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高中物理 第二章 原子结构 本章专题整合提升教案 教科版选修3-5-教科版高中选修3-5物理教案

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本章专题整合提升专题一 原子跃迁过程中原子总能量、电势能和电子动能的变化规律概述:设原子中原子核带电量+Ze,核外电子带电量-e,电子在半径为 r 的轨道上绕核做匀速圆周运动时,库仑力提供向心力,则有 k=m,得 v=;进而有电子绕核运动的动能 Ek=mv2=k.在原子中,由于原子核与核外电子间库仑引力的作用而具有电势能,故电势能属于相互作用的系统——原子.由库仑力所做功与原子电势能的变化关系可知:电子绕核运动的轨道半径 r 减小时,库仑引力 F 做正功,原子的电势能 Ep减小;反之,电子绕核运动的轨道半径 r 增大时,库仑引力 F 做负功,原子的电势能 Ep增大.通常取 r→∞时的原子电势能为零,故电子在半径为 r 的轨道上时原子的电势能为Ep=eU=-e=-k,则电子在该定态能级上的能量E=Ek+Ep=k-k=-k.由以上推导可知:(1)某定态时,核外电子的动能 Ek总是等于该定态总能量的绝对值,原子系统的电势能Ep总是等于该定态总能量值的两倍.(2)电子动能 Ek=k 随轨道半径 r 的减小而增大,随 r 的增大而减小;系统电势能 Ep=-k 随轨道半径 r 的增大而增大,随 r 的减小而减小;电子的总能量 E=-k 也随轨道半径 r的增大而增大,随 r 的减小而减小.(3)某定态能量 E=-k<0 时,表明原子核外电子处于束缚状态;欲使原子电离,外界必须对系统至少补充的能量为 k,原子的能级越低需要的电离能就越大.【例 1】 下列说法正确的是( )A.汤姆孙发现电子表明原子具有核式结构B.α 粒子散射现象表明原子的能量是不连续的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短D.按照玻尔理论,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,原子总能量增大【解析】 汤姆孙发现电子后,说明原子不是最基本的粒子,不是不可再分的,原子也有复杂的结构,于是提出了原子枣糕式结构模型,选项 A 错误.α 粒子散射现象推翻了汤姆孙的枣糕式结构模型,建立了核式结构模型,选项 B 错误.光射到金属表面不能发生光电效应,这是因为光的频率过低,波长过长,以至于小于金属的极限频率,选项 C 错误.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,原子的量子数增加,根据 En=知,原子的总能量增加.根据 k=m 知,电子的动能 mv2=随电子轨道半径的增加而减小,选项 D正确.【答案】 D【例 2】 氢原子的能级是氢原子处于各个...

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