第18章 原子结构 章末复习
文档属性
| 名称 | 第18章 原子结构 章末复习 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 336.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-03-03 10:36:28 | ||
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文档简介
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第18章 原子结构 章末复习
【知识网络】
【典例精析】
一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解
1.实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至被弹回，偏转角达到180°.
2.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质量都集中在原子核内，电子绕核运转.2·1·c·n·j·y
3.原子核的组成与尺度
(1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核中的质子数.
(2)原子核的大小：实验确定的原子核半径的数量级为10－15 m，而原子的半径的数量级是
10－10 m.因而原子内部十分“空旷”.
例1 (多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )
A.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的结果
B.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是空的
C.极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小
D.极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大
二、对玻尔原子模型及原子能级跃迁的理解
1.玻尔原子模型
(1)原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的稳定状态叫做定态，能量最低的状态叫基态，其他的状态叫做激发态.21·世纪*教育网
(2)频率条件
当电子从能量较高的定态轨道(Em)跃迁到能量较低的定态轨道(En)时会放出能量为hν的光子，则：hν＝Em－En.反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子能量同样由频率条件决定.www-2-1-cnjy-com
(3)原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道.
2.氢原子能级跃迁
(1)氢原子的能级
原子各能级的关系为：En＝(n为量子数，n＝1,2，3，…)
对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6 eV.
(2)氢原子的能级图
氢原子的能级图如图1所示.
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图1
例2 如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )
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图2
A.从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长
B.从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大
C.处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D.从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
三、原子的能级跃迁与电离
1.能级跃迁包括辐射跃迁和吸收跃迁，可表示如下：
高能级Em低能级En.
2.当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能.
3.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全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差(E＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁.21cnjy.com
例3 (多选)如图3所示是氢原子能级示意图的一部分，则下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\+29.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\+29.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\图书配套传备课\\步步高人教3-5\\word\\xuean\\xuean\\+29.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\下载\\【原创】物理人教必修2\\选修3-5\\+29.TIF" \* MERGEFORMATINET
图3
A.用波长为600 nm的X射线照射，可以使稳定的氢原子电离
B.用能量是10.2 eV的光子可以激发处于基态的氢原子
C.用能量是2.5 eV的光子入射，可以使基态的氢原子激发
D.用能量是11.0 eV的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发
针对训练 一个氢原子处于基态，用光子能量为15 eV的电磁波去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大？21·cn·jy·com
【达标检测】
1.在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，下列说法正确的是( )
A.动能最小
B.电势能最小
C.α粒子和金原子核组成的系统的能量最小
D.加速度最小
2.如图4所示是玻尔理论中氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )21世纪教育网版权所有
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图4
A.13.6 eV
B.12.09 eV
C.10.2 eV
D.3.4 eV
3.氢原子能级的示意图如图5所示，大量氢原子从n＝4的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则( )
INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\X174.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\X174.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\图书配套传备课\\步步高人教3-5\\word\\xuean\\xuean\\X174.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\下载\\【原创】物理人教必修2\\选修3-5\\X174.TIF" \* MERGEFORMATINET
图5
A.可见光光子能量范围在1.62 eV到2.11 eV之间
B.氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C.a光的频率大于b光的频率
D.氢原子在n＝2的能级可吸收任意频率的光而发生电离
4.如图6所示为氢原子能级的示意图.现有大量处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光.关于这些光，下列说法正确的是( )www.21-cn-jy.com
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图6
A.最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
B.频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
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的金属箔能发生光电效应
答案精析
知识网络
电子流 核式 能量 轨道 Em－En
典例精析
例1 BC [在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错.]
例2 A [氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子.Em－En＝hν，能级差值越大辐射光子的频率越大，波长越短，E4－E3＜E3－E2，所以A项正确；辐射出的电磁波速度一样大，B项错误；处在不同能级时，核外电子出现的概率不一样，能级越低，概率越大，C项错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时氢原子一定放出能量，而不是氢原子核，故D错误.]
例3 BD [“稳定的氢原子”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必须大于或等于13.6 eV，而波长为600 nm的X射线的能量为E＝h＝6.63×10－34× eV≈2.07 eV<13.6 eV，A错误.因ΔE＝E2－E1＝(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故10.2 eV的光子可以使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确；2.5 eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差，因此不能使氢原子发生跃迁，C错误；外来电子可以将10.2 eV的能量传递给氢原子，使它激发，外来电子还剩余11.0 eV－10.2 eV＝0.8 eV的能量，D正确.]
针对训练 能 1.4 eV
解析 氢原子从基态n＝1被完全电离至少需要吸收13.6 eV的能量.所以15 eV的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后还剩余动能Ek＝15 eV－13.6 eV＝1.4 eV.
达标检测
1.A [在α粒子散射实验中，当α粒子接近金原子核时，金原子核对α粒子的作用力是斥力，对α粒子做负功，电势能增加，动能减小，当α粒子离金原子核最近时，它们之间的库仑力最大，α粒子的动能最小.由于受到的金原子核外电子的作用相对较小，与金原子核对α粒子的库仑力相比，可以忽略，因此只有库仑力做功，所以机械能和电势能整体上是守恒的，故系统的能量可以认为不变.综上所述，正确选项应为A.]21教育网
2.B [受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，说明激发的氢原子处于第3能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为E＝E3－E1＝12.09 eV，故B正确.]
3.C [由能级跃迁公式ΔE＝Em－En得：
ΔE1＝E4－E2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV
ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV
故A错；据ΔE＝＝hν知，C对；ΔE3＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，所以氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波段，B错；氢原子在n＝2的能级时能量为－3.4 eV，所以只有吸收光子能量大于等于3.4 eV时才能电离，D错.]
4.D [从n＝4的激发态跃迁到基态的能级差最大，即辐射出的光子能量最大，频率最大，对应波长最小，是最不容易发生衍射现象的，A错误；从n＝4的激发态跃迁到n＝3的激发态的能级差最小，辐射出的光子的频率最小，B错误；可辐射出的光子频率的种类数为C＝6种，C错误；从n＝2的激发态跃迁到基态时，辐射出光子的能量ΔE＝E2－E1＞6.34 eV，因而可以使逸出功为6.34 eV的金属箔发生光电效应，D正确.]【来源：21·世纪·教育·网】
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第18章 原子结构 章末复习
【知识网络】
【典例精析】
一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解
1.实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至被弹回，偏转角达到180°.
2.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质量都集中在原子核内，电子绕核运转.2·1·c·n·j·y
3.原子核的组成与尺度
(1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核中的质子数.
(2)原子核的大小：实验确定的原子核半径的数量级为10－15 m，而原子的半径的数量级是
10－10 m.因而原子内部十分“空旷”.
例1 (多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )
A.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的结果
B.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是空的
C.极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小
D.极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大
二、对玻尔原子模型及原子能级跃迁的理解
1.玻尔原子模型
(1)原子只能处于一系列能量不连续的状态中，具有确定能量的稳定状态叫做定态，能量最低的状态叫基态，其他的状态叫做激发态.21·世纪*教育网
(2)频率条件
当电子从能量较高的定态轨道(Em)跃迁到能量较低的定态轨道(En)时会放出能量为hν的光子，则：hν＝Em－En.反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子能量同样由频率条件决定.www-2-1-cnjy-com
(3)原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道.
2.氢原子能级跃迁
(1)氢原子的能级
原子各能级的关系为：En＝(n为量子数，n＝1,2，3，…)
对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6 eV.
(2)氢原子的能级图
氢原子的能级图如图1所示.
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图1
例2 如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )
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图2
A.从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长
B.从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大
C.处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D.从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
三、原子的能级跃迁与电离
1.能级跃迁包括辐射跃迁和吸收跃迁，可表示如下：
高能级Em低能级En.
2.当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能.
3.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全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差(E＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁.21cnjy.com
例3 (多选)如图3所示是氢原子能级示意图的一部分，则下列说法正确的是( )
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图3
A.用波长为600 nm的X射线照射，可以使稳定的氢原子电离
B.用能量是10.2 eV的光子可以激发处于基态的氢原子
C.用能量是2.5 eV的光子入射，可以使基态的氢原子激发
D.用能量是11.0 eV的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发
针对训练 一个氢原子处于基态，用光子能量为15 eV的电磁波去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大？21·cn·jy·com
【达标检测】
1.在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，下列说法正确的是( )
A.动能最小
B.电势能最小
C.α粒子和金原子核组成的系统的能量最小
D.加速度最小
2.如图4所示是玻尔理论中氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )21世纪教育网版权所有
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图4
A.13.6 eV
B.12.09 eV
C.10.2 eV
D.3.4 eV
3.氢原子能级的示意图如图5所示，大量氢原子从n＝4的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则( )
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图5
A.可见光光子能量范围在1.62 eV到2.11 eV之间
B.氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C.a光的频率大于b光的频率
D.氢原子在n＝2的能级可吸收任意频率的光而发生电离
4.如图6所示为氢原子能级的示意图.现有大量处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光.关于这些光，下列说法正确的是( )www.21-cn-jy.com
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图6
A.最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
B.频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
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的金属箔能发生光电效应
答案精析
知识网络
电子流 核式 能量 轨道 Em－En
典例精析
例1 BC [在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错.]
例2 A [氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子.Em－En＝hν，能级差值越大辐射光子的频率越大，波长越短，E4－E3＜E3－E2，所以A项正确；辐射出的电磁波速度一样大，B项错误；处在不同能级时，核外电子出现的概率不一样，能级越低，概率越大，C项错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时氢原子一定放出能量，而不是氢原子核，故D错误.]
例3 BD [“稳定的氢原子”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必须大于或等于13.6 eV，而波长为600 nm的X射线的能量为E＝h＝6.63×10－34× eV≈2.07 eV<13.6 eV，A错误.因ΔE＝E2－E1＝(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故10.2 eV的光子可以使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确；2.5 eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差，因此不能使氢原子发生跃迁，C错误；外来电子可以将10.2 eV的能量传递给氢原子，使它激发，外来电子还剩余11.0 eV－10.2 eV＝0.8 eV的能量，D正确.]
针对训练 能 1.4 eV
解析 氢原子从基态n＝1被完全电离至少需要吸收13.6 eV的能量.所以15 eV的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后还剩余动能Ek＝15 eV－13.6 eV＝1.4 eV.
达标检测
1.A [在α粒子散射实验中，当α粒子接近金原子核时，金原子核对α粒子的作用力是斥力，对α粒子做负功，电势能增加，动能减小，当α粒子离金原子核最近时，它们之间的库仑力最大，α粒子的动能最小.由于受到的金原子核外电子的作用相对较小，与金原子核对α粒子的库仑力相比，可以忽略，因此只有库仑力做功，所以机械能和电势能整体上是守恒的，故系统的能量可以认为不变.综上所述，正确选项应为A.]21教育网
2.B [受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，说明激发的氢原子处于第3能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为E＝E3－E1＝12.09 eV，故B正确.]
3.C [由能级跃迁公式ΔE＝Em－En得：
ΔE1＝E4－E2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV
ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV
故A错；据ΔE＝＝hν知，C对；ΔE3＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，所以氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波段，B错；氢原子在n＝2的能级时能量为－3.4 eV，所以只有吸收光子能量大于等于3.4 eV时才能电离，D错.]
4.D [从n＝4的激发态跃迁到基态的能级差最大，即辐射出的光子能量最大，频率最大，对应波长最小，是最不容易发生衍射现象的，A错误；从n＝4的激发态跃迁到n＝3的激发态的能级差最小，辐射出的光子的频率最小，B错误；可辐射出的光子频率的种类数为C＝6种，C错误；从n＝2的激发态跃迁到基态时，辐射出光子的能量ΔE＝E2－E1＞6.34 eV，因而可以使逸出功为6.34 eV的金属箔发生光电效应，D正确.]【来源：21·世纪·教育·网】
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