜]一
發(fā)射光譜{IS
5 / 5
光譜分析:用線狀譜和吸收光譜分析物質(zhì)的化學(xué)組成等
歸納同類專題熟練解題技巧
專題,整合區(qū)
一、對a粒子散射實驗及核式結(jié)構(gòu)模型的理解
2、【例1】關(guān)于a粒子散射實驗現(xiàn)象的分析,下列說法正確的是( )
A.絕大多數(shù)a粒子沿原方向運動,說明正電荷在原子內(nèi)均勻分布 ,是a粒子受力平衡的結(jié)果
B.絕大多數(shù) a粒子沿原方向運動,說明這些 a粒子未受到明顯的力的作用,說明原子是 中 空”的
C.極少數(shù) a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),說明原子內(nèi)質(zhì)量和電荷量比 a粒子大得多的粒子在原子
內(nèi)分布空間很小
D.極少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),說明原子內(nèi)的電子對 a粒子的吸引力很大
解析在a粒子散射實驗中,絕大多數(shù)a粒子沿原方向運動,說明a粒子未受到原子核明顯的
力的作用 也說明原子核相對原子來講很小 ,原子內(nèi)大部分空間是空的,故A錯,B對;極少數(shù)
3、
a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),說明受到原子核明顯的力的作用的空間在原子內(nèi)很小 ,a粒子偏轉(zhuǎn)而
原子核未動,說明原子核的質(zhì)量和電荷量遠大于 a粒子的質(zhì)量和電荷量,電子的質(zhì)量遠小于 a
粒子的質(zhì)量,溫子打在電子上,不會有明顯偏轉(zhuǎn),故C又1D錯.
答案 BC
二、對玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型的理解
1.玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型可概括為三個要點 ,一,一一 1
(1)能量的量子化En=n2E1(En為動能、電勢能之和).
(2)軌道的量子化 rn=n2r1.
(3)能級躍遷量子化h尸Em — En(吸收或輻射一定頻率的光子 ).
2.注意三個不同
(1) 一群氫原子與一個氫原子的不同:一個氫原
4、子在一次躍遷時只能輻射一個光子 ,故一個氫
原子處于量子數(shù)為 n的激發(fā)態(tài)時,可能輻射的光譜條數(shù)為 n-1.而一群氫原子處于量子數(shù)為 n 的激發(fā)態(tài)時,由于向各個能級躍遷的可能性都存在 ,故可能輻射的光譜條數(shù)為 N = C2i =
1 IT
2
(2)躍遷與電離的不同
躍遷時只能吸收等于兩個能級差的光子;電離時只要原子吸收的能量 AE>Eg En,就可以
使處于定態(tài)n上的氫原子電離,當(dāng)AE>Eo— En時,電離后電子還具有一定的動能.
(3)吸收光子躍遷與電子碰撞躍遷的不同
電子碰撞原子核時,只要電子的動能大于或等于某兩個能級能量差就可引起原子的激發(fā)躍
遷.但由于電子的動能不是一
5、份一份的 ,因此撞擊時可把部分動能傳給原子 ,剩余的部分自身
保留.
【例2】有一群氫原子處于量子數(shù) n = 4的激發(fā)態(tài)中,能發(fā)出幾種頻率的光子?其中最高頻
率、最低頻率各為多少?
若有一個氫原子處于量子數(shù) n = 4的激發(fā)態(tài)時,最多能發(fā)出幾種頻率的光子?
解析一群氫原子向低能級躍遷時,各種躍遷方式都會發(fā)生,即可以從n= 4的激光態(tài)躍遷到 n=3、n=2、n=l的各能級;再從 n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到 n=2、n=l的各能級;再從 n=2 的激發(fā)態(tài)躍遷到 n=1的
最高頻率的光子滿足
h v b —0.85 eV —(—13.6 eV) = 12.75 eV =2.04 10
6、—18 J, y b3.1 1015 Hz.
最低頻率的光子滿足 h y 2= — 0.85 eV —( — 1.51 eV) = 0.66 eV = 1.056 M0—19 J, 丫3 1.6 >1014
Hz.
一個氫原子處于量子數(shù)為 4的激發(fā)態(tài)時,最多能發(fā)出4—1 = 3(種)頻率的光子.
答案 6 種 3.1X015 Hz 1.6M014 Hz 3 種
【例3】當(dāng)用具有1.87 eV能量的光子照射n=3激發(fā)態(tài)的氫原子時,氫原子( )
A.不會吸收這個光子
B.吸收該光子后被電離,電離后的動能為0.36 eV
C.吸收該光子后被電離,電離后電子的動能為零
D.吸收該光子
7、后不會被電離
一,一 E1
解析 E3= E-= — 1.51 eV,即處于n= 3激發(fā)態(tài)的氫原子吸收大于或等于 1.51 eV能量的光
9
子后即會發(fā)生電離,所以具有1.87 eV能量的光子能被吸收,且電離后電子動能 Ek = (1.87- 1.51) eV = 0.36 eV.可見選項 B正確.
答案 B
【例4】用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子 ,觀測到了一定數(shù)目的光譜
線.調(diào)高電子的能量再次進行觀測 ,發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了 5條.用 An表示兩次
觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)之差 ,E表示調(diào)高后電子的能量.根據(jù)氫原子的能級圖 (如圖1所
示)可以判
8、斷,AiO E的可能值為( )
/I7654 3
/ 8845 ]
X 23S8 5 眺O.O.O.-O.1 O 二二 -
1 13.60
圖1
A. An= 1,13.22 eV
9、種可能性.又由于
是電子轟擊,故電子的能量必須大于或等于某兩個能級間的能量差 ,當(dāng)An= 2時應(yīng)滿足13.6
eV—0.85 eV
10、的能級值增大
解析由玻爾理論可知,當(dāng)氫原子輻射出一個光子后,氫原子將由高能級躍遷到低能級,即原 子的能級減小,同時,氫原子核外電子的軌道半徑將減小 ,故A、D選項錯誤.核外電子繞核
運動的向心力由氫核對電子的庫侖力提供 ,故有
e2 mv2
kr2= v
則電子的動能為 Ek=2mv2=ke2
可見r減小時,電子的動能增大,B選項正確.
當(dāng)核外電子的軌道半徑減小時 ,原子核對電子的庫侖力做正功 ,因而氫原子的電勢能減小 ,C
選項錯誤.
答案 B
自我,梏洌區(qū) 檢淵學(xué)習(xí)效果體聆成功快樂
1.下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說法中正確的是 ( )
A.電子的發(fā)現(xiàn)說明了原子內(nèi)部還有復(fù)雜結(jié)
11、構(gòu)
B. “粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)
C. a粒子散射實驗中絕大多數(shù)都發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)
D. a粒子散射實驗中有的 a粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),是a粒子與原子發(fā)生碰撞所致
答案 AB
解析 電子的發(fā)現(xiàn),證明了原子內(nèi)部存在帶正電的物體 ,a粒子的散射實驗說明了原子內(nèi)部很
空曠,揭示了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu).
2 . 一個氫原子中的電子從一半徑為 ra的軌道自發(fā)地直接躍遷至另一半徑為 rb的軌道,已知
ra>rb,則在此過程中( )
A.原子要輻射一系列頻率的光子
B.原子要吸收一系列頻率的光子
C.原子要吸收某一頻率的光子
D,原子要輻射某一頻率的光子
答案 D
解析因為是從高
12、能級向低能級躍遷,所以應(yīng)放出光子,因此B、C錯誤.直接”從一能級躍 遷至另一能級,只對應(yīng)某一能級差,故只能輻射某一頻率的光子.
3 .已知氫原子的基態(tài)能量為一 13.6 eV,當(dāng)一群處于量子數(shù)為 n = 3的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)生躍
遷時,可能輻射的光子能量是( )
A. 1.5 eV
B. 12.09 eV
C. 1.89 eV、12.09 eV
D. 1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV
答案 D
4.關(guān)于氫原子能級的躍遷,下列敘述中正確的是( )
A .用能量為20.75 eV的X射線照射,可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子
B.用能量為10.2 eV的光子照
13、射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)
C.用能量為11.0 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)
D.用能量為12.5 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)
答案 AB
解析氫原子的電離能
AE= 0-(-13.6) eV = 13.6 eV<20.75 eV
所以可使氫原子電離,A正確.
由 h 丫= Em — E1 得
Em1= h # E1 = 10.2 eV+(— 13.6) eV = - 3.4 eV
Em2= 11.0 eV+(—13.6) eV = - 2.6 eV
Em3= 12.5 eV+(—13.6) eV = - 1.1 eV
14、
由E = E2■得,只有Em1 = —3.4 eV對應(yīng)于n = 2的狀態(tài).由于電子繞核運動時吸收光子只能
吸收恰好為兩能級能量差的光子,所以只有B可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài).
5.汞原子的能級圖如圖 2所示,現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)的汞原子上 ,汞原子只
發(fā)出三種不同頻率的單色光.那么 ,關(guān)于入射光的能量,下列說法正確的是( )
n E7eV
a 0
] 104
圖2
A.可能大于或等于 7.7 eV
B.可能大于或等于 8.8 eV
C. 一定等于7.7 eV
D.包含 2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV 三種
答案 C
解析汞原子發(fā)出三種不
15、同頻率的單色光說明汞原子一定吸收能量從基態(tài)躍遷到 n=3的激
發(fā)態(tài)上 淇能級差為 AE= E3-E1 = 7.7 eV,故C正確.
6 .用12.6 eV的電子去轟擊處于基態(tài)的氫原子樣品時 ,能否引起氫原子的躍遷?若能引起 ,
則可以使氫原子躍遷到哪些能級上?若用 12.6 eV的光子去轟擊處于基態(tài)的氫原子樣品時 ,
能否引起氫原子的躍遷?
答案能 n=2和n = 3不能
解析根據(jù)氫原子的能級圖并分析兩能級差可知 ,當(dāng)用電子去轟擊處于基態(tài)的氫原子樣品時 ,
因為 12.6 eV>10.2 eV,12.6 eV>12.09 eV,12.6 eV<12.75 eV,故可以使氫原子躍遷
16、到 n = 2和 n =
3的能級上.但用光子去轟擊處于基態(tài)的氫原子樣品時 ,入射光子的能量必須為兩能級的能
量差值,即10.2 eV、12.09 eV、12.75 eV、…所以用12.6 eV的光子去轟擊時不能引起氫原 子的躍遷.
7 .處于n= 3的氫原子能夠自發(fā)地向低能級躍遷 ,
(1)躍遷過程中電子動能和原子能量如何變化?
(2)可能輻射的光子波長是多少? (普朗克常量h = 6.63 10 —34 Js)
答案(1)電子動能增大,原子能量減小
(2)6.58 10—7 m 1.03 10-7 m 1.22 10—7 m
解析(1)電子從外軌道進入內(nèi)軌道,半徑變小,由于
17、詈=平則Ek = 1mv2=ke2,由此可知動 能增大;在此過程中,原子向外輻射光子,因此原子能量減小.
(2)原子的可能躍遷及相應(yīng)波長
①從n= 3至U n= 2
而 E3=- 1.51 eV,E2 = — 3.4 eV
由 h y= hc= Em — En 得
hc
6.63 10-34X3^08
"E3 —E2= 1.89 1.6 10—19 m
= 6.58 M0 —7 m
②從n= 3至U n= 1
而 E1 = — 13.60 eV hc
"E3-E1
6.63 10 —34X3M08
12.09 1.6 10—19
m= 1.03 10-7 m
③從n= 2到n= 1,則
hc
E2-E1
6.63 10 —34X3M08
10.2 1.6 10-19
m= 1.22 10-7 m