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1、第3课时原子结构与原子核【考纲解读】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常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.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题.考点一原子结构与(z粒子散射实验1.(X粒子散射实验的结果a粒子散射实脸的分析图绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但适a粒子发生了大角度偏转，极少数a粒子的偏转超过了90。，有的甚至被撞了回来，如图1所示.2.卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核,原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电
2、子在核外绕核旋转.【例1】卢瑟福和他的助手做a粒子散射实验，获得了重要发现：(1)关于a粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是()A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的C.证明了原子的全部正电荷和儿乎全部质量都集中在一个很小的核里D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动(2)在(X粒子散射实验中，现有一个(X粒子以2.0X107m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求该a粒子与金原子核间的最近距离.(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为尸*^2,a粒子质量为6.64X10~27kg)答案(1)C(2)2.7X10_14m解析(l)a粒子
3、散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核.数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C正确，A、B错.玻尔发现了电子轨道量子化，D错.(2)从能量转化的角度看，当a粒子靠近原子核运动时，a粒子的动能转化为电势能，达到最为d,则有解得：d=近距离时，动能全部转化为电势能，设a粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离2kqCj22X9.0X10°><2><79><(1.6><加广=6.64X10_i7X(2.0X107)2〜2.7X106【变式题组】1.[c（粒子散射实验现象]英国物理学家卢瑟福用a粒子轰击金箔，为了解释实验结果，他提出了原子
4、的核式结构学说.如图所示.O表示金原子核的位置，曲线必和‘田分别表示经过金原子核附近的a粒子的运动轨迹，其中能正确反映实验结果的是（B答案BD解析a粒子和原子核都带正电，a粒子离核越近所受斥力越大，偏转越大，C错，D正确；曲线运动的轨迹总是弯向受力的一侧，A错，B正确.2.[a粒子散射现象分析]在卢瑟福（X粒子散射实验小，有少数a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屮在一个很小的核上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屮答案A解析卢瑟福a粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是a粒子发生了较大
5、角度的偏转，这是由于a粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，A正确，B错误.a粒子能接近原子核的机会很小，大多数a粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弾碰到尘埃一样,运动方向不会发生改变.c、D的说法没错，但与题意不符.考点二玻尔理论的理解与计算1.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，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.2.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定态的能量差决定，即hv=Ein-En.(h是普朗克常量，力=6.63X10^J・s)1.轨道：原子的不同能量状态跟
6、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)氢原子的能级图(如图2所示)E/eV543-0.54-0.85-1.51-3.4-13.6图2(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：£"=急1(巾=1,2,3,…),其中Ei为基态能量,其数值为Ei=-13.6eV.②氢原子的半径公式：/；,=(77=1,2,3,…)，其中门为基态半径，又称玻尔半径，其数值为ri=0.53X10_1°m.【例21已知氢原子基态的电子轨道半径门=0.53XW,om,基态的能级值为£,=-13.607.(电子的质量
7、为9」X10_3,kg)(1)求电子在//=1的轨道上运动形成的等效电流.(2)有一群氢原子处于量子数的激发态，画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪儿条光谱线.(3)汁算这几条光谱线中最长的波长.答案(l)1.05X10_3A(2)见解析(3)6.58X10，7m解析(1)电子绕核运动具有周期性，设运转周期为T,由牛顿第二定律和库仑定律有又轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为®由电流的定义式得所求等效电流/=詡…™e2n~(1.6X10-19)2I9X109联立①②侍/=^A/^=2X3.14XO.5
