【名师伴你行】2016年高考物理一轮复习 选修3-5 第3单元 原子结构
人教版高中物理选修3-5知识点整理及重点题型梳理] 原子结构
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人教版高中物理选修3-5知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习原子结构【学习目标】1．知道电子是怎样发现的；2．知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义； 3．了解汤姆孙发现电子的研究方法． 4．知道α粒子散射实验；5．明确原子核式结构模型的主要内容； 6．理解原子核式结构提出的主要思想．【要点梳理】要点诠释： 要点一、原子结构 1．阴极射线（1）气体的导电特点：通常情况下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能够被电离而导电．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果．在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体，导电时可以看到发光放电现象．（2）1858年德国物理学家普里克发现了阴极射线．①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．②阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光． 2．汤姆孙发现电子（1）从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究． （2）汤姆孙利用电场和磁场能使带电的运动粒子发生偏转的原理检测了阴极射线的带电性质，并定量地测定了阴极射线粒子的比荷（带电粒子的电荷量与其质量之比，即e m）． （3）1897年汤姆孙发现了电子（阴极射线是高速电子流）．电子的电量()191.602177334910C e =⨯－，电子的质量319.109389710kg m =⨯－，电子的比荷111.758810C/kg em=⨯．电子的质量约为氢原子质量的1 1836．3．汤姆孙对阴极射线的研究（1）阴极射线电性的发现．为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图所示装置．从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷．（2）测定阴极射线粒子的比荷．4．密立根实验美国物理学家密立根在1910年通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷只能是元电荷e的整数倍．5．电子发现的意义以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的组成部分．电子是带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕．6．19世纪末物理学的三大发现对阴极射线的研究，引发了19世纪末物理学的三大发现：（1）1895年伦琴发现了X射线；（2）1896年贝克勒尔发现了天然放射性；（3）1897年汤姆孙发现了电子．要点二、原子的核式结构模型1．汤姆孙的原子模型“枣糕模型”．“葡萄干布丁模型”（如图所示）．“葡萄干面包模型”．汤姆孙的原子模型是在发现电子的基础上建立起来的，汤姆孙认为，原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子一样，镶嵌在原子里面，所以汤姆孙的原子模型也叫枣糕式原子结构模型．【注意】汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实——仅粒子散射实验所否定．2．α粒子散射实验1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现． （1）实验装置（如图所示）由放射源、金箔、荧光屏等组成．特别提示：①整个实验过程在真空中进行． ②金箔很薄，α粒子（42He 核）很容易穿过．（2）实验现象与结果．绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子偏转角超过90︒，有的几乎达到180︒，沿原路返回．仅粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多．α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型．3．原子的核式结构卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子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质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．4．原子核的电荷与尺度由不同原子对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷．又由于原子是电中性的，可以推算出原子内含有的电子数．结果发现各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数非常接近于它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的．原子核的半径无法直接测量，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定，α粒子散射是估算核半径最简单的方法．对于一般的原子核半径数量级为1510m －，整个原子半径的数量级是1010m －，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的． 5．解题依据和方法（1）解答与本节知识有关的试题，必须以两个实验现象和发现的实际为基础，应明确以下几点： ①汤姆孙发现了电子，说明原子是可分的，电子是原子的组成部分．②卢瑟福“α粒子散射实验”现象说明：原子中绝大部分是空的，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上．（2）根据原子的核式结构，结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识，是综合分析解决d 粒子靠近原子核过程中，有关功、能的变化，加速度，速度的变化所必备的知识基础和应掌握的方法．6．对α粒子散射实验的理解如果按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，α粒子如果从原子之间或原子的中心轴线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不产生偏转；如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当大一部分被抵消，α粒子偏转很小；如果α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹．所以α粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型．按卢瑟福的原子模型（核式结构），当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，仅粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变极少，由于原子核很小，这种机会就很多，所以绝大多数α粒子不产生偏转；只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑斥力，偏转角才很大，而这种机会很少；如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180︒，这种机会极少．如图所示．卢瑟福根据α粒子散射实验，不仪建立了原子的核式结构，还估算出了原子核的大小．220121(1)4sin 2m Ze r Mv θπε=⋅+（θ为散射角）．原子核的商径数量级在1510m －．原子直径数量级大约是1010m －，所以原子核半径只相当于原子半径的十万分之一．原子的核式结构初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾．（见玻尔的原子模型）7．原子结构的探索历史（1）发现原子核式结构的过程．实验和发现 说明了什么 电子的发现说明原子有复杂结构α粒子散射实验说明汤姆孙（枣糕式）原子模型不符合实际，卢瑟福重新建立原子的核式结构模型（2）原子的核式结构与原子的枣糕式结构的根本区别．核式结构枣糕式结构原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内【典型例题】 类型一、原子结构例1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ）． A ．阴极射线本质是氢原子 B ．阴极射线本质是电磁波 C ．阴极射线本质是电子 D ．阴极射线本质是X 射线【思路点拨】阴极射线基本性质．【答案】C【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X 射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．【总结升华】对阴极射线基本性质的了解是解题的依据．举一反三:【变式】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（ ）．A ．向纸内偏转B ．向纸外偏转C ．向下偏转D ．向上偏转【答案】D【解析】本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生和性质．由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极射出，由左手定则可判定阴极射线（电子）向上偏转．【总结升华】注意阴极射线（电子）从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反．例2．汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示．真空管内的阴极K 发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A ＇中心的小孔沿中心轴1O O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P ＇间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ＇点（O ＇点与O 点的竖直间距为d ，水平间距可忽略不计）．此时，在P 和P ＇间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B 时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向的长度为1L ，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为2L （如图所示）． （1）求打在荧光屏O 点的电子速度的大小． （2）推导出电子的比荷的表达式．【答案】（1）UBb（2）2121(/2)Ud B bL L L +【解析】（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v ，则evB eE =， 得E v B =， 即U v Bb =． （2）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为eUa mb =． 电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间11L t v=。
【创新设计】2016高考物理一轮复习 第3课时 原子结构 原子核课件(选修3-5)
答案
BD
6．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应， 当温度达到 108 K 时，可以发生“氦燃烧”。
4 8 ①完成“氦燃烧”的核反应方程： 2He＋________→4Be＋γ。
－16 ②8 Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为 2.6 × 10 s。一定 4 － 16 8 质量的8 Be ， 经 7.8 × 10 s 后 所 剩 4 4 Be 占 开 始 时 的
解析
控制中子数可以控制反应速度； Δm ＝mU ＋mn－mBa －
－27
mKr－3mn＝0.357 8×10 答案
kg，ΔE＝Δmc2＝3.22×10
1 0n
－11
J。
吸收中子控制核反应速度
3.22×10－11
考点一
氢原子能级及能级跃迁
1．定态间的跃迁——满足能级差 跃迁 (1)从低能级(n 小) ― ― → 高能级(n 大)― → 吸收能量。 hν＝En 大－En 小 跃迁 (2)从高能级(n 大) ― ― → 低能级(n 小) ― → 放出能量。 hν＝En 大－En 小
D．卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构
的“西瓜模型”
解析
玻尔提出的原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验
规律；卢瑟福核式结构模型不能解释原子的稳定性；卢瑟福 的 α 粒子散射实验表明原子具有核式结构，否定了汤姆孙关
于原子结构的“西瓜模型”，故A、D正确，B、C错误。
答案 AD
2．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静 止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射 过程的径迹，其中正确的是 ( )
1 1 ＝R22－n2， (n＝3,4,5， „)， R
高三物理一轮复习课件：选修3-5 原子结构 原子核
• ②氢原子的能级图，如下图所示．
• a．能级图中的横线表示氢原子可能的能 量状态——定态． • b．横线左端的数字“1,2,3„”表示量子 数，右端的数字“－13.6，－3.4„”表 示氢原子的能级． • c．相邻横线间的距离，表示相邻的能级 差，量子数越大，相邻的能级差越小． • d．带箭头的竖线表示原子由较高能级向 较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝ Em－En.
衰变实质 衰变规律
β 衰变 － A A 0 － Z X→Z＋1Y＋－1e 中子转化为质子和电 一个整体射出 子 1 4 1 1 21 1H＋20n→2 He 0n→1H＋ 0－1e 电荷数守恒、质量数守恒• 式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的 原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未 发生衰变的放射性元素的原子数和质量， t表示衰变时间，τ表示半衰期． • ②影响因素：放射性元素衰变的快慢是由 原子核内部因素决定的，跟原子所处的物 理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质
题组演练
• 1．天然放射现象 自发地 • (1)天然放射现象：某些元素 放射性元素放 射某些射线的现象称为天然放射现象，这 氦核流 些元素称 (2) 三种射线的本 电子流 电磁波． 质：α射线是 ，β射线是 ，γ射线是
• (3)三种射线的本质和特性
组成 高速氦核流
种类
α射线
β射线
γ射线
高速电子流
• (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．
• 2．氢原子光谱 • (1)光谱 • ①光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展 波长(频率) 强度 开，获得光的 成分和 分布的记录，即光谱． • ②光谱分类 亮线 • 有些光谱是一条条的 ，这样的光 谱叫做线状谱． 光带 • 有的光谱是连在一起的 ，这样的光 谱叫做连续谱．
名师伴你行·2016高考物理一轮复习课件：选修3-5 第3单元原子结构和原子核
4．质能方程、质量亏损 (1)质能方程：一定的能量和一定的质量相
联系，物体的总能量和它的质量成正比，即 E＝________. (2)核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝ ________. (3)质能方程的意义：质量和能量是物质的 两种属性，质能方程揭示了质量和能量是不 可分割的，它建立了两个属性在数值上的关 系．
种类 组成
α 射线 高速氦核流 4mp(mp＝1.67 ×10
－ 27
β 射线 高速电子流 mp 1 840
0
－1
γ 射线 光子流(高频电磁波) 0 静止质量为零 γ c 不偏转 最强，穿透几 厘米的铅板 很弱
________ ________ 带电荷量 3．三种射线的比较 质量 符号 速度 在电磁场中 贯穿本领 对空气的 电离作用 kg)
5．获得核能的途径 (1)重核裂变 ①定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几 个质量数较小的原子核的过程．
1 89 144 1 ②典型的分裂方程：235 92U＋0n→36Kr＋ 56Ba＋30n
(2)轻核聚变 ①定义：某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程．
3 4 1 ②典型的聚变方程：2 H ＋ H → He ＋ 1 1 2 0n.
卢瑟福
②实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数
沿________前进，少数发生较大角度偏转， _____偏转角度大于90°，甚至被弹回． (3)核式结构模型：原子中心有一个很小的 核，叫做原子核，原子的全部________和几 乎全部________都集中在原子核里，带负电 的电子在核外空间绕核旋转． (2)原来方向 极少数 (3)正电荷 质量
2．光谱和光谱分析 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得
高中物理选修3-5原子结构知识点复习
高中物理选修3-5原子结构知识点复习原子结构是高中物理选修3-5重要知识点之一，那么哪些内容需要我们复习记忆?下面店铺给大家带来高中物理选修3-5原子结构知识点，希望对你有帮助。
高中物理选修3-5原子结构知识点一、电子的发现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?)二、原子的核式结构模型1、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α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α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°。
(P53 图)2、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α粒子散射实验结果，α粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小(数量级为10-15m)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。
三、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; 稀薄气体发光产生线状谱，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)，即辐射波长是分立的。
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。
四、波尔的原子模型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。
高考物理一轮复习(人教版)课件：选修3-5-3原子结构 原子核
• 2．原子核是核子结合在一起构成的，要把 它 们 分 开 结合能 ，需要能量，这就是原子核的 ． • 3．质量亏损：原子核的质量小于组成它的 核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损 E＝mc ． Δmc • 4．爱因斯坦质能方程为 ，若 核反应中的质量亏损为Δm，释放的核能ΔE ＝ .
2 2
• 七、重核的裂变与轻核的聚变 • 1．裂变：重核分裂成质量较小的核的反应 ． 如 92235U ＋ 01n―→ 54136Xe ＋ 3890Sr ＋ 1001n. • 2．聚变：两个轻核结合成质量较大的核的 反应．如：12H＋13H―→24He＋01n. 核能 • 3．重核裂变和轻核聚变过程中都释放出 ．
• 五、放射性同位素及应用 • 1．同位素 中子数 而 • 具有相同 不同的 质子数 原子核，在元素周期表中处于同一位置， 同位素 互称 ． • 有些同位素具有放射性，叫做放射性同位 素．天然放射性同位素不过四十多种，而 人工制造的放射性同位素已达1 000 多种． • 2．放射性同位素的应用 • (1) 放射性同位素放出的射线应用于工业、 探伤、农业、医疗等．
• (2)氢原子的能级图，如下图所示．
• ①能级图中的横线表示氢原子可能的能量 状态——定态． • ②横线左端的数字“ 1,2,3…”表示量子数 ，右端的数字“－ 13.6 ，－ 3.4…”表示氢 原子的能级． • ③相邻横线间的距离，表示相邻的能级差 ，量子数越大，相邻的能级差越小． • ④带箭头的竖线表示原子由较高能级向较 低能级跃迁，原子跃迁条件为： hν ＝ Em－ En.
• 四、原子核的衰变 • 1．原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种 原子核的变化称为原子核的衰变． • 2．分类 • α衰变：ZAX→Z－2A－4Y＋24 He • β衰变：ZAX→Z＋1 AY＋－1 0e • 3 ． 半 衰 期 ： 放 射 性 半数 元素的原子核有 发生衰变所需的时间． 理或化学状态 核内部本身 • 半衰期由 的因素决定，跟原子 所处的物 无关．
高考物理总复习 3原子结构 原子核课件 新人教版选修3-5
2．玻尔的原子模型(玻尔假说内容)
(1)定态量子化假设：
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，电子虽绕核运动，但并不向外辐射能量，
这些状态叫定态．
(2)辐射频率条件假设： 原子从一种定态(设能量为E初)跃迁到另一种定态(设能量 为E终)时．它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这 两种定态的能量差决定，即hν＝E初－E终．
三、玻尔的原子模型
1．原子的核式结构与经典电磁理论的矛盾． 第一点：原子是否稳定
按经典的电磁理论，做加速运动的电荷，应该辐射电磁
波，其能量是应该减少，电子的运行轨道半径应减小，于是 电子将沿螺旋线的轨道落入原子核，即原子应是不稳定 的．实际上原子是稳定的．
第二点：原子光谱
按经典的电磁理论，随着电子运行轨道半径的不断变 化，电子辐射电磁波的频率也要不断变化，这种大量的原子
符 号
带电 量
质量
穿透 能力
电离 作用
传播 速度
【解析】
实验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度
小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒 子被返回，故A、B、C项错误，D项正确．
【答案】
D
本题源于教科书，考查α粒子散射实验的
【学法指导】 重视．
结果，对于类似基础知识要熟练掌握，虽不难．复习时也要
3．原子的核式结构模型
(1)内容：
原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，而电子 却像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里面，电子在平衡位置附
近振动而发出一定频率的光．历史上称这是一个充满错误的
成功，它肯定了原子有结构，认为光谱是来自原子内部的信 息，给以后的原子研究指明了方向．
二、α粒子散射实验
高中物理原子结构人教版选修3-5
原子结构学法指导物质结构和元素周期律是中学化学教材中重要的基础理论。
通过对本章的学习，能够对以前学过的知识进行概括、综合，实现由感性认识上升到理性认识的飞跃；同时也能以物质结构、元素周期律为理论指导，来探索、研究以后将要学习的化学知识。
本章学习重点是核外电子的排布规律；元素周期律的实质和元素周期表的结构；元素性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间的关系；离子键和共价键。
第一节原子结构原子结构和同位素的考点，常以重大科技成果为题材，寓教于考，突出教育性与实践性。
近几年的命题主要体现在以下方面：1．关于原子的组成及各粒子的关系；2．分子、原子、离子核外电子数的比较；3．已知同位素质量数和平均相对原子质量，求同位素的原子个数比；4．粒子半径大小比较。
试题大多以选择题形式出现，模式也较为稳定。
由于原子结构的发现源于物理学中α粒子的运动实验，无疑，原子结构成了理化学科间综合的素材。
预计这一知识会成为“3+X”综合测试命题的依据。
原子的组成和三种微粒间的关系A Z X的含义：代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。
质量数(A)；质子数(Z)+中子数(N)。
核电荷数：元素的原子序数；质子数：核外电子数。
2．电子云(1)核外电子运动的特点：①质量很小，带负电荷；②运动的空间范围小(直径约为10-10 m)；③高速运动。
(2)电子云的概念：原子核外电子绕核高速运动是没有确定的轨道的，就好像一团“带负电荷的云雾”笼罩在原子核周围，这种“带负电荷的云雾”称之为电子云。
电子云密集(单位体积内小黑点多)的地方，电子出现的机会多；反之，电子云稀疏(单位体积内小黑点少)的地方，电子出现的机会少。
3．电子层的表示方法电子层数符号K L M N O P Q电子数（2n2）能量大小K<L,M<N<O<P<Q4．原子核外电子分层排布的一般规律在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同是分层排布的，其主要规律是： (1)核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。
人教版高中物理选修3-5知识点整理及重点题型梳理] 原子结构
人教版高中物理选修3-5知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习原子结构【学习目标】1．知道电子是怎样发现的；2．知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义； 3．了解汤姆孙发现电子的研究方法． 4．知道α粒子散射实验；5．明确原子核式结构模型的主要内容； 6．理解原子核式结构提出的主要思想．【要点梳理】要点诠释： 要点一、原子结构 1．阴极射线（1）气体的导电特点：通常情况下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能够被电离而导电．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果．在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体，导电时可以看到发光放电现象．（2）1858年德国物理学家普里克发现了阴极射线．①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．②阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光． 2．汤姆孙发现电子（1）从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究． （2）汤姆孙利用电场和磁场能使带电的运动粒子发生偏转的原理检测了阴极射线的带电性质，并定量地测定了阴极射线粒子的比荷（带电粒子的电荷量与其质量之比，即e m）． （3）1897年汤姆孙发现了电子（阴极射线是高速电子流）．电子的电量()191.602177334910C e =⨯－，电子的质量319.109389710kg m =⨯－，电子的比荷111.758810C/kg em=⨯．电子的质量约为氢原子质量的1 1836．3．汤姆孙对阴极射线的研究（1）阴极射线电性的发现．为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图所示装置．从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷．（2）测定阴极射线粒子的比荷．4．密立根实验美国物理学家密立根在1910年通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷只能是元电荷e的整数倍．5．电子发现的意义以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的组成部分．电子是带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕．6．19世纪末物理学的三大发现对阴极射线的研究，引发了19世纪末物理学的三大发现：（1）1895年伦琴发现了X射线；（2）1896年贝克勒尔发现了天然放射性；（3）1897年汤姆孙发现了电子．要点二、原子的核式结构模型1．汤姆孙的原子模型“枣糕模型”．“葡萄干布丁模型”（如图所示）．“葡萄干面包模型”．汤姆孙的原子模型是在发现电子的基础上建立起来的，汤姆孙认为，原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子一样，镶嵌在原子里面，所以汤姆孙的原子模型也叫枣糕式原子结构模型．【注意】汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实——仅粒子散射实验所否定．2．α粒子散射实验1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现． （1）实验装置（如图所示）由放射源、金箔、荧光屏等组成．特别提示：①整个实验过程在真空中进行． ②金箔很薄，α粒子（42He 核）很容易穿过．（2）实验现象与结果．绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子偏转角超过90︒，有的几乎达到180︒，沿原路返回．仅粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多．α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型．3．原子的核式结构卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子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质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．4．原子核的电荷与尺度由不同原子对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷．又由于原子是电中性的，可以推算出原子内含有的电子数．结果发现各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数非常接近于它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的．原子核的半径无法直接测量，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定，α粒子散射是估算核半径最简单的方法．对于一般的原子核半径数量级为1510m －，整个原子半径的数量级是1010m －，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的． 5．解题依据和方法（1）解答与本节知识有关的试题，必须以两个实验现象和发现的实际为基础，应明确以下几点： ①汤姆孙发现了电子，说明原子是可分的，电子是原子的组成部分．②卢瑟福“α粒子散射实验”现象说明：原子中绝大部分是空的，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上．（2）根据原子的核式结构，结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识，是综合分析解决d 粒子靠近原子核过程中，有关功、能的变化，加速度，速度的变化所必备的知识基础和应掌握的方法．6．对α粒子散射实验的理解如果按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，α粒子如果从原子之间或原子的中心轴线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不产生偏转；如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当大一部分被抵消，α粒子偏转很小；如果α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹．所以α粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型．按卢瑟福的原子模型（核式结构），当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，仅粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变极少，由于原子核很小，这种机会就很多，所以绝大多数α粒子不产生偏转；只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑斥力，偏转角才很大，而这种机会很少；如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180︒，这种机会极少．如图所示．卢瑟福根据α粒子散射实验，不仪建立了原子的核式结构，还估算出了原子核的大小．220121(1)4sin 2m Ze r Mv θπε=⋅+（θ为散射角）．原子核的商径数量级在1510m －．原子直径数量级大约是1010m －，所以原子核半径只相当于原子半径的十万分之一．原子的核式结构初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾．（见玻尔的原子模型）7．原子结构的探索历史（1）发现原子核式结构的过程．实验和发现 说明了什么 电子的发现说明原子有复杂结构α粒子散射实验说明汤姆孙（枣糕式）原子模型不符合实际，卢瑟福重新建立原子的核式结构模型（2）原子的核式结构与原子的枣糕式结构的根本区别．核式结构枣糕式结构原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内【典型例题】 类型一、原子结构例1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ）． A ．阴极射线本质是氢原子 B ．阴极射线本质是电磁波 C ．阴极射线本质是电子 D ．阴极射线本质是X 射线【思路点拨】阴极射线基本性质．【答案】C【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X 射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．【总结升华】对阴极射线基本性质的了解是解题的依据．举一反三:【变式】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（ ）．A ．向纸内偏转B ．向纸外偏转C ．向下偏转D ．向上偏转【答案】D【解析】本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生和性质．由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极射出，由左手定则可判定阴极射线（电子）向上偏转．【总结升华】注意阴极射线（电子）从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反．例2．汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示．真空管内的阴极K 发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A ＇中心的小孔沿中心轴1O O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P ＇间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ＇点（O ＇点与O 点的竖直间距为d ，水平间距可忽略不计）．此时，在P 和P ＇间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B 时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向的长度为1L ，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为2L （如图所示）． （1）求打在荧光屏O 点的电子速度的大小． （2）推导出电子的比荷的表达式．【答案】（1）UBb（2）2121(/2)Ud B bL L L +【解析】（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v ，则evB eE =， 得E v B =， 即U v Bb =． （2）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为eUa mb =． 电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间11L t v=。
高中物理原子结构3人教版选修3-5
原子结构知识与技能：1、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理2、知道原子的基态和激发态的涵义3、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用重点难点：能量最低原理、基态、激发态、光谱课前预习：1、现在物质结构理论原理证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，处于最低状态能量的原子叫做原子。
2、基态原子的核外电子排布要遵循的原则是、、。
3、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的原子的，总称原子光谱。
学习过程〖引入〗在日常生活中，我们看到许多可见光如灯光、霓虹灯光、激光、焰火与原子结构有什么关系呢？提出问题：这些光现象是怎样产生的?问题探究：从原子中电子能量变化的角度去认识光产生的原因。
问题解决：联系原子的电子排布所遵循的构造原理，理解原子基态、激发态与电子跃迁等概念，并利用这些概念解释光谱产生的原因。
应用反馈：举例说明光谱分析的应用，如科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦，化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量，还可以让学生在课后查阅光谱分析方法及应用的有关资料以扩展他们的知识面。
〖总结〗〖阅读分析〗分析教材p8发射光谱图和吸收光谱图，认识两种光谱的特点以及光谱的发展。
【案例练习】1、同一原子的基态和激发态相比较（）A、基态时的能量比激发态时高B、基态时比较稳定C、基态时的能量比激发态时低D、激发态时比较稳定2、生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是（）A、钢铁长期使用后生锈B、节日里燃放的焰火C、金属导线可以导电D、夜空中的激光3、当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是A．碳原子由基态变为激发态 B．碳原子由激发态变为基态C．碳原子要从外界环境中吸收能量 D．碳原子要向外界环境释放能量【课后作业】1、若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是A．该元素基态原子中共有3个电子 B．该元素原子核外有5个电子层C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子M能层共有8个电子2、某元素的激发态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p34s1，则该元素基态原子的电子排布式为；元素符合为。
高考物理一轮复习 3原子结构 原子核课时作业 新人教版选修3-5-新人教版高三选修3-5物理试题
第3课时原子结构原子核根本技能练1．(多项选择)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反响式是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr ＋310n。
如下说法正确的有( ) A．上述裂变反响中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反响的发生无影响C．铀核的链式反响可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析10n表示中子，所以裂变反响中伴随着中子放出，A项正确；当铀块体积小于临界体积时链式反响不会发生，B项错误；通过控制慢中子数可以控制链式反响，C项正确；铀核的半衰期与所处的物理、化学状态无关，因此不受环境温度影响，D项错误。
答案AC2．(多项选择)氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，如此如下说法中正确的答案是( ) A．核反响方程式为21H＋31H→42He＋10nB．这是一个裂变反响C．核反响过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3D．核反响过程中释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2解析由氘核和氚核的结合以与电荷数、质量数守恒可知选项A正确；该核反响为聚变反响，选项B错误；核反响过程中的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，选项C错误；由爱因斯坦质能方程可知核反响过程中释放的核能ΔE＝Δmc2，可知选项D正确。
答案AD3．(2014·重庆卷，1)碘131的半衰期约为8天，假设某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A.m4B.m8C.m16D.m32解析 由半衰期公式m ′＝m (12)t τ可知，m ′＝m (12)328＝116m ，应当选项C 正确。
答案 C4.如图1所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出假设干种不同频率的光，如下说法正确的答案是( )图1A ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B ．由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的光频率最小C ．由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光最容易发生衍射现象D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析 由原子跃迁、光电效应的规律分析。
2016高三总复习专题十四动量与原子物理[选修3-5](2021年整理)
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第十四章动量与原子物理［选修3－5］[学习目标定位］考纲下载考情上线1。
动量、动量定理、动量守恒定律及其应用(Ⅱ)2．弹性碰撞和非弹性碰撞(Ⅰ)3．氢原子光谱（Ⅰ）4．氢原子的能级结构、能级公式（Ⅰ）5．原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期（Ⅰ)6．放射性同位素(Ⅰ）7．核力、核反应方程（Ⅰ）8．结合能、质量亏损（Ⅰ）9．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ）10．射线的危害和防护（Ⅰ）11．光电效应(Ⅰ)12．爱因斯坦的光电效应方程（Ⅰ)实验十六验证动量守恒定律高考地位高考对本章知识点考查频率较高的是动量守恒定律、光电效应、原子的能级结构及跃迁、核反应方程及核能计算，题型基本为选择题加计算题考点布设1.动量守恒定律及其与动力学的综合应用2．光电效应、原子能级及能级跃迁、衰变及核反应方程3．裂变反应、聚变反应的应用,射线的危害和应用知识与现代科技相联系的信息题是近几年高考的热点第1单元动量守恒定律及其应用动量动量定理动量守恒定律[想一想］如图14－1－1所示，质量为M的物体静止在光滑的水平面上，质量为m的小球以初速度v0水平向右碰撞物体M，结果小球以大小为v1的速度被水平反弹,物体M的速度为v2,取向右为正方向,则物体M动量的变化量为多少？小球m的动量变化量为多少？m和M组成的系统动量守恒吗？若守恒，请写出其表达式。
一轮复习原子结构-氢原子光谱
1 42
1 n2
个 线 系
普丰特线系
1
R
1
52
1 n2
n 4,5,6,
n 5,6,7，
n 6,7，8，
三、玻尔的原子模型
以假说的形式提出来的，包括以下三方面内容 1.轨道假设：即轨道是量子化的，只能是某些分立的值. 2.定态假设：即不同的轨道对应着不同的能量状态，这些状态 中原子是稳定的，不向外辐射能量.
电子的动能 Ekn＝12mv2n＝k2ern2
8、玻尔模型中电子运动有关计算问题
(2)电子势能 EP
2EK
k e2 r
(35)氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子
轨道，电子绕核做圆周运动的动能和系统的电势能之和
即为原子的能量，即 En＝Ek＋Ep＝－k2er2.
(4)系统的电势能变化根据库仑力做功来判断：靠近核， 库仑力对电子做正功，系统电势能减小；远离核，库仑力对
电子做负功，系统电势能增加．
三个原子模型的对比
实验基 础
原子结构
成功和局限
“枣糕” 电子的 模型 发现
原子是一个球体，正
电荷均匀分布在整个 球内，电子镶嵌在其
中
可解释一些实验现 象，但无法说明α粒
子散射实验
核式结 构型模
卢瑟福 的α粒子 散射实
验
原子的中心有一个很 小的核，全部正电荷 和几乎全部质量集中 在核内，电子在核外
E电子 Em En
气体导电发光机理：通常情况下，原子处于基态， 是稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的 电子的撞击，有可能跃迁到激发态。处于激发态 的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级 跃迁，放出光子，最终回到基态。
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数
质子数
(2)质子数
中子数
位置
化学
选修3－5
动量
近代物理初步
理清教材
突破核心
3．三种射线的比较
种类 组成 带电荷量 质量 符号 速度 在电磁场中 贯穿本领 对空气的 电离作用 α 射线 高速氦核流 ________ 4mp(mp＝1.67 ×10
－ 27
β 射线 高速电子流 ________ mp 1 840
选考部分
选修3－5 动量 近代物理初步
选修3－5
动量
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第3单元 原子结构和原子核
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网控基础点 提炼命题源
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读读教材
一、原子结构 1．原子的核式结构 (1)1909～1911 年，英国物理学家________进行了 α 粒子散射实 验，提出了核式结构模型． (2)α 粒子散射实验： ①实验装置：如图所示．
－ 10
m.
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二、天然放射现象和衰变 1．天然放射现象 (1)天然放射现象 元素________地放出射线的现象，首先由________发现．天然 放射现象的发现，说明________还具有复杂的结构． (2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫________．
选修3－5动量ຫໍສະໝຸດ 近代物理初步理清教材
突破核心
3．核能 核子结合为原子核时________的能量或原子核分解为核子时 ________的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能． (1)结合能：把构成原子核的结合在一起的核子分开所需的能 量． (2)比结合能 ①定义：原子核的结合能与________之比，称作比结合能，也 叫平均结合能． ②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越 大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越________． 释放 吸收 核子数 稳定
(1)不连续的
(2)不连续的 (3)E2－E1
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4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(如图所示)
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(2)氢原子的能级和轨道半径 1 ①氢原子的能级公式：En＝ 2E1(n＝1,2,3„)，其中 E1 为基态能 n 量，其数值为 E1＝－13.6 eV. ②氢原子的半径公式： rn＝n2r1(n＝1,2,3„)， 其中 r1 为基态半径， 又称玻尔半径，其数值为 r1＝0.53×10
具有放射性的元素叫________． (1)自发 贝可勒尔 原子核 (2)放射性 放射性元素
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2．原子核 (1)原子核的组成 ①原子核由________和________组成，质子和中子统称为 ________． ②原子核的核电荷数＝________，原子核的质量数＝________ ＋________. ③X元素原子核的符号为X，其中A表示________，Z表示 ________． (2)同位素：具有相同________、不同________的原子，因为在 元素周期表中的________相同，同位素具有相同的________性质． (1)①质子 中子 核子 ②质子数 质子数 中子数 ③质量
(1)波长
(2)亮线
线状谱
光带
连续谱
(3)特征谱线
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3．玻尔的原子模型 (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做 圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是________； (2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状 态，因而具有不同的能量，即原子的能量是 ________．这些具有确 定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是稳定的，不向 外辐射能量． (3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要 放出或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的能量差， 即 hν＝________.
半数 原子核本身 状态 外部环境
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三、核反应与核能 1．核力
核子间的作用力．核力是________，作用范围在1.5×10－15 m
之内，只在相邻的核子间发生作用． 2．核反应
原子核在其他粒子轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．
在核反应中，质量数守恒，________守恒． 1.短程力 2.电荷数
0
－1
γ 射线 光子流(高频电磁波) 0 静止质量为零 γ c 不偏转 最强，穿透几 厘米的铅板 很弱
kg)
4 2He
e
0.1c 偏转 最弱，用 纸能挡住 很强
0.99c 与 α 射线反向偏转 较强，穿透几 毫米的铝板 较弱
＋2e －e
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4．原子核的衰变和半衰期 (1)原子核的衰变 ①原子核放出 α 粒子或 β 粒子，变成另一种原子核的变化称为 原子核的衰变． ②分类
卢瑟福
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②实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿________前进， 少数发生较大角度偏转，_____偏转角度大于90°，甚至被弹回． (3)核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核，原 子的全部________和几乎全部________都集中在原子核里，带负电 的电子在核外空间绕核旋转． (2)原来方向 极少数 (3)正电荷 质量
A 4 4 α 衰变：A Z X→Z－2 Y＋2He
－
0 β 衰变：A Z X→ AZ＋1Y＋－1e
(2)半衰期：放射性元素的原子核有 ________发生衰变所需的时 间 ． 半 衰 期 由 ________ 的 因 素 决 定 ， 跟 原 子 所 处 的 ________ 、 ________无关．
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2．光谱和光谱分析 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(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________，这样的光谱叫做________． 有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做________． (3)光谱分析 利用每种原子都有自己的________可以用来鉴别物质和确定物 质的组成部分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大 的意义．