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1、专题十六原子结构和原子核高考物理（浙江专用）考点一 原子结构考向基础一、电子的发现考点清单阴极射线产生在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极。当两极间加一定电压时,阴极便发出一种射线,这种射线为阴极射线特点轰击荧光物质时能使其发光组成电子流电子质量9.1093897×10-31kg电荷量1.60217733(49)×10-19C比荷1.8×1011C/kg发现1897年,英国物理学家汤姆孙测出了阴极射线粒子的比荷,断定它是带负电的粒子,后来被称为电子意义电子是人类发现的第一个比原子小的粒子。电子的发现,打破了原子不可再分的传统观念,使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也有内部结构。从
2、此,原子物理学飞速发展,人们对物质结构的认识进入了一个新时代密立根实验电子电荷的精确测定是在1909—1913年间由美国科学家密立根通过著名的“油滴实验”测出的密立根实验更重要的发现是:电荷是量子化的,即任何带电体所带电荷量只能是e的①整数倍二、α粒子散射实验与卢瑟福核式结构时间1909—1911年人员英国物理学家卢瑟福及其学生装置现象绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,但少数α粒子发生了较大角度的偏转,并且有极少数α粒子的偏转超过了90°三个关键词:“绝大多数”“少数”“极少数”实验基础α粒子散射实验模型理论在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中
3、在原子核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转模型特点(1)核很小,原子直径的数量级约为10-10m,而核直径的数量级只有10-15m(2)核很重,原子的质量几乎全部集中在核里(3)库仑力提供电子绕核旋转的向心力意义明确了原子结构的空间分布、质量分布、电荷分布对散射结果的解释按照核式结构模型,由于原子核很小,大部分α粒子穿过金箔时都离核很远,受到的斥力很小,它们的运动几乎不受影响;只有极少数α粒子从原子核附近飞过,明显地受到原子核的库仑斥力作用而发生大角度的偏转三、氢原子光谱氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线,这些光谱线可用一个统一的公式表示:=②R式中R叫做里德伯常量,实验值为R=1.10×1
4、07m-1,m=1,2,3,…,对每一个m,有n=m+1,m+2,m+3,…,构成一个谱线系。说明氢光谱是线状的、不连续的,波长只能是分立的值。概念在玻尔模型中,原子的可能状态是不连续的,因此各状态对应的能量也是不连续的。这些能量值叫做能级基态与激发态各状态的标号1,2,3,…,叫做量子数,通常用n表示。能量最低的状态叫做基态,其他状态叫做激发态。基态和各激发态的能量分别用E1,E2,E3,…,代表。基态与离核最近的轨道相对应,量子数n=1。激发态对应的量子数依次为n=2,3,4,…,分别称之为第二能级、第三能级、第四能级……或第一激发态、第二激发态、第三激发态……,相应状态下离核距离增大能级
5、图用水平线表示能级,水平线间距离表示能级差大小的图示称为能级图氢原子能级图备注每一条水平线代表一个定态左端数字“n”表示量子数,右端数字E表示能级n越大时相邻能级间差值越小竖直带箭头的线段表示一种跃迁方式四、能级跃迁概念原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁辐射与激发从高能级向低能级的跃迁过程,以释放光子的形式释放能量,称为辐射。hν=③E初-E终从低能级向高能级的跃迁过程称为激发,始末能级差的绝对值等于所吸收的能量,ΔE=④E终-E初考向突破考向 玻尔的原子模型1.氢原子的能级及相关物理量在氢原子中,电子围绕原子核运动,如将电子的运动看做轨道半径为r的圆周运动,则原子核与电子之
6、间的库仑力提供电子做匀速圆周运动所需的向心力,那么由库仑定律和牛顿第二定律,有=me,则①电子运动速率v=;②电子的动能Ek=mev2=;③电子运动周期T==2π;④电子在半径为r的轨道上所具有的电势能Ep=-ke2/r;⑤等效电流I=。由以上各式可见,电子绕核运动的轨道半径越大,电子的运行速率越小,动能越小,电子运动的周期越大,在轨道上具有的电势能越大。例1(2018浙江名校协作,14)(多选)下列说法正确的是( )A.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越小B.γ射线是频率极高的电磁波,其在云室中穿过会留下清晰的径迹C.根据玻尔原子模型,氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能将
7、增大D.太阳辐射能量的主要来源与核电站发生的核反应一样,都是重核裂变解析依据德布罗意波长公式λ=可知,微观粒子的动量越大,其对应的波长就越短,故A正确;γ射线是频率极高的电磁波,其在云室中穿过不会留下清晰的径迹,选项B错误;根据玻尔原子模型,氢原子辐射光子后,原子的能级降低,电子的轨道半径减小,则电子绕核运动的动能将增大,选项C正确;太阳辐射能量的主要来源是轻核聚变,而核电站发生的是重核裂变,选项
