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专题133 原子结构 氢原子光谱教学案 2017年高考物理一轮复习资料原卷版

1.知道两种原子结构模型,会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.1.原子的核式结构 (1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。

(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福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原来方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。

(3)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。

2.光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。

(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线,这样的光谱叫做线状谱。

有的光谱是连在一起的光带,这样的光谱叫做连续谱。

(3)氢原子光谱的实验规律111????nRR-是里德伯3,4,5巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式=(,…),=,22n??2λ7-1nR=1.10×10 m,为量子数。

常量, 3.玻尔理论定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核(1) 运动,但并不向外辐射能量。

跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个(2)34-hhEEh定态的能量差决定,即ν=J·s) =6.63×10-是普朗克常量,(。

nm(3)轨道: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。

原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。

4.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图1所示图1(2)氢原子的能级和轨道半径1EEnEE=-13.6 eV。

为基态能量,其数值为= (1,2,3=,…),其中①氢原子的能级公式:rrnrnr=,…),其中 (为基态半径,又称玻尔半径,其数值为=1,2,3②氢原子的半径n1112n2公式:=n11110- m。

0.53×10高频考点一原子的核式结构例1.(多选)如图2所示为卢瑟福和他的同事们做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四个位置时观察到的现象,下述说法中正确的是()图2A.放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B.放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C.放在C、D位置时,屏上观察不到闪光K]X§§来源学§科§ZX§[D.放在D位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是α在卢瑟福(1))【变式探究】.其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是__________.(填选图下方的字母)【举一反三】在卢瑟福α粒子散射实验中,有少数α粒子发生了大角度偏转,其原因是() A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子内是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中高频考点二玻尔理论例2.一个氢原子从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D.吸收光子,能量减少C.吸收光子,能量增加【变式探究】氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν,从能级n跃迁到能级k时吸收紫1光的频率为ν,已知普朗克常量为h,若氢原子从能级k跃迁到能级m,则()2A.吸收光子的能量为hν+hνB.辐射光子的能量为hν+hν22 11C.吸收光子的能量为hν-hνD.辐射光子的能量为hν-hν121 2【举一反三】)氢原子能级如图5所示,当氢原子从n =3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是________(双选,填正确答案标).图5 [来源:.]a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nmb.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级c.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级【特别提醒】解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项1.能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的.:Z*xx*k.]来源[2.能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν=E-E求得.若求波长可由公式c=λν求得.nm3.一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n-1.4.一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法:n(n-1)2. ①用数学中的组合知识求解:N=C=n2.②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加.E??13.6eV。

大量氢原子处于某一激发态。

由这1)】5.氢原子基态的能量为2015·1.【海南·17(1?E,频率最小的光子的能量为eV(保留些氢原子可能发出的所有光子中,频率最大的光子能量为20.961位有效数字),这些光子可具有种不同的频率。

???粒子粒子散射实验中,电子对】12.在粒子运动的影响可以忽略,这是因为与2015·2.【上海·7相比,电子A.电量太小B.速度太小C.体积太小D.质量太小1.(2014·上海卷,3)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )A.原子中心有一个很小的原子核B.原子核是由质子和中子组成的C.原子质量几乎全部集中在原子核内D.原子的正电荷全部集中在原子核内nn=23跃迁到39)氢原子能级如图4,当氢原子从的能级时,辐射光的=2.(多选) (2014·山东卷,波长为656 nm。

以下判断正确的是( )图4nn=1的能级时,辐射光的波长大于=2跃迁到656 nm A.氢原子从nn=2的能级1跃迁到B.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从=n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线C.一群处于nn=3的能级2跃迁到.用波长D为633 nm的光照射,不能使氢原子从=3.(多选)(2014·新课标全国卷Ⅱ,35) 在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用。

下列说法符合历史事实的是( )A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 :]来源[C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的,并测出了该粒子的比荷4.(多选) (2014·天津卷)下列说法正确的是( )A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同1.下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A.光电效应实验B.伦琴射线的发现C.α粒子散射实验D.氢原子光谱的发现2,其中n=2,3,….用=E/nh表示普朗克常量,c表示E2.已知氢原子的基态能量为E,激发态能量11n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()4hc2hc A.-B.-E3E114hc9hc C.-D.-EE113.氢原子从能级m 跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为1ν,已知普朗克常量为h,若氢原子从能级k跃迁到能级m,则()2A.吸收光子的能量为hν+hν21B.辐射光子的能量为hν+hν21C.吸收光子的能量为hν-hν12D.辐射光子的能量为hν-hν124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()5.用频率为ν的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν、ν、ν3012的三条谱线,且ν>ν>ν,则________.132A.ν<νB.ν=ν+ν13012111C.ν=ν+ν+ν D.=+3210ννν3126.如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子.问:(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射出上述能量的光子?(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.hνh7.光子不仅具有能量E=hν,而且像实物粒子一样具有大小为p==的动量.如果氢原子能级可用λc2Z1918--C.10为原子序数.已知电子电荷量取1.60×n如下公式来描述:E=-(2.18×10=1,2,3…,其中Z J),2n n则氢原子第一激发态的能量为________,为使处于基态的氢原子进入激发态,入射光子所需的最小能量为________.氢原子从第一激发态跃迁回基态时,如果考虑到原子的反冲,辐射光子的频率________(选填“小于”或“大于”)不考虑原子的反冲时辐射光子的频率.18-102.18×)J=-3.4 eV.由能级跃迁公式:hνE=-(=E-E,从基态跃迁至第一激解析:第一激发态2nm22发态,所需光子的最小能量为E=E-E=10.2 eV.不考虑氢原子反冲时,辐射光子的频率为:hν=E021最小最小1122mνmν,可+hν.由能量守恒:.=E-E考虑氢原子反冲时,设反冲的动能为=hν,辐射的光子能量为hν01222见辐射光子的频率降低了.答案:-3.4 eV10.2 eV小于8.(1)下列叙述中正确的有________.A.光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实[来源:.]B.在α粒子散射实验的基础上,卢瑟福提出了原子的核式结构模型C.紫外线照射某金属表面时发生了光电效应,则红外线也一定可以使该金属发生光电效应D.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经过7.6天后就一定只剩下一个氡原子核(2)氢原子能级如图所示,则要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变为氢离子,该氢原子需要吸收的能量至少是________eV,一群处于n=4能级的氢原子回到n=2的状态过程中,可能辐射________ 种不同频率的光子.9.如图所示为氢原子最低的四个能级,当氢原子在这些能级间跃迁时,求:(1)有可能放出几种能量的光子?(2)在哪两个能级间跃迁时,所发出光子的波长最长?波长是多少?10.氢原子的核外电子质量为m,电荷量为e,在离核最近的轨道上运动,轨道半径为r. 1(1)电子运动的动能E是多少?k(2)电子绕核转动的频率f是多少?(3)氢原子核在离核最近的电子轨道处产生的电场强度E为多大?nn=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光92如图-2-所示,氢原子从2>的某一能级跃迁到11.子,问:图2-2-9(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.(2).212.在研究原子物理时,科学家经常借用宏观模型进行模拟.在玻尔原子模型中,完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动.当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计),而是粒-19e C,电子在第1、子的静电力.设氢原子中,电子和原子核的带电荷量大小都是2=1.60×10可能轨道10-rrr,据此求:4 m,=运行时,其运动半径分别为=0.53×10121(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV为单位).(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时,原子还需吸收10.2 eV的光子,那么电子的电势能922k)N(增加了多少?静电力常量=9.0×10·m/C。

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