2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)章末復(fù)習(xí)課含解析新人教版選修3-5

PAGE7-章末復(fù)習(xí)課【學(xué)問(wèn)體系】主題1原子的核式結(jié)構(gòu)1．電子的發(fā)覺(jué)：英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)覺(jué)了電子．2．α粒子散射試驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子甚至被撞了回來(lái)．3．三個(gè)原子模型的對(duì)比．原子模型試驗(yàn)基礎(chǔ)原子結(jié)構(gòu)勝利和局限“棗糕”模型電子的發(fā)覺(jué)原子是一個(gè)球體，正電荷勻稱分布在球內(nèi)，電子鑲嵌其中可說(shuō)明一些試驗(yàn)現(xiàn)象，但無(wú)法說(shuō)明α粒子散射試驗(yàn)核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)原子的中心有—個(gè)很小的核，全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在核里，電子在核外運(yùn)動(dòng)勝利說(shuō)明了α粒子散射試驗(yàn)，無(wú)法說(shuō)明原子的穩(wěn)定性及原子光譜的分立特征玻爾的原子模型氫原子光譜的探討在核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，引入量子觀念勝利說(shuō)明了氫原子光譜及原子的穩(wěn)定性，不能說(shuō)明較困難原子的光譜現(xiàn)象說(shuō)明：相識(shí)原子結(jié)構(gòu)的線索：氣體放電的探討→陰極射線→發(fā)覺(jué)電子→湯姆孫的“棗糕”模型eq\o(→,\s\up13(α粒子散射試驗(yàn)))盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型eq\o(→,\s\up13(氫原子光譜的探討))玻爾模型【典例1】在盧瑟福α粒子散射試驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其緣由是（）A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子內(nèi)是勻稱分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中解析：盧瑟福α粒子散射試驗(yàn)中使盧瑟福驚異的就是α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于α粒子帶正電，而原子核微小，且原子核帶正電，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；α粒子能接近原子核的機(jī)會(huì)很小，大多數(shù)α粒子都從核外的空間穿過(guò)，而與電子碰撞時(shí)猶如子彈遇到塵埃一樣，運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生變更.選項(xiàng)C、D的說(shuō)法雖然沒(méi)有錯(cuò)誤，但與題意不符.答案：A針對(duì)訓(xùn)練1.（多選）關(guān)于α粒子散射試驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A.絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明正電荷在原子內(nèi)勻稱分布，是α粒子受力平衡的結(jié)果B.絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明這些α粒子未受到明顯的力的作用，說(shuō)明原子內(nèi)大部分空間是“空”的C.極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)質(zhì)量和電荷量比α粒子大得多的粒子在原子內(nèi)分布空間很小D.極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)的電子對(duì)α粒子的吸引力很大解析：在α粒子散射試驗(yàn)中，絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明α粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說(shuō)明原子核相對(duì)原子來(lái)講很小，原子內(nèi)大部分空間是空的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明受到金屬原子核明顯力作用的空間在原子內(nèi)很小，α粒子偏轉(zhuǎn)，而金原子核未動(dòng)，說(shuō)明金原子核的質(zhì)量和電荷量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量和電荷量，電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于α粒子，α粒子打在電子上，α粒子不會(huì)有明顯偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.答案：BC主題2氫原子的能級(jí)能級(jí)公式1．氫原子的能級(jí)和軌道半徑．氫原子的能級(jí)公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1，2，3，…)，其中E1為基態(tài)能量，E1＝－13.6eV.氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，r1＝0.53×10－10m.2．氫原子的能級(jí)圖．(1)能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)．(2)橫線左端的數(shù)字“1，2，3，…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“－13.6，－3.4，…”表示氫原子的能級(jí)．(3)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級(jí)差，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差越?。?4)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷條件為：hν＝Em－En.警示：原子躍遷條件hν＝Em－En只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的狀況．對(duì)于光子和原子作用而使原子電離時(shí)，只要入射光的能量E≥13.6eV，原子就能汲取．對(duì)于實(shí)物粒子與原子作用使原子激發(fā)時(shí)，粒子能量大于或等于能級(jí)差即可．原子躍遷發(fā)生的光譜線條數(shù)N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n（n－1）,2)，是一群氫原子，而不是一個(gè)，因?yàn)槟骋粋€(gè)氫原子有固定的躍遷路徑．【典例2】(多選)欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，下列措施可行的是()A．用10.2eV的光子照耀 B．用11eV的光子照耀C．用14eV的光子照耀 D．用10eV的光子照耀解析：由氫原子能級(jí)圖可求得E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，即10.2eV是其次能級(jí)與基態(tài)之間的能量差，處于基態(tài)的氫原子汲取10.2eV的光子后將躍遷到第一激發(fā)態(tài)，可使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，A項(xiàng)正確；Em－E1≠11eV、Em－E1≠10eV，即不滿意玻爾理論關(guān)于躍遷的條件，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；要使處于基態(tài)的氫原子電離，照耀光的能量須不小于13.6eV，而14eV>13.6eV，故用14eV的光子照耀可使基態(tài)的氫原子電離，C項(xiàng)正確．答案：AC針對(duì)訓(xùn)練2．圖1所示為氫原子的能級(jí)，圖2為氫原子的光譜．已知譜線a是氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光，則譜線b是氫原子()圖1圖2A．從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光B．從n＝5的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光C．從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)的輻射光D．從n＝1的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光解析：由題圖2看出b譜線對(duì)應(yīng)的光的頻率大于a譜線對(duì)應(yīng)的光的頻率，而a是氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)的輻射光，所以b譜線對(duì)應(yīng)的能級(jí)差應(yīng)大于n＝4與n＝2中間的能級(jí)差，故選項(xiàng)B正確．答案：B統(tǒng)攬考情近幾年來(lái)高考主要考查α粒子散射試驗(yàn)、核式結(jié)構(gòu)模型、氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)、光子的汲取和放射，其中重點(diǎn)考查的是氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)和氫原子的躍遷問(wèn)題．一般以選擇題形式出現(xiàn)．真題例析(2024·北京卷)處于n＝3能級(jí)的大量氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光的頻率有()A．1種 B．2種C．3種 D．4種解析：處于能級(jí)為n的大量氫原子向低能級(jí)躍遷能輻射光的種類為Ceq\o\al(2,n)，所以處于n＝3能級(jí)的大量氫原子向低能級(jí)躍遷，輻射光的頻率有Ceq\o\al(2,3)＝3種，故C項(xiàng)正確．答案：C針對(duì)訓(xùn)練(2024·海南卷)(1)氫原子基態(tài)的能量為E1＝－13.6eV.大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)．由這些氫原子可能發(fā)出的光子中，頻率最大的光子能量為－0.96E1，頻率最小的光子的能量為_(kāi)_______eV(保留2位有效數(shù)字)，這些光子可具有________種不同的頻率．解析：頻率最小的光子是從n＝2躍遷，即頻率最小的光子的能量為Emin＝－3.4eV－(－13.6eV)≈10eV.頻率最大的光子能量為－0.96E1，即En－(－13.6eV)＝－0.96×(－13.6eV)，解得En＝－0.54eV.即n＝5，從n＝5能級(jí)起先，共有5→1，5→4，5→3，5→2，4→1，4→2，4→3，3→1，3→2，2→1，10種不同頻率的光子．答案：10101．如圖是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采納的是()A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向解析：若加磁場(chǎng)，由左手定則可判定其方向應(yīng)沿y軸正方向；若加電場(chǎng)，依據(jù)受力狀況可知其方向應(yīng)沿z軸正方向，故只有B項(xiàng)是正確的．應(yīng)明確管內(nèi)是電子流，然后依據(jù)洛倫茲力和電場(chǎng)力方向的判定方法進(jìn)行判定．答案：B2．(2024·山東卷)(多選)氫原子能級(jí)如圖，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm.以下推斷正確的是()A．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656nmB．用波長(zhǎng)為325nm的光照耀，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級(jí)C．一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線D．用波長(zhǎng)為633nm的光照耀，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級(jí)解析：依據(jù)氫原子的能級(jí)圖和能級(jí)躍遷規(guī)律，當(dāng)氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)肯定小于656nm，因此A選項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)發(fā)生躍遷只能汲取和輻射肯定頻率的光子，可知B選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確；一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可以產(chǎn)生3種頻率的光子，所以C選項(xiàng)正確．答案：CD3.鋅的逸出功是3.34eV.如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過(guò)程中放射或汲取光子的特征相識(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.用氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)放射的光照耀鋅板肯定能產(chǎn)生光電效應(yīng)B.一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能放出3種不同頻率的光C.一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，發(fā)出的光照耀鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75eVD.用能量為10.3eV的光子照耀，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)解析：氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)輻射的光子能量等于能級(jí)差，只有能級(jí)差大于鋅板逸出功3.34eV，比如從n＝2躍遷到基態(tài)時(shí)，輻射處的光子能量就大于3.34eV，可以使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，其他高能級(jí)躍遷到基態(tài)，也能發(fā)生光電效應(yīng).故A正確；一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能放出光子頻率的種類是Ceq\o\al(2,3)，共3種，故B正確；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得Ek＝[－1.51－（－13.6）]－3.34＝8.75eV，故C正確；用能量為10.3eV的光子照耀，－13.6＋10.3＝－3.3eV，－3.3eV>－3.4eV，基態(tài)要躍遷到激發(fā)態(tài)汲取光子能量必需正好汲取，所以用能量為10.3eV的光子照耀，不行使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)，故D錯(cuò)誤.答案：D4.（多選）依據(jù)玻爾理論，推導(dǎo)出了氫原子光譜譜線的波長(zhǎng)公式：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,m2)－\f(1,n2)))，m與n都是正整數(shù)，且n>m.當(dāng)m取定一個(gè)數(shù)值時(shí)，不同數(shù)值的n得出的譜線屬于同一個(gè)線系.如：m＝1，n＝2，3，4，…組成的線系叫萊曼系，m＝2，n＝3，4，5，…組成的線系叫巴耳末系，則（）A.萊曼系中n＝2對(duì)應(yīng)的譜線波長(zhǎng)最長(zhǎng)B.萊曼系中n＝2對(duì)應(yīng)的譜線頻率最大C.巴耳末系中n＝3對(duì)應(yīng)的譜線波長(zhǎng)最長(zhǎng)D.巴耳末系中n＝3對(duì)應(yīng)的譜線的光子能量最小解析：在萊曼系中m＝1，n＝2，3，4，…，利用氫原子光譜譜線的波