3章末整合提升-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-5）

章末整合提升 一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解 1．α粒子散射实验结果 α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”． 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．[来源:学*科*网Z*X*X*K] 【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，是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，说明原子是“中空”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[来源:学§科§网] 答案　BC 解析　在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明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；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金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，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C对，D错． 二、对玻尔原子结构的理解 1．氢原子的能级 对氢原子而言，核外的一个电子绕核远行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同． 原子各能级的关系为En＝ (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． 图1 【例2】　图2为氢原子最低的四个能级．氢原子在这些能级之间跃迁，所辐射的光子频率最多有几种？其中最小频率等于多少？ 图2 答案　6　1.6×1014 Hz 解析　根据谱线种数公式，频率种数最多为[来源:学科网ZXXK] N＝＝6. ＝ 从能级E4跃迁到E3，辐射的光子能量最小，频率最低，且为νmin＝ Hz ＝ ＝1.6×1014 Hz. 针对训练1　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[来源:学#科#网Z#X#X#K] 答案　D 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，[来源:学科网]＝m 又Ek＝mv2， ＝mv2则k 即Ek＝.由此式可知：电子离核越远，r越大时，电子的动能越小，故A、C错；r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，则D正确．[来源:Zxxk.Com] 三、原子的能级跃迁与电离[来源:学&科&网] 1．能级跃迁的两种方式[来源:学.科.网] (1)辐射和吸收光子发生跃迁，可表示如下： 高能级Em低能级En (2)吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而发生跃迁． 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，m>n)，均可使原子发生能级跃迁． 2．电离的两种方式 (1)吸收光子能量发生电离．当光子能量大于或等于13.6 eV时，可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能． (2)与实物粒子撞击发生电离．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氢原子所处的能级的能量，均可使原子发生电离． 【例3】　将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．[来源:学科网ZXXK] (1)若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？ (2)若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子质量me＝9.1×10－31 kg) 答案　(1)8.21×1014 Hz　(2)9.95×105 m/s 解析　(1)n＝2时，E2＝－ eV＝－3.4 eV 所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0. 所以，要使处于n＝2激发态的原子电离，电离能为 ΔE