9.原子结构-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（人教版2019选择性必修第三册）

第9讲　原子结构 9.1基础巩固 1.原子核式结构 (1)电子的发现：英国物理学家 发现了电子。 (2)α粒子散射实验 1909年，英国物理学家 和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验。实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿 方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于 ，极少数α粒子甚至被“弹”回来。 (3)原子的核式结构模型 在原子中间有一个体积很小、带正电的核，而电子在核外绕核运动。 2.氢原子光谱 (1)光谱 (2)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 ＝R∞(n＝3，4，5，…，R∞是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m－1)。 3.玻尔三条假设 (1)定态假设：原子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中原子是 的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。 (2)跃迁假设：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，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即 hν＝ (m＜n，h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)。 (3)轨道假设：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是 ，因此电子的可能轨道也是 。 4.氢原子能级和能级公式 (1)氢原子的能级公式和轨道半径公式 ①能级公式：En ＝E1(n＝1，2，3…)，其中基态的能量E1最低，其数值为E1＝－13.6 eV。 ②半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3…)，其中r1为基态半径，其数值为r1 ＝0.53×10－10 m。 (2)氢原子的能级图(如图所示) 9.2考点精析 考点一　玻尔理论与能级跃迁 1.如图3所示是卢瑟福的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(　　) 图3 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 考点二　玻尔理论与能级跃迁 1.两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级(n)低能级(m)→放出能量，发射光子，hν＝En－Em。 (2)受激跃迁：低能级(m)高能级(n)→吸收能量。 ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差，hν＝En－Em。 ②碰撞、加热等：只要入射粒子的能量大于或等于能级差即可，E外≥En－Em。 ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。 2.电离 电离态：n＝∞，E＝0 基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV。 激发态→电离态：E吸＞0－En＝|En|。 若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。 例1 如图1所示是氢原子的能级图。大量氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁，下列说法正确的是(　　) 图1 A.最多可发出6种不同频率的光子 B.发出的光子最大能量是13.60 eV C.从n＝4跃迁到n＝3发出的光子频率最高 D.这些氢原子只能吸收0.85 eV的光子才能电离 原子辐射光谱线数量的确定方法 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)条。 (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N＝C＝。　　 跟踪训练 1.处于基态的一群氢原子被一束单色光照射后，最多能发出6种频率的光，氢原子的能级图如图2所示，如果用这束光照射某一金属，测得从该金属中射出电子的最大初动能为10.54 eV，则该金属的逸出功是(　　) 图2 A.12.75 eV B.12.1 eV C.2.21 eV D.1.56 eV 2.氢原子能级示意图如图5所示。光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光。要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为(　　) 图5 A.12.09 eV 　　 B.10.20 eV C.1.89 eV 　　 D.1.51 eV 3.图6甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图。已知谱线b是氢原子从n＝5的能级直接跃迁到n＝2的能级时发出的光谱线，则谱线a可能是氢原子(　　) 图6 A.从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线 B.从n＝3的能级直接跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线 C.从n＝4的能级直接跃迁到n＝1的能级时发出的光谱线 D.从n＝4的能级直接跃迁到n＝2的能级时发出的光谱线 4.(多选)氢原子各个能级的能量如图7所示，大量氢原子由n＝1能级跃迁到n