2016新课标三维人教物理选修3-5 第十八章 原子结构 第4节 玻尔的原子模型

第4节玻尔的原子模型

1．丹麦物理学家玻尔提出玻尔理论的基本假设

(1)定态假设：原子只能处于一系列不连续的能

量状态之中，这些状态中能量是稳定的。

(2)跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定

态，辐射或吸收一定频率的光子。hν＝E m－

E n。

(3)轨道假设：原子的不同能量状态跟电子沿不

同的圆形轨道绕核运动相对应。

2．氢原子的轨道半径r n＝n2r1，n＝1,2,3，…

氢原子的能量：E n＝1

n2E1，n＝1,2,3，…

一、玻尔原子理论的基本假设

1．玻尔原子模型

(1)原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动。

(2)电子绕核运动的轨道是量子化的。

(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，且不产生电磁辐射。

2．定态

当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级，原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫做基态，其他的能量状态叫做激发态。

3．跃迁

当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E m)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为E n，m>n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝E m－E n，这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。

二、玻尔理论对氢光谱的解释

1．解释巴耳末公式

(1)按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝E m－E n。

(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。

2．解释氢原子光谱的不连续性

原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。

三、玻尔理论的局限性

1．成功之处

玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律。

2．局限性

保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动。

3．电子云

原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现概率的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云。

1．自主思考——判一判

(1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。(√)

(2)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。(√)

(3)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁。(×)

(4)玻尔理论能很好地解释氢光谱为什么是一些分立的亮线。(√)

(5)巴耳末公式是玻尔理论的一种特殊情况。(√)

(6)玻尔理论能成功地解释氢光谱。(√)

(7)电子云就是原子核外电子的分布图。(×)

2．合作探究——议一议

(1)电子由高能量状态跃迁到低能量状态时，释放出的光子的频率可以是任意值吗？

提示：不可以。因各定态轨道的能量是固定的，由hν＝E m－E n可知，跃迁时释放出的光子的频率也是一系列固定值。

(2)根据巴耳末公式1λ

＝R ????122－1n 2计算出的氢原子光谱线是玻尔模型中电子怎样跃迁发出的？

提示：巴耳末公式代表的是电子从量子数n ＝3,4,5，…的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。

(3)电子在核外的运动真的有固定轨道吗？玻尔理论中的轨道量子化又如何解释？ 提示：在原子内部，电子绕核运动并没有固定的轨道，只不过当原子处于不同的定态时，电子出现在r n ＝n 2r 1处的概率大。

对玻尔原子模型的理解

1．轨道量子化

轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。

氢原子各条可能轨道上的半径r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)

其中n 是正整数，r 1是离核最近的可能轨道的半径，r 1＝0.53×10－10 m 。其余可能的轨道半径还有0.212 nm 、0.477 nm …不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值。这样的轨道形式称为轨道量子化。

2．能量量子化 (1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态称之为定态。

(2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫做激发态，对氢原子，以无穷远处为

势能零点时，其能级公式E n ＝1n

2E 1(n ＝1,2,3，…) 其中E 1代表氢原子的基态的能级，即电子在离核最近的可能轨道上运动时原子的能量值，E 1＝－13.6 e V 。n 是正整数，称为量子数。量子数n 越大，表示能级越高。

(3)原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能。

3．跃迁

原子从一种定态(设能量为E 2)跃迁到另一种定态(设能量为E 1)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，高能级E m 发射光子hν＝E m －E n

吸收光子hν＝E m －E n 低能级E n 。 可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上。玻尔将这种现象叫做电子的跃迁。

[典例] 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( )

A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大

B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小

C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小

D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大

[思路点拨]

(1)电子向高能级跃迁时，需要吸收光子；向低能级跃迁时，放出光子。

(2)电子绕核运动是匀速圆周运动，库仑力提供向心力。

(3)电子跃迁时，库仑力做正功，电势能减小，库仑力做负功，电势能增大。

[解析] 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B 错；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：k e 2r 2＝m v 2r ，又E k ＝12

m v 2

，所以E k ＝ke 2

2r 。由此式可知：电子离核越远，即r 越大时，电子的动能越小，故A 、C 错；由r 变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D 正确。

[答案] D

巧解氢原子的结构问题

1．求解电子在某条轨道上的运动动能时，要将玻尔的轨道理论与电子绕核做圆周运动的向心力结合起来。

即用???

ke 2r 2＝m v 2r F 向＝ke 2

r 2两公式结合判定。

2．求解氢原子要吸收一定频率的光子跃迁时：

(1)原子在各定态之间跃迁时原子跃迁条件hν＝E m －E n ，一次跃迁只能吸收一个光子的能量，且光子能量恰好等于两能级之差。

(2)当原子向电离态跃迁时，吸收的能量大于或等于原子所处能级的能量的绝对值。即hν≥E ∞－E m ，入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。

1．氢原子辐射出一个光子后( )

A ．电子绕核旋转半径增大

B ．电子的动能增大

C ．氢原子的电势能增大

D ．原子的能级值增大

解析：选B 根据玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典

电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：k e 2

r 2＝m v 2r ，则E k ＝12m v 2＝ke 2

2r

。可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减少，只有B 选项正确。

2．(多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是( )

A ．核外电子运动轨道半径可取任意值

B ．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大

C ．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|E m －E n |

D ．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量

解析：选BC 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A 错误；氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B 正确；由跃迁规律可知C 正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D 错误。

3．(多选)根据玻尔理论，氢原子核外电子在n ＝1和n ＝2的轨道上运动，其运动的( )

A ．轨道半径之比为1∶4

B ．动能之比为4∶1

C ．速度大小之比为4∶1

D ．周期之比为1∶8

解析：选ABD 玻尔的原子理论表明：氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，其向心力由原子核对它的库仑引力来提供。

因为r n ＝n 2r 1，所以r 1∶r 2＝1∶4

由m v 2n r n

＝ke 2

r 2n ，得电子在某条轨道上运动时，电子运动的动能 E k n ＝ke 2

2r n

，则E kl ∶E k2＝4∶1 由电子运动的速度v n ＝e k

mr n ，得v 1∶v 2＝2∶1；

故电子绕核做圆周运动的周期T n ＝2πr n v n

＝2πr n e mr n

k ，得T 1∶T 2＝1∶8。故上述选项A 、B 、D 正确。

原子能级和能级跃迁的理解

如图18-4-1所示为氢原子能级图。

图18-4-1

1．能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n＝1时对应的能量，其值为－13.6 e V。E n代表电子在第n个轨道上运动时的能量。

作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态。

2．能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线

条数为N＝n(n－1)

2＝C

2

n

。

3．光子的发射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定。

hν＝E m－E n(E m、E n是始末两个能级且m>n)

能级差越大，放出光子的频率就越高。

4．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子

(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题。

(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如，自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值(E＝E n－E k)，就可使原子发生能级跃迁。

5．原子的电离：若入射光子的能量大于原子的电离能，如处于基态的氢原子电离能为13.6 e V，则原子也会被激发跃迁，这时核外电子脱离原子核的束缚成为自由电子，光子能量大于电离能的部分成为自由电子的动能。

[典例]氢原子基态的能量为E

1

＝－13.6 e V。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为

________ e V (保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率。

[解析] 频率最大的光子能量为－0.96 E 1，即E n －(－13.6 e V )＝－0.96×(－13.6 e V )，解得E n ＝－0.54 e V

即n ＝5，从n ＝5能级开始，根据n (n －1)2

可得共有10种不同频率的光子。 从n ＝5到n ＝4跃迁的光子频率最小，根据E ＝E 4－E 5可得频率最小的光子的能量为0.31 e V 。

[答案] 0.31 10

原子跃迁时需注意的几个问题

(1)区分一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，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。

(2)区分直接跃迁与间接跃迁：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。两种情况辐射或吸收光子的频率不同。

(3)区分跃迁与电离：hν＝E m －E n 只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制。如基态氢原子的电离能为13.6 e V ，只要大于或等于13.6 e V 的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。

1．(多选)欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是( )

A ．用10.2 e V 的光子照射

B ．用11 e V 的光子照射

C ．用14 e V 的光子照射

D ．用10 e V 的光子照射

解析：选AC 由氢原子的能级图可求得E 2－E 1＝－3.40e V －(－13.6)e V ＝10.2 e V ，即10.2 e V 是第二能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收10.2 e V 的光子后将跃迁到第一激发态，可使处于基态的氢原子激发，A 对；E m －E 1≠11 e V ，即不满足玻尔理论关于跃迁的条件，B 错；要使处于基态的氢原子电离，照射光子的能量须≥13.6 e V ，而14 e V >13.6 e V ，故14 e V 的光子可使基态的氢原子电离，C 对；E m －E 1≠10 e V ，既不满足玻尔理论关于跃迁的条件，也不能使氢原子电离，D 错。

2．氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则( )

A ．吸收光子的能量为hν1＋hν2

B ．辐射光子的能量为hν1＋hν2

C ．吸收光子的能量为hν2－hν1

D．辐射光子的能量为hν2－hν1

解析：选D由题意可知：E m－E n＝hν1，E k－E n＝hν2。因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2>ν1，即k能级的能量大于m能级的能量，氢原子从能级k跃迁到能级m时向外辐射能量，其值为E k－E m＝hν2－hν1，故只有D项正确。

3.μ粒子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如图18-4-2为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于()

图18-4-2

A．h(ν3－ν1) B．h(ν5＋ν6)

C．hν3D．hν4

解析：选Cμ氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明μ氢原子是从n＝4能级向低能级跃迁，则吸收的光子的能量为ΔE＝E4－E2，E4－E2恰好对应着频率为ν3的光子，故光子的能量为hν3。C正确。

1．根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指()

A．电子的动能

B．电子的电势能

C．电子的电势能与动能之和

D．电子的动能、电势能和原子核能之和

解析：选C根据玻尔理论，电子绕核在不同轨道上做圆周运动，库仑力提供向心力，故电子的能量指电子的总能量，包括动能和电势能，所以C选项是正确的。

2．处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有()

A．1种B．2种

C．3种D．4种

解析：选C大量氢原子从n=3能级向低能级跃迁时，能级跃迁图如

图所示，有3种跃迁情况，故辐射光的频率有3种，选项C正确。

3．已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的

光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()

解析：选A根据玻尔理论，波长最长的跃迁对应着频率最小的跃迁，根据氢原子能级图，频率最小的跃迁对应的是从5到4的跃迁，选项A正确。

4.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 e V，氦离子能级的示意图如图1所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁或电离的是()

图1

A．40.8 e V B．43.2 e V

C．51.0 e V D．54.4 e V

解析：选B要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件，即吸收的光子的能量必须是任意两个能级的差值，40.8 e V是第一能级和第二能级的差值，51.0 e V是第一能级和第四能级的差值，54.4 e V是电子刚好电离需要吸收的能量，选项A、C、D均满足条件，而B 选项不满足条件，故正确答案为B。

5. (多选)氢原子的能级如图2所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 e V。下列说法正确的是()

图2

A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离

B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，可能发出可见光

C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光

D．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种不同频率的光解析：选AC由于E3＝－1.51 e V，紫外线光子的能量大于可见光光子的能量，即E

紫>E∞－E3＝1.51 e V，可以使氢原子电离，A正确；大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，最大能量为1.51 e V，即辐射出光子的能量最大为1.51 e V，小于可见光光子的能量，B错误；n＝4时跃迁发出光的频率数为C24＝6种，C正确；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3－1＝2种不同频率的光，D错误。

6.氢原子的能级如图3所示。有一群处于n＝4能级的氢原子，若原子从n＝4向n＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，则：

图3

(1)这群氢原子发出的光中共有________种频率的光能使该金属产生光电效应；

(2)从n＝4向n＝1跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能为________ e V。

解析：(1)从n＝4向n＝2跃迁刚好发生光电效应，设该金属的极限频率为ν1。则

ΔE＝E4－E2＝hν1＝(－0.85)e V－(－3.4)e V＝2.55 e V。

若要使金属产生光电效应，则释放的光子的能量应满足ΔE>2.55 e V。

故可有从n＝4至n＝1，n＝3至n＝1，n＝2至n＝1，n＝4至n＝2跃迁产生4种频

率的光可满足要求。

(2)E k＝hν－W0＝(E4－E1)－2.55 e V＝10.2 e V。

答案：(1)4(2)10.2

7. (多选)氢原子能级图如图4所示，a、b、c分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁

途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是E a、E b、E c和λa、λb、λc，

若a光恰能使某金属产生光电效应，则()

图4

A ．λa ＝λb ＋λc

B.1λb ＝1λa ＋1λc

C ．E b ＝E a ＋E c

D ．c 光也能使该金属产生光电效应

解析：选BC E a ＝E 2－E 1，E b ＝E 3－E 1，E c ＝E 3－E 2，故E b ＝E a ＋E c ，C 项正确；又

因为E ＝hν＝h c λ，故1λb ＝1λa ＋1λc

，A 项错误，B 项正确；a 光恰能使某金属发生光电效应，而E a >E c ，故c 光不能使该金属产生光电效应，D 项错误。

8．氢原子在基态时轨道半径为r 1＝0.53×10

－10 m ，能量E 1＝－13.6 e V 。求氢原子处于基态时：

(1)电子的动能；

(2)原子的电势能；

(3)用波长是多少的光照射可使其电离？(已知电子质量m ＝9.1×10－31 kg)

解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子的速度为v 1，则k e 2r 21＝m v 21r 1

，所以电子的动能E k1＝12m v 21＝ke 2

2r 1

＝9×109×(1.6×10－

19)2

2×0.53×10－10×1.6×10－19 e V ＝13.6 e V 。

(2)因为E 1＝E k1＋E p1，所以

E p1＝E 1－E k1＝－13.6 e V －13.6 e V

＝－27.2 e V 。

(3)设用波长为λ的光照射可使氢原子电离：

hc λ＝0－E 1

所以λ＝－hc E 1

＝－6.63×10－

34×3×108

－13.6×1.6×10－19 m ＝9.14×10－8 m 。 答案：(1)13.6 e V (2)－27.2 e V (3)9.14×10－

8 m 9．有一群氢原子处于量子数n ＝4的激发态中，能发出几条光谱线？其中最高频率、最低频率各为多少？

若有一个氢原子处于量子数n ＝4的激发态时，最多能发出几种频率的光子？

解析：一群氢原子向低能级跃迁时，各种跃迁方式都会发生，即可以从n ＝4的激发态

到n＝3，n＝2，n＝1的各能级，再从n＝3的激发态到n＝2，n＝1的各能级，再从n＝2

的激发态到n＝1的基态，故有N＝n(n－1)

2＝6种频率的光子产生，如图所示为跃迁情况示

意图。

最高频率的光子满足hν1＝－0.85 e V－(－13.6 e V)＝12.75 e V＝2.04×10－18J，ν1≈3.1×1015 Hz。

最低频率的光子满足hν2＝－0.85 e V－(－1.51 e V)＝0.66 e V＝1.056×10－19J，ν2≈1.6×1014 Hz。

一个氢原子向较低能级跃迁，最多有三种频率的光子，因为它从n＝4的能级跃迁至n ＝3的能级时一定不存在由n＝4的能级直接跃迁至n＝1的能级的可能。

答案：6条 3.1×1015 Hz 1.6×1014 Hz3种

高中物理-《原子结构》单元测试题

高中物理-《原子结构》单元测试题 一、选择题 1．卢瑟福粒子散射实验的结果是 A．证明了质子的存在 B．证明了原子核是由质子和中子组成的 C．说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 D．说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动 2．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔,发现了α粒子的散射现象。图中O 表示金原子核的位置,则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是( ) 3．氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下述说法中正确的是( ) A．电子绕核旋转的半径增大B．氢原子的能量增大 C．氢原子的电势能增大D．氢原子核外电子的速率增大 4．下列氢原子的线系中波长最短波进行比较,其值最大的是 ( ) A．巴耳末系B．莱曼系C．帕邢系D．布喇开系 5．关于光谱的产生,下列说法正确的是( ) A．正常发光的霓虹灯属稀薄气体发光,产生的是明线光谱 B．白光通过某种温度较低的蒸气后将产生吸收光谱 C．撒上食盐的酒精灯火焰发出的光是明线光谱 D．炽热高压气体发光产生的是明线光谱 6．仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是( ) A．观察时氢原子有时发光,有时不发光 B．氢原子只能发出平行光 C．氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的 D．氢原子发出的光互相干涉的结果 7．氢原子第三能级的能量为 ( ) A．－13.6eV B．－10.2eV C．－3.4eV D．－1.51eV 8．下列叙述中,符合玻尔氢原子的理论的是

1 2 3 4 5 ∞ ( ) A ．电子的可能轨道的分布只能是不连续的 B ．大量原子发光的光谱应该是包含一切频率的连续光谱 C ．电子绕核做加速运动,不向外辐射能量 D ．与地球附近的人造卫星相似,绕核运行,电子的轨道半径也要逐渐减小 9．氦原子被电离一个核外电子后,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E 1=－54.4 eV,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 ( ) A ．40.8 eV B ．43.2 eV C ．51.0 eV D ．54.4 eV 10．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n =2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,且频率依次增 大 , 则E 等 于 ( ) A ．h (ν3－ν1) B ．h (ν5＋ν6) C ．h ν3 D ．h ν4 11．已知氢原子基态能量为－13.6eV,下列说法中正确的有 ( ) A ．用波长为600nm 的光照射时,可使稳定的氢原子电离 B ．用光子能量为10.2eV 的光照射时,可能使处于基态的氢原子电离 C ．氢原子可能向外辐射出11eV 的光子 D ．氢原子可能吸收能量为1.89eV 的光子 12．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体,利用其中的铬离子产生激光。铬离子的能级如图所示,E 1是基态,E 2是亚稳态,E 3是激发态,若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体,处于基态的铬离子受激发跃迁到E 3,然后自发跃迁到E 2,释放波长为λ2的光子,处于亚稳态E 2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光,这种激光的波长为( ) A ．122 1λλλλ- B ．2121λλλλ- C ．2121λλλλ- D ．2 11 2λλλλ-

高中物理选修3-5原子核章节检测带答案

2017年01月19日阿甘的高中物理组卷 一．选择题（共30小题） 1．下列核反应方程中X代表质子的是（） A． B． C． D． 2．太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的，下列核反应属于聚变反应的是（） A．→ B．→ C．→ D．→ 3．某原子核内有核子N个，其中包含质子n个，当核经过一次α衰变和一次β衰变后，它自身变成一个新的原子核，可知这个新的原子核内（） A．有核子（n﹣3）个B．有核子数（N﹣4）个 C．有中子（N﹣n﹣1）个D．有质子（n﹣1） 4．下列说法正确的是（） A．当大批氢原子从4能级跃迁到1能级时，氢原子会产生3种频率的光子

B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型 C．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 D．对放射性物质施加压力，其半衰期将减少 5．居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料．这些材料都不同程度地含有放射性元素．有些含有铀和钍的花岗岩会释放出放射性惰性气体氡，而氡发生衰变，放射出α、β、γ射线，很容易对人体造成伤害．下列的说法中正确的是（） A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核经过7.6天后就全部衰变完了 B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 C．γ射线一般伴随α射线或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱 D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少4 6．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：→．下列判断正确的是（） A．n是质子B．n是电子 C．X是P的同位素 D．X是的同位素 7．下列说法正确的是（） A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转 B．β射线比α射线更容易使气体电离 C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变

物理选修3---5第十八章：原子结构知识点汇总

物理选修3---5第十八章：原子结构知识点汇总 （训练版） 知识点一、电子的发现和汤姆生的原子模型： 1、电子的发现： 1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而 发现了电子。电子的发现表明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。 2、汤姆生的原子模型： 1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。这就是汤姆生的枣糕式原子模型。 知识点二、α粒子散射实验和原子核结构模型 1、α粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完成 ①实验装置的组成：放射源、金箔、荧光屏 1

②实验现象： a. 绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动， 不发生偏转。 b. 有少数α粒子发生较大角度的偏转 c. 有极少数α粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。 2、原子的核式结构模型： 由于α粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使α粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对α粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的α粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，α粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。 1911年，卢瑟福通过对α粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质 量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。原子核半径小于1014-m,原子轨道半径约1010-m。 3、卢瑟福对实验结果的解释 电子对α粒子的作用忽略不计。 因为原子核很小，大部分α粒子穿过原子时离原子核很远，受到较小的库仑斥力，运动几乎不改变方向。 极少数α粒子穿过原子时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。

高二物理【原子结构】练习题

高二物理原子结构练习题 一、单选题 1．在原子物理学的发展过程中，出现了许多著名的科学家和他们的研究成果，有关他们的说法中哪个是正确的（ ） A ．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，并测出了电子所带的电荷量 B ．卢瑟福通过对α粒子散射实验数据的分析提出了原子的核式结构模型 C ．玻尔的原子理论把量子观念引入了原子领域，成功地揭示了微观粒子的运动规律 D ．巴耳末发现的巴耳末公式可求出氢原子所发光的波长 2．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a 运动到b 、再运动到c 的过程中，下列说法正确的是( ) A ．动能先增大，后减小 B ．电势能先减小，后增大 C ．电场力先做负功，后做正功，总功等于零 D ．加速度先变小，后变大 3．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人 员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线 只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意 图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV ，要使氢原子 辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于2n =激发态 的氢原子提供的能量为（ ） A ．10.20eV B ．2.89eV C ．2.55eV D ．1.89eV 4．氢原子第n 能级的能量绝对值为E n =12E n ，其中E 1是基态能量的绝对值，而量子数n=1，2，3…。假设通过电场加速的电子轰击氢原子时，电子全部的动能被氢原子吸收，使氢原子从基态跃迁到激发态，则使电子加速的电压至少为（e 为电子所带的电荷量的绝对值）（ ）

物理选修3-5原子结构

物理周练（7） 1.下列说法中正确的是（） A．玻尔通过对氢原子光谱的研究建立了原子的核式结构模型 B．核力存在于原子核内任意两个核子之间 C．天然放射现象的发现使人类认识到原子具有复杂的结构 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 2.对玻尔理论下列说法中，不正确的是（） A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设 B．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量 C．用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系 D．氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越大 3.下列科学家提出的原子物理理论中，对其中描述不正确的是（） A．普朗克假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍 B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，其动量P、波长λ，满足γ=h/p C．贝可勒尔发现天然放射现象，揭示了原子核具有复杂结构 D．波尔的定态理论和跃迁理论，很好地解释了所有原子光谱的实验规律 4.如图是氢原子的能级示意图．当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时，辐射出光子a；从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子b．以下判断正确的是（） A．在真空中光子a的波长大于光子b的波长 B．光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态 C．光子a可使处于n=4能级的氢原子电离 D．大量处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线 5.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所 形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a运动到b、再 运动到c的过程中，下列说法中正确的是（） A．动能先增大，后减小B．电势能先减小，后增大 C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零D．加速度先变小，后变大 6.一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中（） A．可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线 B．可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线 C．只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线 D．只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线 7.如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激 发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光．关于这些光下列 说法正确的是（） A．由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子波长最长 B．由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子频率最小 C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 D．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的

高中物理 9原子与原子核的结构课后作业 新人教版选修12

二、原子与原子核的结构 1.卢瑟福提出了原子的核式结构模型,这一模型建立的基础是( ) A.α粒子的散射实验 B.对阴极射线的研究 C.天然放射现象的发现 D.质子的发现 解析:卢瑟福根据α粒子的散射实验的结果,提出原子的核式结构模型。故正确选项为A。答案:A 2. 如图为卢瑟福和他的助手做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四个位置时,关于观察到的现象,下述说法中正确的是( ) A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多 B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数只比放在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 解析:α粒子散射实验现象是判断各选项是否正确的依据。大多数α粒子几乎不发生偏转,少数α粒子发生了大角度偏转,极少数α粒子几乎返回去。A、B、D正确。 答案:ABD 3.一个原子核错误!未找到引用源。Bi,关于这个原子核,下列说法中正确的是( ) A.核外有83个电子,核内有127个质子 B.核外有83个电子,核内有83个质子 C.核内有83个质子、127个中子 D.核内有210个核子 解析:根据原子核的表示方法可知,这种原子核的电荷数为83,质量数为210。因为原子核的电荷数等于核内质子数,故该核内有83个质子。因为原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和,即等于核内核子数,故该核核内有210个核子,其中有127个中子。 答案:BCD 4.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3,真空中光速为c,当质子和中子结合成氘核时,放出的能量是( ) A.m3c2 B.(m1+m2)c2 C.(m3-m1-m2)c2 D.(m1+m2-m3)c2 解析:根据ΔE=Δmc2,质子和中子结合成氘核放出的能量是ΔE=(m1+m2-m3)c2,D项正确。 答案:D 5.下列对原子结构的认识中,错误的是( ) A.原子中绝大部分是空的,原子核很小 B.电子在核外空间绕核运动,向心力为库仑力 C.原子的全部正电荷都集中在原子核内

高中物理 第2章 原子结构 1 电子教师用书 教科版选修3-5

1．电子 [先填空] 1．阴极射线 由阴极发出撞击到玻璃壁上产生荧光的射线，称为阴极射线． 2．汤姆孙实验结论 实验表明：阴极射线在磁场和电场中产生偏转，说明阴极射线是带负电的粒子流．[再判断] 1．阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的．(×) 2．阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光．(√) 3．阴极射线在真空中沿直线传播．(√) [后思考] 产生阴极射线的玻璃管为什么是真空的？ 【提示】在高度真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极，对于真空度不高的放电管，粒子还有可能来自管中的气体，为了使射线主要来自阴极，一定要把玻璃管抽成

真空． 1．阴极射线带电性质的判断方法 (1)方法一：在阴极射线所经区域加磁场，根据射线的偏转情况确定其带电的性质． (2)方法二：在阴极射线所经区域加一电场，根据射线的偏转情况确定其带电的性质． 2．结论 根据阴极射线在磁场中和电场中的偏转情况，判断出阴极射线是带负电的粒子流． 1．如图2-1-1所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会向________偏转． 图2-1-1 【解析】阴极射线方向水平向右，说明其等效电流的方向水平向左，与导线中的电流方向相反，由左手定则，两者相互排斥，阴极射线向上偏转． 【答案】上 2．如图2-1-2是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，可采用加磁场或电场的方法. 【导学号：11010016】 图2-1-2 若加一磁场，磁场方向沿________方向，若加一电场，电场方向沿________方向．【解析】若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向． 【答案】y轴正z轴正 注意阴极射线电子从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反.

高中物理选修3-5玻尔的原子模型教案课程设计

第十八章原子结构 新课标要求 1．内容标准 （1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。 例1 用录像片或计算机模拟，演示α粒子散射实验。 （2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 例2 了解光谱分析在科学技术中的应用。 2．活动建议 观看有关原子结构的科普影片。 新课程学习 18．4 玻尔的原子模型 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解玻尔原子理论的主要内容。 2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。 （二）过程与方法 通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。 （三）情感、态度与价值观 培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。 ★教学重点 玻尔原子理论的基本假设。 ★教学难点 玻尔理论对氢光谱的解释。 ★教学方法

教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 复习提问： 1．α粒子散射实验的现象是什么？ 2．原子核式结构学说的内容是什么？ 3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾 教师：为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。 （二）进行新课 1．玻尔的原子理论 （1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 n m E E h -=ν（h 为普朗克恒量） （本假设针对线状谱提出） （3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可

高中物理-原子结构+练习

高中物理-原子结构+练习 一、研究进程 汤姆孙（糟糕模型）→卢瑟福由α粒子散射实验（核式结构模型）→ 波尔量子化模型 →现代原子模型（电子云模型） 二、α 粒子散射实验 a 、实验装置的组成：放射源、金箔、荧光屏 b 、实验的结果： 绝大多数α 粒子基本上仍沿原来的方向前进, 少数 α 粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转, 甚至超过了90o 。 C 、卢瑟福核式结构模型内容： ①在原子的中心有一个很小的原子核, ②原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里, ③带负电的电子在核外空间里旋转。 原子直径的数量级为m 10 10-,而原子核直径的数量级约为m 1015-。 c 、卢瑟福对实验结果的解释 电子对α粒子的作用忽略不计。 因为原子核很小,大部分α粒子穿过原子时离原子核很远,受到较小的库仑斥力,运动几乎不改变方向。 极少数α粒子穿过原子时离原子核很近,因此受到很强的库仑斥力,发生大角度散射。 d 、核式结构的不足 认为原子寿命的极短；认为原子发射的光谱应该是连续的。 三、氢原子光谱 1、公式：)11(1 2 2n m R -=λ m=1、2、3……,对于每个m,n=m+1,m+2,m+3…… m=2时,对应巴尔末系,其中有四条可见光,一条红色光、一条是蓝靛光、 另外两条是紫光。

2、线状光谱：原子光谱（明线光谱）是线状光谱,比如霓虹灯发光。 3、吸收光谱（主要研究太阳光谱）：吸收光谱是连续光谱背景上出现不连续的暗线。 吸收谱既不是线状谱又不是带状光谱（连续光谱） 4、实验表明：每种原子都有自己的特征谱线。（明线光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应,只是通常在吸收光谱中的暗线比明线光谱中的两线要少一些） 5、光谱分析原理：根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。 6、连续光谱（带状光谱）：炽热的固体、液体或高压气体的光谱是连续光谱。 三、波尔模型 1、电子轨道量子化r=n 2r 1 , r 1=0.053nm ——针对原子的核式结构模型提出。 电子绕核旋转可能的轨道是分立的。 2、原子能量状态量子化（定态）假设——针对原子稳定性提出。 电子在不同的轨道对应原子具有不同的能量。原子只能处于一系列 不连续的能量状态中,这些状态中原子是稳定的,电子虽然绕核旋转, 但不向外辐射能量,这些状态叫定态。 取氢原子电离时原子能量为0,用定积分求得E 1= -13.6ev. 21n E E n =,E 1 = —13.6ev 3、原子跃迁假设（针对原子的线状谱提出） 电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会放出光子。 电子吸收光子时会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的轨道。末初E -E hv =。 注：电子只吸收或发射特定频率的光子完成原子内的跃迁。如果要使电子电离,光子的能量 与氢原子能量之和大于等于零即可。 4、局限性 保留了经典粒子的观念,把电子的运动仍然看成经典力学描述下轨道运动,没有彻底摆脱经典理论的框架。→无法解释较为复杂原子的光谱。 5、现代原子模型： 电子绕核运动形成一个带负电荷的云团,对于具有波粒二象性的微观粒子,在一个确定时刻其空间坐标与动量不能同时测准,这是德国物理学家海森堡在1927年提出的著名的测不准原理。

高中物理原子与原子核知识点总结选修3-5

高中物理原子与原子核知识点总结(选修3－5) 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对同学们有所帮助. 一波粒二象性 1光电效应的研究思路 (1)两条线索： 10 J·S h为普朗克常数 h=6.63×34 ν为光子频率 2．三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0。 (2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。 3波粒二象性 波动性和粒子性的对立与统一 (1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。 (2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。

(3)光子说并未否定波动说，E ＝h ν＝hc λ 中，ν（频率）和λ就是波的概念。 光速C=λν (4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。 3．物质波 (1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。 (2)物质波的波长：λ＝h p ＝h mv ，h 是普朗克常量。 二 原子结构与原子核 （1）卢瑟福的核式结构模型 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、 粒子、 光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.(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

高中物理人教版选修3-5 18.2《原子的核式结构模型》教案设计

原子的核式结构 一、教学目标 1．知识与技能 ①了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。 ②知道ɑ粒子散射实验的实验方法和实验现象以及原子核式结构模型的主要内容。 2．过程与方法 ①通过对ɑ粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。 ②通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。 ③了解研究微观现象的方法。 3．情感态度与价值观 ①通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。 ②通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。 二、教学重点 ①引导学生小组自主思考讨论在于对ɑ粒子散射实验的结果分析从而否定“枣糕模型”，得出原子的核式结构。 ②在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法。 三、教学难点 引导学生小组自主思考讨论在于对ɑ粒子散射实验的结果分析从而否定“枣糕模型”，得出原子的核式结构模型。 四、教学资源 多媒体教学设备、PPT多媒体课件、网上下载的FLASH小课件。 五、教学过程 1．回顾历史，引入新课

通过播放1964年我国第一颗原子弹爆炸成功的视频，介绍人类现在已经开始利用原子的核能，其实早在1897年，汤姆孙就发现了电子，使人类第一次敲开原子世界的大门，今天我们就循着前人的足迹研究原子内部结构的发现过程。 2．发现电子，提出问题 汤姆孙发现电子，根据原子呈电中性，原子内还有带正电部分，那么原子内部具有怎样的结构呢？汤姆孙提出了原子的葡萄干布丁模型，动画展示原子葡萄干布丁模型，汤姆孙的原子葡萄干布丁模型虽然能够解释一些物理现象，但无法解释卢瑟福α粒子散射实验3．ɑ粒子散射实验原理、装置、实验现象 ɑ粒子散射实验的装置，主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成。ɑ粒子散射实验在课堂上无法直接演示，利用动画向学生模拟实验的装置、过程和现象，使学生获得直观的切身体验，留下深刻的印象。通过多媒体重点指出，荧光屏和望远镜能够围绕金箔在一个圆周上运动，从而可以观察到穿透金箔后偏转角度不同的ɑ粒子。动画展示实验中，通过显微镜观察到的现象，并且要让学生了解，这种观察是非常艰苦细致的工作，所用的时间也是相当长的。α粒子散射实验的数据 教师适时提问：根据以上实验数据，用科学语言表述实验结果： 学生分组讨论交流得到实验结果：绝大多数沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。 教师再次提问：根据汤姆孙原子模型分析，α粒子轰击金箔后应出现什么情况？ ①α粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？ ②按照汤姆孙原子模型，α粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？ 学生分组讨论交流得到结果：

高中物理第三章原子结构之谜第二节原子的结构检测[粤教版]选修35

第三章原子结构之谜 第二节原子的结构 A级抓基础 1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是( ) A．α粒子的散射实验B．对阴极射线的研究 C．天然放射性现象的发现 D．质子的发现 答案：A 2．(多选)下列对原子结构的认识中，正确的是( ) A．原子中绝大部分是空的，原子核很小 B．电子在核外旋转，库仑力提供向心力 C．原子的全部正电荷都集中在原子核里 D．原子核的直径大约是10－10 m 解析：原子是由位于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成的，电子在核外绕核高速旋转，库仑力提供向心力，由此可判定B、C正确，根据散射实验知原子核直径数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10 m，故A正确，D错误． 答案：ABC 3．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( ) A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对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．能发生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子 解析：原子核带正电，与α粒子间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错、B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对． 答案：BCD 4．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( ) 解析：α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金箔，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D 正确． 答案：D B级提能力

高中物理-原子结构章末复习

高中物理-原子结构章末复习 【知识网络梳理】 【知识要点与方法指导】 一、重点、难点、方法 1．原子核式结构的提出与α粒子散射实验的关系 卢瑟福设计的α粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布,并非为了验证汤姆孙模型的正与误,他在做了α粒子散射实验后,根据实验现象的分析提出了原子的“核式结构”模型。 2．对氢原子能级跃迁的理解 （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 hv E E =-末初时,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hv 大于或小于E E -末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等于发生跃迁时的两能级间的能量差。 （3）当光子能量大于或等于13.6eV 时,也可以被氢原子吸收,使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV 。氢原子电离后,电子具有一定的初动能。 一群氢原子处于量子数为n 的激发态时,可能辐射出的光谱线条数为2 (1)2 n n n N C -= =。 （4）原子还可吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被激发,由于实物粒子的动能 原 子结构 ?? ? ? ? ? ??? ?? 电子的发现原子模型????? ????光谱光谱分析：用明线光谱和吸收光谱分析物质的化学组成 ?? ???吸收光谱发射光谱???连续谱 线状谱?? ?汤姆孙的发现：阴极射线为电子流 电子发现的意义：原子可以再分??????????? ???? 汤姆孙枣糕式模型卢瑟福核式结构模型玻尔原子结构模型氢原子光谱和光谱分析?? ???能量量子化轨道量子化能级跃迁

2020-2021学年高二物理人教版选修3-5课后作业：第十八章原子结构水平测试卷

第十八章水平测试卷 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。 第Ⅰ卷(选择题，共40分) 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 1．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是() A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的 B．阴极射线本质是电子流 C．阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电 D．阴极射线的比荷比氢原子核小 答案 B 解析阴极射线是原子受激发射出的电子流，故A、C错误，B正确；电子电荷量与氢原子核相同，但质量是氢原子核的1 ，故阴极射线的比荷比氢原子核 1836 大，D错误。 2．如图所示是卢瑟福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，α粒子与原子中的电子碰撞不会发生大角度偏转，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。 3．氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子的能级示意图如图所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是() A．42.8 eV(光子) B．43.2 eV(电子) C．41.0 eV(电子) D．54.4 eV(光子) 答案 A 解析由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级差或大于等于电离能的光子才能被氦离子吸收，故A项中光子不能被吸收，D项中光子能被吸收，此时刚好电离；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，能量即能被全部或部分地吸收，而使基态氦离子发生跃迁，B、C两项中电子能量均大于E2－E1，故均能被基态氦离子吸收而发生跃迁，故B、C不符合题意。 4.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如图所示为μ氢原子的能级图。假定用动能为E的电子束照射容器中大量处于n＝1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E的取值正确的是()

人教版高中物理选修3-5知识点整理及重点题型梳理] 原子结构

人教版高中物理选修3-5 知识点梳理 重点题型（常考知识点）巩固练习 原子结构 【学习目标】 1．知道电子是怎样发现的； 2．知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义； 3．了解汤姆孙发现电子的研究方法． 4．知道α粒子散射实验； 5．明确原子核式结构模型的主要内容； 6．理解原子核式结构提出的主要思想． 【要点梳理】要点诠释： 要点一、原子结构 1．阴极射线 （1）气体的导电特点： 通常情况下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能够被电离而导电． 平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果．在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体，导电时可以看到发光放电现象． （2）1858年德国物理学家普里克发现了阴极射线． ①产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极．当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线． ②阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光． 2．汤姆孙发现电子 （1）从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究． （2）汤姆孙利用电场和磁场能使带电的运动粒子发生偏转的原理检测了阴极射线的带电性质，并定量地测定了阴极射线粒子的比荷（带电粒子的电荷量与其质量之比，即e m ）． （3）1897年汤姆孙发现了电子（阴极射线是高速电子流）． 电子的电量 ()191.602177334910C e =?－， 电子的质量 319.109389710kg m =?－， 电子的比荷 111.758810C/kg e m =?．

电子的质量约为氢原子质量的 1 1836 ． 3．汤姆孙对阴极射线的研究 （1）阴极射线电性的发现． 为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图所示装置．从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷． （2）测定阴极射线粒子的比荷． 4．密立根实验 美国物理学家密立根在1910年通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量 密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷只能是元电荷e的整数倍． 5．电子发现的意义 以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的组成部分．电子是带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕． 6．19世纪末物理学的三大发现 对阴极射线的研究，引发了19世纪末物理学的三大发现：（1）1895年伦琴发现了X射线；（2）1896年贝克勒尔发现了天然放射性；（3）1897年汤姆孙发现了电子． 要点二、原子的核式结构模型 1．汤姆孙的原子模型 “枣糕模型”． “葡萄干布丁模型”（如图所示）． “葡萄干面包模型”． 汤姆孙的原子模型是在发现电子的基础上建立起来的，汤姆孙认为，原子是一个球体，正电荷均

高中物理选修3-5原子结构知识点

第八章原子结构 一、电子的发现： （一）电子的发现： 1．电子是怎样发现的： 汤姆生用测定粒子的荷质比的方法发现了电子。 汤姆生发现阴极射线在电场和磁场中的偏转现象，根据偏转方向，确认阴极射线是带负电的粒子流。当他测定阴线射线粒子的荷质比时发现，不同物质做成的阴极发出的射极（粒子）都有相同的荷质比，这表明它们都能发射相同的带电粒子，因此这种带电粒子是构成物质的共同成份，这就是电子。 2．电子的发现对人类认识原子结构的重要性。 ①电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构。 ②由于原子含有带负电的电子，从物质的电中性出发，推想到原子中还有带正电的部分，这就提出了进一步探索原子结构、探索原子模型的问题。 （二）汤姆生的原子模型（枣糕模型） 葡萄干面包模型 二、原子的核式结构的发现 （一）原子核式结构的发现： 1．什么叫散射实验？ 用各种粒子——x射线、电子和α粒子轰击很薄的物质层，通过观察这些粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息，这种实验叫做散射实验。 2．为什么用α粒子的散射（实验）现象可以研究原子的结构？ 原子的结构非常紧密，用一般的方法无法探测它内部的结构，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。 ①由于α粒子具有足够的能量可以接近原子的中心， ②α粒子可以使荧光物质发光，如果α粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动的方向，荧光屏便能够显示出它的方向变化。 3．α粒子散射装置 ①放射源（Pa“坡”）玛丽·居里的祖国波兰。 ②金箔：1μm，能透光，有3000多层原子厚。 ③荧光屏荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个 ④显微镜圆周上转动，从而可以观察到穿过金箔后 ⑤转动圆盘偏转角度不同的α粒子 4．实验过程：实验室建在地下，通道大拐角（防光进入）

高中物理-原子结构测试题

高中物理-原子结构测试题 (高考体验卷) 一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确;全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分) 1.(·北京理综)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子() A.放出光子,能量增加 B.放出光子,能量减少 C.吸收光子,能量增加 D.吸收光子,能量减少 解析:由玻尔原子模型、跃迁的特点,由高能级向低能级跃迁过程中能量减少,减少的能量以光子形式放出,选项B正确. 答案:B 2.(·福建理综)在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是() 解析:α粒子运动时受到原子核的排斥力作用,离原子核距离远的α粒子受到的排斥力小,运动方向改变的角度也小,离原子核距离近的α粒子受到的排斥力大,运动方向改变的角度就大,C项正确. 答案:C 3.(·上海单科)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构,正确反映实验结果的示意图是() 解析:α粒子散射实验的实验现象:(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进;(2)少数α粒子发生了较大的偏转;(3)极少数α粒子的偏转角θ超过90°,甚至有个别α粒子被反弹回来.据此可知本题只有选项D正确. 答案:D 4.(·全国高考)已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量E n=,其中n=2,3,…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() A.- B.- C.- D.- 解析:根据激发态能量公式E n=可知氢原子第一激发态的能量为,设能使氢原子从第一激发态电离的最大波长(设波长为λm)的光子能量为ΔE,则有+ΔE=0,且ΔE=h,联立解得λm=-,所以本题正确选项只有C. 答案:C 5.(·四川理综)如图为氢原子能级示意图的一部分,则氢原子()

人教版高中物理(选修3-5)《原子结构》同步测试题(含答案)

《原子结构》测试题 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满 分100，考试时间60分钟。 第Ⅰ卷(选择题共40分) 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。) 1．关于α粒子散射实验的下列说法中正确的是( ) A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180° B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分 D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量 解析：A项是对该实验现象的正确描述，正确；B项，使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错；C项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中

了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故D错。 答案：A、C 2．关于太阳光谱，下列说法正确的是( ) A．太阳光谱是吸收光谱 B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的 C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成 D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素 解析：太阳光谱是吸收光谱。因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中某些元素的原子吸收，因此我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收。故选A、B。 答案：A、B 3．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级是分立的 D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关

人教版物理选修3-5第十九章原子核同步导学案

第十九章原子核 19．1 原子核的组成 ★学习目标 （一）知识与技能 1．了解天然放射现象及其规律。 2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。 3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。 （二）过程与方法 1．通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法。 2．通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。 （三）情感、态度与价值观 1．树立正确的，严谨的科学研究态度。 2．树立辨证唯物主义的科学观和世界观。 ★学习重点：天然放射现象及其规律，原子核的组成。 ★学习难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。 ★课时安排：1 课时 ★课前导学： 1、原子的组成： 2、电子是如何发现的 3、α粒子散射实验的现象是 α粒子散射实验得到的结论是 4、玻尔理论的基本假设是 玻尔理论的基本假设揭示氢原子核外的电子是如何运动的 ★学习过程 1．原子核内部是什么结构？原子核是否可以再分？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？

2．人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从开始的。① ② 3．天然放射现象 （1）放射性(radioactivity) 天然放射现象 放射性元素．（2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发现， 4．射线到底是什么 把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出， 成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线如图所示： 思考与讨论： ①你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？ ②如果α射线，β射线都是带电粒子流的话，根据图判断，他们 分别带什么电荷。 ③如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性 质？ 学生分组讨论 请同学们阅读课文后填写表格： 射线种类组成速度贯穿本领电离作用 α射线 β射线 γ射线