2018-2019学年高中物理 第三章 原子结构之谜 第二节 原子的结构分层训练 粤教版选修3-5
4.3.2原子的核式结构模型+教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)
4.3 原子的核式结构模型第二课时原子的核式结构模型【教材分析】教材在介绍了电子的发现过程之后，引出原子结构的模型，并进一步以“西瓜模型—α粒子散射实验—原子核式结构模型”为主线，重点引导分析α粒子散射实验的实验过程、现象与结论，最后介绍了利用原子核与其它粒子的相互作用可以确定原子核的电荷与尺度，并强调原子内部十分“空旷”。
【学情分析】通过初中以及化学的学习，学生对原子的内部结构有了一定的认识。
但是，原子用肉眼无法观察，用什么样的方法去探究它的结构呢？因此对于这一部分的学习，学生应该有一定的好奇心，教学中从学生的好奇心出发，设置具有阶梯性的问题，引导学生思考，有些研究方法可以引导学生用之前所学习的物理知识去理解。
【教学目标与核心素养】物理观念：了解α粒子散射实验过程中电荷间的相互作用（运动与相互作用观）；科学思维：1.知道不同原子模型之间的区别，知道原子模型的建立是在实验基础上不断发展和修正的过程，通过α粒子散射实验，促进学生模型建构、质疑创新能力的提升；2.能从多个角度思考问题，提升思维的流畅性、灵活性和独创性；科学探究：1.能够查阅资料，收集与原子结构的相关信息，提出与原子结构相关的物理问题；2.通过α粒子散射实验过程（及“盲盒”实验）促进学生观察能力的提升；科学态度与责任：1.根据α粒子散射实验过程，体会科学家们在研究原子结构中所展现的严谨、敢于质疑的科学态度与精神；2.根据人们对原子结构的猜测、推理与分析，体会自然规律简洁、对称之美；3.随着人们对物质世界本质认识的加深，体会科技与科学研究对社会发展的重要意义；【教学重难点】1.根据α粒子散射实验结果，否定“西瓜模型”，建构核式结构模型并知道其建构历程与逻辑2.模型方法、利用原子核与其他粒子相互作用确定原子微观结构方法等科学探究方法的认识与理解【教学策略与学法】教学策略：回顾历史+复验实验+问题链指引教法与学法：讲授法、演示实验法、问题与任务驱动法（教法）；自主学习与思考、交流讨论法、探究学习法（学法）【教学过程】一、新课引入图片引入（新西兰面值 100 元纸币）这是一张新西兰币的 100 元，头像是著名的物理学家——卢瑟福。
第三章第二节 原子结构学案
二.原子的结构【知识要点】1．汤姆生的葡萄干布丁模型电子的发现，说明原子可以再分割。
在此基础上，汤姆生建立了较有影响的“葡萄干布丁”也叫“枣糕模型”——原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．2．α粒子散射实验1909-1911年卢瑟福指导其助手用α粒子散射实验否定了汤姆生的原子模型，提出了原子的核式结构模型。
3.原子核式结构模型的提出原子中心有一个极小的核，叫原子核，原子核集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
原子核半径的数量级为10-15m，原子半径的数量级是10-10 m。
所以原子核的半径约为原子半径的十万分之一。
这里突出了原子核是很小的，原子内部是很空的。
4“模型”与“结构”模型并不是真实情况的精确复制品，至今为止，我们还无法用肉眼去观测原子的内部结构，只能通过推测去建立模型，正确的模型在一定程度上是原子的内部结构的真实写照，但是很难说是精确的．在建立模型的过程中，常常会忽略一些次要的因素．进行简化，只是留下一些能够反映原物本质的主要因素．但是太阳系的行星结构则不同，我们观察得到，并且我们可以完全确定某一时刻太阳系的行星所处的准确位置．【问题探究】问题1：a粒子散射实验中为什么选用金箔？解答：（1）金的延展性好，容易做成和很薄的箔，实验用的金箔厚度大约是10-7m；（2）金原子到的正电荷多，与a粒子间的库仑力大；（3）金原子质量大约是a粒子质量的50倍，因而惯性大，a粒子运动状态容易改变。
问题2：α粒子的散射实验是怎么做的?α粒子散射实验的装置，可根据课本上的示意图来讲述，主要由放射源、金箔、荧光屏、放大镜和转动圆盘几部分组成。
实验的做法．课文中写得比较简明，重点应指出荧光屏和放大镜能够围绕金箔在一个圆周上转动，从而可以观察到穿过金箔后偏转角度不同的粒子数。
问题3：α粒子的散射实验结果是什么?实验结果用“绝大多数”、“少数”和“极少数”这样的数量形容词来描述。
原子结构讲解
原子结构讲解
原子结构是指原子的组成以及各组成部分之间的相对位置。
原子是由原子核和核外电子组成的，原子核位于原子的中心，核外电子围绕原子核高速旋转。
原子结构示意图是一种表示原子结构的图示，它用圆圈和小圈分别表示原子核和核内质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层的电子数。
原子的核外电子是分层排列的，从里到外分别称为第一层、第二层、第三层等。
每层最多可以排2×(n)^2个电子，其中n表示层数。
最外层电子数不
超过8个，次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
原子的性质由其核外电子的排布决定。
根据电子排布的不同，原子可以分为金属原子、非金属原子和稀有气体原子。
金属原子的最外层电子数一般小于4，容易失去电子，表现出金属的特性；非金属原子的最外层电子数一般大
于或等于4，容易得到电子，表现出非金属的特性；稀有气体原子的最外层电子数为8个（氦为2个），是一种稳定结构，表现出稀有气体的特性。
以上就是原子结构的简要介绍，如需获取更多信息，建议查阅化学书籍或咨询化学专家。
原子壳层结构
原子壳层结构原子壳层结构是电子的结构，它是由若干原子核周围的电子构成的。
这些电子有着特定的能量层，被称为“原子壳”。
原子壳层结构对化学性质、有机化合物、蛋白质结构以及金属催化反应等具有重要的影响。
原子壳层结构由近中远三个能量层构成：近层、中层和远层。
这三个层有不同的特性。
近层离原子核最近，由一层电子构成；中层和远层离原子核更远，由若干层电子构成。
近层电子能量较低，稳定性较大，容易形成分子的氢键耦合，决定了元素的化学性质。
中层电子能量较高，反应活性较强，能形成有机分子的稳定结构；远层电子的能量较高，但稳定性较低，它们参与金属催化反应，使反应更容易发生。
原子壳层结构也是蛋白质结构的基础。
蛋白质是由氨基酸组成的大分子，它们之间通过氢键和螺旋形状层次结构构成一个稳定的二维平面，即“螺旋形状层次结构”。
这种结构有助于保持蛋白质的分子结构和性质。
原子壳层结构也是金属催化反应的基础。
金属催化反应可以加速一种物质向另一种物质转化的过程，其中的原子壳层结构可以调节反应的速度和活性。
金属催化反应在很多工业反应中起着关键作用，如制取汽油、产生溶剂、固定有机化合物等。
从上面可以看出，原子壳层结构是物质结构和反应性质的重要组成部分，对化学性质、有机化合物、蛋白质结构以及金属催化反应等具有重要的影响。
不仅如此，原子壳层结构也对气体及液体性质有重要的作用。
绝大多数气体和液体都由原子壳层结构构成，它们可以通过电子的排布形成分子的结构，从而影响它们的物理性质。
例如，水分子的强氢键结构能够吸引和结合色素，从而影响水的色泽和温度等参数，从而改变水的性质。
通过以上介绍，可以看出原子壳层结构十分重要，它决定了物质结构和性质，是化学、物理、生物、工业等领域的重要组成部分。
原子壳层结构的研究将为科学家提供更多有用的信息，为基础科学的发展构建良好的平台。
物理选修3-5原子结构之谜
原子结构之谜一、知识点总结1、1858年德国科学家普吕克尔发现了阴极射线：在一个被抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色的荧光，这种期奇妙的射线被称为阴极射线。
2、汤姆生对阴极射线等现象的研究中发现了电子，揭示了原子内部有着更深层次的结构，打破来传统的“原子不可分”的观念。
3、探究阴极射线阴极射线的带负电粒子实际就是电子，阴极射线的本质是高速电子流。
4、原子结构的认识过程（1）汤姆生首先提出葡萄干布丁模型（2）α粒子散射实验（3）1911年，卢瑟福提出原子的核式结构的模型：原子的中心有一个带有正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转。
原子核的质量几乎集中了原子的全部质量，但它的半径却非常小，仅相当于原子半径的万分之一。
5、对模型的理解：模型不是真实情况（实物）的精确复制品，建立模型的过程中，往往是忽略一些次要的因素，留下一些能够反映原物本是的主要因素。
6、原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱。
是了解原子性质的最重要的直接证据。
原子光谱是分立的亮线，是不连续的。
每种原子都有自己特定的原子光谱。
不同的原子，其原子光谱均不相同，故原子光谱被称为原子的“指纹”。
我们通过对光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体的化学组成，发现新元素。
注意：用分光镜观察氢原子光谱，要尽量缩短时间以延长光谱管的寿命。
7、氢原子光谱在可见光区有四条分立的谱线。
可见氢原子受激发只能发出几种特定频率的光。
四条谱线的波长满足巴尔末公式：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=221211n R λ，n =3，4，5，6 … R 为里德伯常量。
符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系。
8、广义巴尔末公式：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=22111n mR λ，其中m 和n 均为正整数，且n ＞m 或者)()(1n T m T -=λ，式中2)(m R m T = ，2)(n R n T =称为光谱项 谱线波长的倒数可以表示为两光谱项之差。
粤教版高中物理教材目录(详细版)
第1节 探究自由落体运动
落体运动的思考
记录自由落体运动轨迹
第2节 自由落体运动规律
猜想线运
匀变速直线运动规律
两个有用的推论
第四节 匀变速直线运动与汽车行驶
本章复习与测试
*第三章 研究物体间的相互作用
第1节 探究形变与弹力的关系
第5节 物体的内能
分子的动能 温度
分子势能
物体的内能
第六节 气体分子运动的统计规律
分子沿各个方向运动的机会相等
分子速率按一定的规律分布
本章复习与检测
*第二章 固体、液体和气体
第1节 晶体的宏观特征
单晶体
多晶体
非晶体
第2节 晶体的微观结构
第3节 固体新材料
新材料的基本特征
新材料的未来
第4节 液体的性质 液晶
探索宇宙奥秘的先锋——空间探测器
本章复习与检测
*第四章 机械能和能源
第1节 功
怎样才算做了功
如何计算功
功有正、负之分吗？
第2节 动能 势能
动能
重力势能
弹性势能
第3节 探究外力做功与物体动能变
第4节 机械能守恒定律
动能与势能之间的相互转化
机械能守恒定律的理论推导
第五节 验证机械能守恒定律
第六节 能量 能量转化与守恒定律
选修3-1
*第一章 电场
第一节 认识电场
起点方式的实验探究
电荷守恒定律
第2节 探究静电力
点电荷
库仑定律
第3节 电场强度
电场
电场的描述
怎样“看见”电场
第4节 电势和电势差
电势差
电势
等势面
原子结构复习
4、元素周期表分为哪些族？为什么副族元素又称为过渡元素？
答：分为主族、副族、0族。副族元素处于s区（主要是金属）和p区（主要是非金属）之间，处于金属向非金属过渡的区域，故称为过渡元素。
5、为什么元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？
第一节、原子结构模型
一、原子结构模型的提出
1、道尔顿原子模型（1803年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。
2、汤姆生原子模型（1904年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。（“葡萄干布丁模型”）
3、卢瑟福原子模型（1911年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。（“卢瑟福核式模型”）
4、玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。（“玻尔电子分层排布模型”）
5、电子云模型（1927年~1935年）：现代物质结构学说。（“量子力学模型”）
1、下列对不同时期原子结构模型的提出时间排列正确的是（）
①电子分层排布模型②“葡萄干布丁”模型③量子力学模型④道尔顿原子学说⑤核式模型
5、核外电子排布和价电子排布式
尝试写出19～36号元素K～Kr的原子的核外电子排布式。
钾K：1s22s22p63s23p64s1；
铬Cr：1s22s22p63s23p63d44s2；
铁Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；
铜Cu：1s22s22p63s23p63d94s2；锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2；
2018-2019学年高中物理 第三章 原子结构之谜 第二节 原子的结构优质课件 粤教版选修3-5
(5)实验分析． ①由于电子质量远小于α粒子质量，所以二者发生碰 撞时电子不可能使 α 粒子发生大角度偏转． ②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电 的部分，按照汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均匀 分布的，α粒子穿过原子时，它受到两侧的斥力大部分抵 消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使 α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验的现象相矛盾．
4．注意． (1)使 α 粒子发生偏转的力是原子核对它的库仑斥力， α 粒子离原子核越近，库仑力越大，α 粒子的加速度越大， 反之则越小． (2)α 粒子与原子核间的万有引力远小于两者间的库 仑力，因而可以忽略不计．并且处理 α 粒子等微观粒子 时一般不计重力．
5．原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比．
答案：B
知识点二 原子的核式结构的提出
提炼知识 1．原子的核式结构模型． 卢瑟福依据 α 粒子散射实验的结果，提出了原子的 核式结构模型：在原子的中心有一个带正电的原子核， 它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕 核旋转．
2．原子和原子核的半径． 原子核的质量几乎集中了原子的全部质量，但它的半 径却非常小，实验确定的原子核半径的数量级为 10－15～ 10－14 m，原子半径的数量级为 10－10 m.
提炼知识 1．汤姆生的原子结构模型——葡萄干布丁模型． 汤姆生设想原子是一个球体，带正电的部分均匀地 分布在其中，质量很小的电子则像布丁中的葡萄干一样 镶嵌在内．也有人形象地把该模型称为“西瓜模型”或 “枣糕模型”，该模型被卢瑟福的 α 粒子散射实验所否定．
2．α 粒子散射实验． (1)α 粒子散射实验的方法： 用由放射源发射的 α 粒子束轰击金箔，利用荧光屏 接收，探测通过金箔后的 α 粒子偏转情况． (2)α 粒子散射实验的目的： α 粒子通过金箔时，由于金原子中的带电粒子对 α 粒 子有库仑力作用，一些 α 粒子会改变原来的运动方向， 产生偏转．统计散射到各个方向的 α 粒子数量，即可推 知原子中质量和正电荷的分布情况．
高三物理原子结构知识点
高三物理原子结构知识点原子结构是高中物理学习中的重要内容，它涉及到原子的组成、元素周期表、电子结构等知识点。
下面将对高三物理原子结构知识点进行详细介绍。
一、原子的组成原子是构成一切物质的基本单位，具有质量和电荷。
它由电子、质子和中子组成。
质子位于原子核中心，带有正电荷；中子也位于原子核中心，没有电荷；电子绕着原子核旋转，带有负电荷。
二、元素周期表元素周期表是一种将元素按照一定规律排列的表格，在周期表中，元素按照原子序数的大小从左到右排列，同时具有周期性的性质。
周期表的主要组成部分有元素的原子序数、元素符号、元素名字和相对原子质量等。
三、氢原子的电子结构氢原子是原子结构的最简单例子，它只有一个质子和一个电子。
根据波尔理论，氢原子的电子绕原子核做圆周运动，且只能处于能量量子化的离散能级上。
氢原子的电子结构可以用能级图表示，能级图中的每一层代表一个能级，能级越靠近原子核，能量越低。
当电子由高能级跃迁到低能级时，会发出或吸收能量。
四、能级和壳层能级是原子中电子在其中可以存在的离散能量状态，用n表示，n=1, 2, 3, ...，能级数越大，对应的能量越高。
壳层是能级的分组，用字母K、L、M、N...表示，每个壳层可以容纳一定数量的电子。
五、电子排布原则和填充规律根据泡利不相容原理、阿伦尼乌斯规则和洪特规则，电子在填充能级和壳层时遵循一定的排布原则。
泡利不相容原理指出在同一个能级上的电子应该尽量避免拥挤，电子的自旋方向要相反；阿伦尼乌斯规则指出电子优先填充低能级的壳层；洪特规则说明填充同一个壳层时，电子会优先填充不饱和的轨道。
六、元素的周期性和周期律元素周期性是指元素性质随着周期表位置的变化而呈现出来的规律性。
元素周期性的存在与元素的原子结构有关，即元素的电子排布会影响元素的性质。
根据元素周期表，我们可以发现周期表中元素性质的周期性变化规律。
七、原子的半径和离子半径原子半径是指原子核到最外层电子轨道外边缘的距离。
原子结构
1. α粒子散射实验
2. 原子的核式结构
3. 原子、原子核的大小
汤姆生的葡萄干布丁模型
1. 1897年汤姆生发现电子，揭开了研究原子结构的
序幕。 2. 汤姆生的葡萄干布丁模型： 原子是一个球体，正电荷 均匀地分布在整个球内，
而电子像布丁中的葡萄干
那样镶嵌在原子里面。
意味着什么？ 为什么粒子会出现 大角度散射？
1）粒子一定是受到了原子内部正电荷产生的极强的电 场斥力作用，运动方向才会发生这样的改变。 2）只有原子的正电荷和几乎全部质量都集中在原子中 心的一个很小的核上才有这种现象。
原子的核式结构
卢瑟福根据α粒子散
射实验，经过测定和计算，
于1911年提出了原子的核 式结构学说： 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原
B.α粒子受到的库仑力最大；
C.α粒子电势能最小；
D.α粒子动量的变化率最小。
课堂练习
4. 如图所示卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个
α粒子的径迹，其中可能正确的是（
A）
课堂练习
5.已知氢原子中的电子电量为ｅ，以速率ｖ在半径
为ｒ的轨道上运动，求等效电流为多少？ 解： I
q t e T e 2r v ev 2r
课堂练习
2. 在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的
电子相撞，则( ) AC A.α粒子的动能和动量几乎没有损失。 B.α粒子将损失部分动能和动量。 C.α粒子不会发生显著的偏转。 D.α粒子将发生较大角度的偏转。
课堂练习
3. 在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金核时
（ AＢ） A.α粒子动能最小；
原子的核式结构
卢瑟福根据α粒子散
高中物理选修3-5第三章 原子结构之谜02节原子的结构教学课件
（2）按照葡萄干布丁模型，ɑ粒子在原子附近 或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏 转？
讨论与交流
（3）你认为原子中的正电荷应如何分布，才 有可能造成ɑ粒子的大角度偏转？为什么？
实验现象 绝大多数ɑ粒子不偏移 少数ɑ粒子发生较大偏转
极少数ɑ粒子被弹回
分析推理
原子内部绝大部分是“空” 的
原子内部有“核”存 在 作用力很大
质量很大电量集中
原子的核式结构的提出
粒子散射示意图
讨论与交流
❖ 请比较一下太阳系与原子的结构，为什 么我们把原子的核式结构称为一种“模 型”，而太阳系的行星结构却不叫模型 呢？它们最本质的区别是什么？
课堂小结
❖ （1）卢瑟福粒子散射实验科学历程： 提出猜想实验验证实验结果与猜想出现矛盾推翻旧的猜想
我爱你就是要在开心时看得到你，生气时看得到你，你不能错过我的情绪起伏，你不能错过我的死，就是我想去当小偷，你也得陪我去当鸳鸯 大盗。 读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。 加倍努力，证明你想要的不是空中楼阁。胜利是在多次失败之后才姗姗而来。 看轻别人很容易，要摆平自己却很困难。 孩子，你是老师捧在手里的微笑。——王静 行动不一定带来快乐，而无行动则决无快乐。 少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向 奢侈是舒适的，否则就不是奢侈。——CocoChanel
可能的情况 真空或空气
棉花团 网状物质 其他可能
理由 哪种猜
可能的情况 弹性板 硬钢板
一堆电荷 其他可能
理由
哪种猜测更合理
汤姆生的葡萄干布丁模型
粒子散射实验
讨论与交流
❖ 原子结构的葡萄干布丁模型能否解释粒子 大角度散射？请同学们根据以下三方面去考 虑：
高中物理 第三章 原子结构之谜 3.2 原子的结构教学案5
第二节原子的结构[目标定位] 1.了解原子结构模型的建立.2.知道粒子散射实验的实验方法和实验现象.3.知道原子核式结构模型的主要内容.4.能说出原子和原子核大小的数量级．一、“葡萄干布丁”模型1．汤姆生的“葡萄干布丁”模型：原子是一个球体，带正电的部分均匀分布在整个球内．电子像布丁里的葡萄干一样镶嵌在原子里．(如图1所示)图12．汤姆生的模型能解释一些实验事实，如利用电子的简谐振动定性解释某些光辐射．二、α粒子散射实验1．实验装置(1)放射源：①钋放在带小孔的铅盒中，能放射α粒子．②α粒子：带正电，q＝＋2e，质量约为氢原子的4倍．(2)金箔：厚度极小，(虽然很薄但仍有几千层原子)．(3)显微镜：能够在围绕金箔的水平面内转动观察．2．实验结论(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进；(2)少数α粒子发生了较大的偏转；(3)极少数α粒子的偏转角θ超过90°，有的甚至几乎达到180°.3．实验意义(1)否定了汤姆生的原子结构模型．(2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级．三、原子的核式结构的提出1．核式结构模型：原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转．2．原子半径大约为10－10 m.3．原子核的半径大约为10－15～10－14 m．相当于原子半径的万分之一．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、对α1．实验装置示意图(如图2)图22．注意事项(1)整个实验过程在真空中进行．(2)α粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过．3．α粒子散射实验与汤姆生的原子模型的冲突分析分析否定的原因(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验相矛盾．(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．【例1】如图3为卢瑟福所做的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，下述说法中正确的是( )图3A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最少B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光答案 C解析在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A错误；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B、D错误，C正确．借题发挥解决α粒子散射实验问题的技巧(1)熟记实验装置及原理．(2)理解建立核式结构模型的要点．①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．②汤姆生的原子模型不能解释α粒子的大角度散射．③少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用．④绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电量都集中在体积很小的核内．针对训练1 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( )答案 C解析α粒子与原子核相互排斥，A、D错；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错，C对．二、卢瑟福原子核式结构模型1．内容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内，带负电的电子在核外空间绕核旋转．2．对α粒子散射实验现象的解释(1)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，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转．(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少．(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图4所示．图43．数量级原子的半径大约为10－10 m，原子核的半径大约为10－15～10－14 m.【例2】下列对原子结构的认识中，错误的是( )A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m答案 D解析卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆生模型，卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10m，是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，所以本题应选D.针对训练2 在卢瑟福α粒子散射实验中，只有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是( )A．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里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．原子的质量在原子核内是均匀分布的答案 A解析本题考查了学生对α粒子散射实验结果与原子的核式结构关系的理解．原子的核式结构正是建立在α粒子散射实验结果基础上的，C、D的说法没有错，但与题意不符.α粒子散射实验的理解1．在α粒子散射实验中，选用金箔的原因下列说法不正确的是( )A．金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔B．金核不带电C．金原子核质量大，被α粒子轰击后不易移动D．金核半径大，易形成大角度散射答案 B解析α粒子散射实验中，选用金箔是因为金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔，α粒子很容易穿过，A正确；金原子核质量大，被α粒子轰击后不易移动，C正确；金核半径大，易形成大角度散射，D正确．2．对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有( )A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B．金箔的厚度对实验无影响C．如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象D．实验装置放在空气中和真空中都可以答案 A解析实验所用的金箔的厚度极小，如果金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受到较大的阻碍作用而影响实验效果，B项错；如果改用铝箔，由于铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍然发生，C项错；空气的流动及空气中有许多漂浮的分子，会对α粒子的运动产生影响，实验装置是放在真空中进行的，D项错．故正确选项为A.原子的核式结构模型3．(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )A．原子的中心有个核，叫原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部电荷和几乎全部质量都集中在原子核内D．带负电的电子在核外绕着核旋转答案AD解析卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：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内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见，B、C选项错误，A、D选项正确．4．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( )A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力B．使α粒子产生偏转的力是库仑力C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D．能发生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核较远的α粒子答案BC解析原子核带正电，与α粒子间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错、B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C 对，D错误．(时间：60分钟)题组一对α粒子散射实验的理解1．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为( )A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子答案 C解析α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的七千分之一，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故正确选项是C.2．在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的( )A．万有引力B．库仑力C．磁场力D．核力答案 B解析由于α粒子与原子核间万有引力非常小，不可能使其发生大角度散射，而原子核可认为不动，不会产生磁场，而核力只发生在原子核内相邻的质子、中子之间，不可能对α粒子产生作用，而α粒子与原子核间的库仑力很强，它是产生大角度偏转的原因．故B正确，A、C、D错误．3．卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用α粒子轰击金箔，实验中发现α粒子( ) A．全部穿过或发生很小偏转B．绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D．全部发生很大偏转答案 B解析卢瑟福的α粒子散射实验结果是绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项A错误；α粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，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°，故选项B正确，选项C、D错误．4．如图所示，X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的( )答案 D解析α粒子离金核越远，其所受斥力越小，轨道弯曲的就越小，故D对．5．当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是( )A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小答案 B解析α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，故D错误．题组二卢瑟福的核式结构模型6．(多选)关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是( )A．原子是一个质量分布均匀的球体B．原子的质量几乎全部集中在原子核内C．原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D．原子半径的数量级是10－10 m，原子核半径的数量级是10－15 m答案BD解析根据卢瑟福的原子核式结构学说，可知选项B、D正确．7．(多选)α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，α粒子符合下列哪种情况( ) A．动能最小B．势能最小C．α粒子与金原子组成的系统的能量小D．所受原子核的斥力最大答案AD解析该题考查了原子的核式结构、动能、电势能、库仑定律及能量守恒等知识点．α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增加，两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒．根据库仑定律，距离最近时，斥力最大．8.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图1所示，图中P、Q两点为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨道相切的直线．两虚线和轨迹将平面分成四个区域，不考虑其他原子核对α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法正确的是( )图1A．可能在①区域B．可能在②区域C．可能在③区域D．可能在④区域答案 A解析因为α粒子与此原子核之间存在着斥力，如果原子核在②、③或④区，α粒子均应向①区偏折，所以不可能．9．已知电子质量为9.1×10－31kg，带电荷量为－1.6×10－19C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10m，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流．答案 2.19×106 m/s 2.18×10－18 J 1.52×10－16 s 1.05×10－3 A解析 由卢瑟福的原子模型可知：电子绕核做圆周运动所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供．根据mv 2r ＝k e 2r 2，得v ＝e k rm ＝1.6×10－19×9×1090.53×10－10×9.1×10－31 m/s ＝2.19×106m/s ；其动能 E k ＝12mv 2＝12×9.1×10－31×(2.19×106)2 J＝2.18×10－18 J ；运动周期T ＝2πr v ＝2×3.14×0.53×10－102.19×106 s ＝1.52×10－16 s ；电子绕核运动形成的等效电流I ＝q t ＝e T ＝1.6×10－191.52×10－16 A≈1.05×10－3 A ．。
高中物理原子结构
高中物理原子结构原子是构成一切物质的基本单位，是物质的最小微粒。
在高中物理中，学习原子结构是非常重要的一部分，它涉及到原子的组成、性质和特点。
本文将从原子的基本概念、结构和性质入手，系统地介绍高中物理中的原子结构。
**一、原子的基本概念**在古希腊时代，哲学家德谟克里特提出了“原子”概念，认为物质是由不可再分的微小颗粒构成的。
直到19世纪，科学家道尔顿进一步提出了现代原子论，指出原子是组成一切物质的基本单位，原子是不可分割的。
原子由质子、中子和电子三种基本粒子构成，质子带正电荷，中子不带电荷，电子带负电荷，质子和中子聚集在原子核中，而电子在原子核外围运动，形成原子的电子云。
**二、原子的结构**原子的结构由核和电子云构成。
核是原子的中心，包含了质子和中子，质子和中子的质量几乎集中在核内，占据了原子绝大部分的质量。
电子云是电子在原子核外围运动形成的区域，电子云根据能级和轨道的不同分层排列。
原子的核占据着极小的体积，而电子云则散布在核外很远的空间内。
**三、原子的性质**原子的性质主要取决于其组成的质子、中子和电子的数量和排列。
不同的元素由不同数量的质子组成，而中子数量可以不同。
原子核的质子数称为元素的原子序数，表示元素的种类。
电子的数量受到核中质子数的影响，在不同的轨道上运动。
原子的化学性质表现在元素间的原子核或电子云的相互作用。
原子核发生核反应时可以释放巨大能量，形成核能。
而电子外层轨道的电子组成化学键，决定了分子的性质。
**四、原子结构的实验研究**科学家们通过实验研究了原子的结构。
卢瑟福的金箔散射实验揭示了原子核的存在，通过观察金箔散射实验中α粒子的轨迹推断出原子核的密集性。
意识到原子核构成了绝大部分的质量，而电子仅占据了极小的体积。
玻尔提出了氢原子的量子化理论，指出电子只能在特定的轨道上运动，且能量是量子化的。
**五、原子结构的应用**原子结构的研究不仅有助于我们理解物质的构成和性质，而且在现代科学技术中有着广泛的应用。
高中物理 第三章 原子结构之谜 3.2 原子的结构教案 粤教版选修35
3.2 原子的结构课堂互动三点剖析一、α粒子散射实验1.装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图3-2-1所示.图3-2-12.现象：①绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进.②少数α粒子发生较大的偏转.③极少数α粒子偏转角度超过90°,有的几乎达到180° .3.说明：①整个实验过程在真空中进行.②使用金箔的原因是由于金的延伸性好，可以做得很薄，可认为只有一层金原子.4.实验分析：①由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转.②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验矛盾.③实验现象说明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的 .5.实验意义：①否定了汤姆生的原子结构模型.②提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级.二、原子核式结构模型1.内容：原子的中心有一个很小的核，称为原子核，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绕核旋转.2.原子核的大小数量级为10-15m，只相当于原子半径的十万分之一，体积只是原子体积的万亿分之一.3.核式结构对实验的解释，原子核很小，原子内部大部空间都是空的，当α粒子射过时，大部分α料子在不受力的空间内，所以大部分α粒子不发生偏转，少数靠近原子核的α粒子由于受到了原子核的库仑力而发生了偏转，正对原子核的α粒子受到与速度相反的库仑力作用，因而被反弹回来.各个击破【例1】关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（）A.该实验在真空环境中进行B.带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C.荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D.荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光解析：该实验在真空中进行，带有荧光屏的显微镜可在水平面内移动，正对α粒子源发出的射线方向上的荧光屏上闪光多，其他方向上闪光少.答案：ABC类题演练1关于卢瑟福的α粒子散射实验，下列说法正确的是（）A.大部分α粒子穿过金属箔没有显著偏转B.小部分α粒子穿过金属箔发生较大偏转C.只有少数α粒子穿过金属箔时发生偏转，最大偏转角可达180°D.大部分α粒子穿过金属箔时，发生折射偏向一边解析：本题考查α粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解α粒子散射实验基础上，才能选出正确选项A、B、C，对于C项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，故D项错.答案：ABC变式提升关于α粒子散射实验（）A.绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B.α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C.α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大D.对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进.只有极少数发生大角度的偏转，从α粒子的散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15—10-14 m.由此可知A项错，D项正确.用极端法，设α粒子向重金属核射去，如图所示.可知α粒子接近核时，克服电场力做功，所以其动能减少，势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，电势能减少.所以选项B、C都错.答案：D【例2】卢瑟福提出的原子结构的模型是怎样的？他提出这种模型的依据是什么？解析：原子内部有一个带正电的原子核，原子核体积很小，但几乎占有原子的全部质量，电子在原子核外绕核运动.卢瑟福提出这个模型的依据是α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后方向不变，少数α粒子发生偏转，极少数α粒子发生大角度偏转.类题演练2卢瑟福α粒子散射实验的结果（）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.说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上D.说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动解析：原子的有核模型即原子的核式结构，是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的.它肯定了原子核的存在,描述了原子核的电荷量、质量、大小等.但它没有说明原子核电子如何分布、运动，也没有说明原子核内部的结构和运动.答案：C。
高中物理 第3章 原子结构之谜 第2节 原子的结构课件 粤教选修35粤教高二选修35物理课件
镜一起转至图中的A、B、C、D四个位置时，相同时间(shíjiān)在荧光屏上观察到的闪光次数( )
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A．在A位置最多
B．在B位置最多
C．在C位置最少 光
D．在D位置观察不到闪
【答案】A
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第十六页，共二十九页。
【解析】放在A位置时，相同(xiānɡ tónɡ)时间内观察到屏上的闪光
次数最多．说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A
正确．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少．说明较 少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误．放在C位
α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆生的原子结构模 型：带正电的部分均匀分布，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(fāngxiàng)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纸被反 弹回来这一不可思议的现象一样．卢瑟福通过分析，否定了汤姆生的 原子结构模型，提出了核式结构模型．
(3)实验中用的是金箔而不是铝箔，这是因为金的原子序数大，α粒
子与金核间库仑力大，偏转明显；另外金的延展性好，容易做成极薄的金
箔．
3．实验观察结果 α粒子穿过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前
进，少数发生较大的偏转，偏转的角度(jiǎodù)超过90°，有的甚至几乎达
到180°.
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高中物理 第三章 原子结构之谜章末小结 粤教版选修35
【金版学案】2015-2016高中物理第三章 原子结构之谜章末小结粤教版选修3-5原子结构之谜⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧电子的发现⎩⎪⎨⎪⎧阴极射线―→电子―→汤姆生“葡萄干布丁模型”荷质比⎝ ⎛⎭⎪⎫q m 的测定电子电荷量的测定卢瑟福核式结构⎩⎪⎨⎪⎧α粒子散射实验：⎩⎪⎨⎪⎧现象原因―→核式结构的建立原子的核式结构模型原子、原子核的尺寸、电荷氢原子光谱：⎩⎪⎨⎪⎧光谱⎩⎪⎨⎪⎧线状谱―→光谱分析连续谱实验规律：巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2n ＝3，4，5，…玻尔的原子结构模型⎩⎪⎨⎪⎧能量量子化轨道量子化能级跃迁：hν＝Em －En1．(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是(BC )A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C ．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关解析：原子光谱是特征光谱，选项B 、C 正确，选项D 错误．连续光谱没有特征性，不能用来鉴别某一种元素，而原子光谱就可以用来鉴别元素．2．图为氢原子能级的示意图，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若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是(D )A ．最容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃到n ＝1能级产生的B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光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：波长最长的光最容易发生衍射现象，是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的，因此从n＝4能级跃迁到n＝3能级放出的光子的频率也是最小的，故A、B错；由n＝4能级向低能级跃迁可辐射6种不同频率的光，从n＝2能级到n＝1能级跃迁时放出光子的能量为10.2 eV，能使逸出功为6.34 eV的金属铂发生光电效应，故C错，D对．3.下列能揭示原子具有核式结构的实验是(C)A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明光的粒子性，伦琴射线的发现说明X射线是一种比光波波长更短的电磁波，氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出，卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了原子的核式结构模型．综上所述，选项C正确．4．下列有关氢原子光谱的说法正确的是(BC)A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关解析：氢原子的发射光谱是不连续的，它只能发出特定频率的光，说明氢原子的能级是分立的，选项B、C正确，A错误．根据玻尔理论可知，选项D错误．5．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(D)解析：本题考查α粒子散射实验的结果，属于容易题．实验结果是：离金原子核越远的α粒子偏转角度越小，离金原子核越近的α粒子偏转角度越大，正对金原子核的α粒子被沿原路“撞回”．所以选项D正确．6．已知氢原子的能级公式为：En＝，其中E1＝－13.6 eV.现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则该照射单色光的光子能量为(C)A．13.6 eV B．12.75 eVC．12.09 eV D．10.2 eV解析：受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，说明氢原子受光照射后是从1能级跃迁到3能级．故：hν＝Em－En＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV.7．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则(D) A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1解析：由跃迁假设及题意可知，hν1＝Em－En，hν2＝Ek－En，红光频率ν1小于紫光频率ν2，所以能级k能量大于能级m能量，所以从能级k到能级m需要辐射光子，选项A、C 错误；hν3＝Ek －Em ，由以上各式可得hν3＝hν2－hν1，选项D 正确、B 错误．8．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示：处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为(A )A ．红、蓝—靛B ．黄、绿C ．红、紫D ．蓝—靛、紫解析：如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 eV 的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 eV 、10.2 eV 、1.89 eV 的三种光子，只有1.89 eV 属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV 、12.09 eV 、10.2 eV 、2.55 eV 、1.89 eV 、0.66 eV 的六种光子，1.89 eV 和2.55 eV 属于可见光，1.89 eV 的光子为红光，2.55 eV 的光子为蓝—靛，A 正确．9．用频率为ν0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的频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则(B )A ．ν0<ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν3 解析：大量氢原子跃迁时只有三种频率的光谱，这说明氢原子受激发跃迁到n ＝3的激发态，然后从n ＝3能级向低能级跃迁，产生三种频率的光谱，根据跃迁规律有：hν0＝hν3＝hν2＋hν1，解得：ν0＝ν3＝ν2＋ν1，故选项B 正确．10．氢原子核外电子的电量为e ，它绕核运动的最小轨道半径为γ0，试求：(1)电子绕核做圆周运动时的动能；(2)电子所在轨道处的电场强度的大小；(3)若已知电子质量为m ，则电子绕核运动的向心加速度为多大？解析：建立经典原子模型，电子绕原子核做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供．(1)由牛顿第二定律：得：E k＝(2)由点电荷的场强公式，得：E＝(3)由牛顿第二定律知＝ma，所以有a＝. 答案：。
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第二节原子的结构
A级抓基础
1．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．α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
答案：A
2．在α粒子散射实验中，我们并没有考虑到α粒子跟电子碰撞，这是因为( ) A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它
B．电子质量远比α粒子的小，所以它对α粒子运动的影响极其微小
C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受到电子作用的合外力为零
解析：α粒子碰到电子，像子弹碰到灰尘，损失的能量极少，不改变运动的轨迹，故B 正确，A、C、D错误．
答案：B
3．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( )
A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力
B．使α粒子产生偏转的力是库仑力
C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进
D．能发生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子
解析：原子核带正电，与α粒子间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错、B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对．
答案：BCD
4．如图所示，X表示金的原子核，α粒子射向金核时被散射，设入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的( )
解析：图A中金核与α粒子之间相互排斥，α粒子会向远离金核的方向运动，所以图
中较靠近金核的粒子会向下方偏转，故A错误；图B中，金核与α粒子之间相互排斥，α粒子会向远离金核的方向运动，故B错误；图C中，离金核越远的α粒子受到的斥力越小，运动轨迹的曲率半径越大，故C错误；图D中，离金核越远的α粒子受到的斥力越小，运动轨迹的曲率半径越大，故D正确．
答案：D
B级提能力
5．(多选)在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子( ) A．一直受到重金属原子核的斥力作用
B．动能不断减小
C．电势能先增大后减小
D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果
解析：α粒子和原子核均带正电荷，相互排斥，A正确；少数α粒子发生了大角度偏转，α粒子与原子核先靠近后远离，故库仑斥力先做负功后做正功，根据功能关系，电势能先增加后减小，动能先减小后增加，BD错误、C正确．
答案：AC
6．(多选)α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，α粒子符合下列哪种情况( )
A．动能最小
B．势能最小
C．α粒子与金原子组成的系统的能量小
D．所受原子核的斥力最大
解析：α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增加，两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒．根据库仑定律，距离最近时，斥力最大．
答案：AD
7．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α粒子( )
A．更接近原子核
B．更远离原子核
C．受到一个以上的原子核作用
D．受到原子核较大的冲量作用
解析：由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并非由于受到多个原子核作用，C错；由库仑定律可知，α
粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A对，B错；当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量就大，即速度的变化量就大，则散射角度就大，D对．
答案：AD
8．(多选)如图所示，Q为金原子核，M、N为两个等势面，虚线为α粒子经过原子核附近的运动轨迹，关于α粒子，下列说法正确的是( )
A．α粒子从K到R的过程中动能逐渐增加
B．α粒子从K到R的过程中动能逐渐减小
C．α粒子从K到R的过程中动能先减小后增加
D．α粒子从K到R的过程中电势能先增加后减小
解析：在α粒子从K到离原子核最近的过程中，库仑斥力做负功，动能逐渐减小，电势能逐渐增加；在α粒子从离原子核最近到R的过程中，库仑斥力做正功，动能增加，电势能减小．故C、D正确．
答案：CD
9.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是( )
A．可能在①区域B．可能在②区域
C．可能在③区域D．可能在④区域
解析：α粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的α粒子产生斥力，故原子核不会在④区域；如原子核在②、③区域，α粒子会向①区域偏；如原子核在①区域，可能会出现题图所示的轨迹，故应选A.
答案：A
10．若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω是多少？电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I是多少(已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量用k表示)?
解析：电子绕核运动的向心力是库仑力，因为 ke 2r 2＝m ω2
r ，所以ω＝e r ·k mr ；其运动周期为 T ＝2π ω＝2πr e ·mr k ，其等效电流I ＝e T ＝e 22πr k mr . 答案：e r k mr e 22πr k mr。