高级中学 2014 届高三物理总复习自主探究学案内容：12.2原子核式结构和原子核的能级课时：2 课时日期：2014-03-15一、原子核式模型机构1、1897年汤姆生.（英）.发现了电子,提出原子的枣糕模型，揭开了研究原子结构的序幕。（谁发现了 阴极射线？）2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了a粒子轰击金箔的实验，即a粒子散射实验（实验装置见必修本 P257）得到出乎意料的结果：绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数a粒子却发生了 较大的偏转，并且有极少数a粒子偏转角超过了 90 ,有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180 （P52 图）3、卢瑟福在1911 年提出原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核 ，叫做原子核，原子的全（ 部（正（电（荷（和几（乎（全（部（质（量（都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。按照这个学说， 可很好地解释a粒子散射实验结果，a粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（数量级为 10-i5m）和原子核的正电荷数。原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。七、氢原子的光谱1、光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；稀薄气体发光产牛线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。（2）吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相 应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。2、氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线）辐射波长是分立的。3、基尔霍夫开创了光谱分析的方法利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。二、原子的能级1、卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（矛盾为：a、原子是不稳定的；b、原子光谱 是连续谱），1913年玻尔（丹麦）在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔 理论。2、玻尔理论的假设：（1）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，这些状态叫做定态。氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。原子处于 最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基（态；原子处于较高能级时电子在离核较 远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。（2）原子从一种定态（设能量为E ）跃迁到另一种定态（设能量为E.）时，它辐射（或吸收）一定nIm频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hu =E -E，（能级图见3-5第61页）1nm1（3）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。3、 玻尔计算公式：=n2 r , E = E1/n2 （n=1,2,3）r =0.53x10-1。m , E = T3.6eV，分别代表第n1n11一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量。（选定离核无限远处的电 势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道 上电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小。）4、从高能级向低能级跃迁时放出光子;从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用 加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时 只能吸收一定频率的光子：而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。5、 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=。6、玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念,能解释气体导电时发光的机 理、氢原子的线状谱），局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复 杂原子的光谱。7、现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。练习:1. （双选） 下列说法正确的是（）A. 汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C. 将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并升高其温度，增加压强，它的半衰期也会相应发生改变D. 两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核必然释放核能2. （单选）下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法不正确的是（）A. 图甲：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，发现了质子和中子B. 图乙：用中子轰击铀核使其发生裂变，链式反应会释放出巨大的核能C. 图丙：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一D. 图丁：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的3. （单选）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. a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4. （单选题）原子的核式结构学说，是卢瑟福根据以下哪个实验提出来的（）A. 光电效应实验B.氢原子光谱实验C. a粒子散射实验D.天然放射实验5. 下列说法正确的A. 普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说B. 汤姆孙发现了电子，表明原子具有核式结构C. 光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量D. 对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应6. 下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是（）A. 汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长D. 按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原 子总能量增加7. 卢瑟福的a粒子散射实验中，有少数a粒子发生大角度偏转，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. 正电荷在原子中是均匀分布的C. 原子中存在带负电的电子D. 原子只能处在一系列不连续的能量状态中8. 卢瑟福a粒子散射实验的结果证明了（）A. 质子的存在B.原子核是由质子和中子组成的C.电子只能在某些轨道上运动 D.原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在一个很小的核上9. 下列四幅图的有关说法中正确的是（ ）验电器 锌板紫外光灯B电子绕核运动光电效应单分子油膜示育图a粒子散射实验A. 一群处于第三激发态的H原子向低能级跃迁只能释放出两种不同频率的光子B. 光电子的最大初动能与光的强度相关C. 水面上的单分子油膜，在测量油膜直径d大小时可把他们当做球形处理D. 发现少数a粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围10. 二十世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭 示了原子内部的 结构。发现了电子、中子和质子，右图是A. 卢瑟福的a粒子散射实验装置B.卢瑟福发现质子的实验装置C.汤姆逊发现电子的实验装置D.查德威克发现中子的实验装置11. 在 a 粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，以下说法正确的是（ ）（A） a粒子一直受到金原子核的斥力作用（B） a粒子的动能不断减小（C） a粒子的电势能不断增加（D） a粒子发生散射，是与电子碰撞的结果12. 下面是历史上发现原子内部结构的几个著名实验的装置图，其中发现质子的装置是（ ）质子(B：)J1 J I r*1fc*| -sp(D)13. 关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有A. 汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B. Q粒子散射实验中少数Q粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C. 对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路D. 玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的14. 人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程，卢瑟福、汤姆孙、玻尔、查德威克等科学家做出了卓越的贡献。关于他们的主要成就，下列正确的是（）A. 查德威克通过a粒子轰击铍核的实验发现了中子B. 卢瑟福提出了原子的核式结构模型并认为氢原子的能级是分立的C. 玻尔第一次把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统D. 汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子的核式结构模型15. 下列说法正确的是A. a 粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构B. 天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构C. 原子核能发生B衰变说明原子核内存在电子D. 氢原子从定态n=4向基态跃迁，可以辐射连续光谱16. 列关于原子和原子核的说法正确的是A. y射线是原子由激发态向低能级跃迁时产生的B. 居里夫妇最先发现了天然放射现象C. 原子核中的质子靠核力来抗衡相互之问的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起D. 结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原予核的质量17卢瑟福原子核式结构理论的主要内容没有的是（）A.原子的中心有个核，叫做原子核B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中C. 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 D. 带负电的电子在核外绕着核旋转18物理学是一门以实验为基础的科学，任何理论和学说的建立都离不开实验。下面有关物理实验与物理 理论或学说关系的说法中不正确的（ ）A. a粒子散射实验表明了原子具有核式结构B.光电效应实验证实了光具有粒子性C.电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒D.天然放射现象的发现证实了玻尔原子理论