2022年高中物理第三章原子结构之谜章末盘点教学案粤教版选修3-5

1、2022年高中物理第三章原子结构之谜章末盘点教学案粤教版选修3-5考点一原子核式结构1.粒子散射实验(1)实验结果：粒子穿过金箔后，绝大多数粒子仍沿原来的方向运动；少数粒子有较大的偏转；极少数粒子的偏角超过90，有的甚至达到180。(2)实验分析：除非原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心一个很小的核上，否则粒子的大角度散射是不可能的。(3)实验意义：否定了汤姆生的原子模型，建立了原子的核式结构模型。2原子的核式结构模型内容：原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转。例1(双选)对粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的是 ()A主要实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜B金箔的厚薄对实验无影响C如果改用铝箔就不能发生散射现象D实验装置放在真空中解析粒子散射的实验是指用粒子轰击很薄的金箔(或铝箔)物质层，通过观察粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息，为准确观察粒子的偏转情况，荧光屏和显微镜能够围绕金箔转，且整个装置放在真空环境中。答案AD考点二玻 尔 理 论1.玻尔原子模型原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动，电

2、子绕核运动的轨道是量子化的，电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射。2玻尔理论的两个基本假设(1)定态假设原子系统中存在具有确定能量的定态，原子处于定态时，电子绕核运动不辐射也不吸收能量。(2)跃迁假设原子系统从一个定态过渡到另一个定态，伴随着光子的发射和吸收。3对玻尔理论的理解(1)量子化观点：电子的可能轨道半径、原子的能量、原子跃迁辐射或吸收光子的频率都只能是分立的、不连续的值。(2)对应关系：电子处于某一可能轨道对应原子的一种能量状态。(3)定态观点：电子在某一可能轨道上运动时，原子是不向外辐射电磁波的，轨道与能量是稳定的。(4)跃迁观点：原子辐射或吸收一定频率的光子就是因为跃迁。原子吸收光子能量是有条件的，只有等于某两个能级差时才被吸收发生跃迁。如果入射光的能量E13.6 eV，也能被原子吸收，但原子被电离。用粒子碰撞的方法使原子能级跃迁时，粒子能量大于能级差即可。4理解氢原子的能级图时应明确的几点(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态，氢原子可以有很多个定态。(2)横线左端的数字1,2,3表示量子数。(3)横线右端的数字13.6，3.4，1.51表示氢原

3、子各定态的能量值(能级)，由图可以看出，量子数n1的定态(基态)能量值最小，量子数越大，能量值越大，EnE1。(4)相邻横线间的距离不相等，表示任意两个相邻能级之间的差值是不相等的。(5)带箭头的竖直线表示原子由较高能级向较低能级跃迁。例2(山东高考)(双选)氢原子能级如图1，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是()图1A氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级解析根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n2能级跃迁到n1的能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此A选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确。答案CD(时间50分钟，满分100分)一、单项选择题(共7小题，每小题5分，共35分)1在卢瑟福提出原子核式结

4、构的实验基础粒子散射实验中，大多数粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动，其较为合理的解释是()A粒子穿越金箔时距离原子核较近B粒子穿越金箔时距离原子核较远C粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力D粒子穿越金箔时受到原子与电子的作用力构成平衡力解析：根据粒子散射实验现象，卢瑟福提出了原子的核式结构，认为原子的中心有一个很小的核，聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量，当大多数粒子穿越金箔时距离金原子核较远，所以受到原子核的作用力较小，大多数粒子仍然沿着原来的方向运动，选项B对。答案：B2物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是()A牛顿发现了万有引力定律B洛伦兹发现了电磁感应定律C粒子散射现象表明了原子核有复杂结构D狭义相对论认为运动物体的质量与速度无关解析：牛顿发现了万有引力定律，选项A正确，法拉第发现了电磁感应定律，选项B错误；粒子散射现象表明了原子有复杂结构，选项C错误；狭义相对论认为运动物体的质量与速度有关，选项D错误。答案：A3关于阴极射线的性质，下列说法正确的是()A阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生

5、的B阴极射线本质是电子C阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D阴极射线的荷质比比氢原子小解析：阴极射线是原子受激发射出的电子流，故A、C错，B对。电子带电量与氢原子相同，但质量比氢原子小很多，故其荷质比比氢原子大，D错。答案：B4氢原子的能级图如图1所示。欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是()图1A13.60 eVB10.20 eVC0.54 eV D27.20 eV解析：要使氢原子变成氢离子，使氢原子电离，需要吸收的能量EEnE10(13.6 eV)13.6 eV，故选项A对。图2答案：A5.氮原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E154.4 eV，氦离子的能级示意图如图2所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A42.8 eV(光子) B43.2 eV(电子)C41.0 eV(电子) D54.4 eV(光子)解析：若原子吸收光子而被激发，光子的能量恰好等于两能级的能级差，才能被吸收，光子能量E54.4 eV，才能使氢原子电离，故A项中光子不能被吸收，D项中光子能被吸

6、收。而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收，故B、C项中电子均能被吸收。答案：A6氢原子辐射出一个光子后，则()A电子绕核旋转半径增大 B电子的动能增大C氢原子电势能增大 D原子的能级值增大解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，电子应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电子电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：k，所以Ekmv2。可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化与守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减少，故B选项正确。答案：B7氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态，设真空中的光速为c，则()A吸收光子的波长为B辐射光子的波长为C吸收光子的波长为D辐射光子的波长为解析：由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，故A、C错；由关系式和，得辐射光子的波长，故B错，D对。答案：D二、双项选择题(共5小题，每小题6分，共30分。全选对得6分，只选一个且正确得3分)8图3为氢原子能级的示意图，现在

7、大量的氢原子处于n4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()图3A最容易表现出衍射现象的光是由n4能级跃迁到n1能级产生的B频率最小的光是由n2能级跃迁到n1能级的C这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光D用n2能级跃迁到n1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：最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波，hhc/EnEm，对应跃迁中能级差最小的应为n4到n3，故A、B错。由C可知处于n4能级上的氢原子共可辐射出C6种不同频率的光，故C正确。根据hE2E1及发生光电效应的条件hW可知D正确。答案：CD图49.氢原子能级图的一部分如图4所示，a，b，c分别表示氢原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设在a，b，c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea，Eb，Ec和a，b，c则()AbacB.Cbac DEbEaEc解析：由氢原子辐射规律可知，EbEn2En，EaEn2En1，EcEn1En，则EaEcEn2En1En1EnEn2EnEb，即D正确。由Eh得Ea，Eb，Ec，EbEaEc，即，故B正确，选

8、BD。答案：BD10氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的光。已知其中的两个波长分别为1和2，且12，则另一个波长可能是()A12 B12C. D.解析：设另一个波长可能是3，当123时，氢原子在三个相邻的能级之间发生跃迁，辐射光子的能量关系为，可得3，C选项正确。当132或312时，同理可得，得3，D选项正确。答案：CD11以下说法正确的是()A在一个氢原子的某一次跃迁中，可以发出一系列不同频率的光子B在一个氢原子的某一次跃迁中，可以发出若干个同一频率的光子C一个处于n4能级的氢原子向基态跃迁时，最多发出3种频率的光子D一群处于n4级能的氢原子在某一时刻发出的光中可以包含6种不同频率的光子解析：一个氢原子在一次跃迁中，只能发出一个某一频率的光子，A、B选项错误。一个氢原子在从n4能级跃迁到基态时，最多可跃迁3次，即n4n3，n3n2，n2n1，故最多可发出3种不同频率的光子，C选项正确。大量氢原子处于n4能级发生跃迁时，各种可能的跃迁方式都可能发生，故发出的光子包含了NC6种不同频率的光子，D选项正确。答案：CD12根据玻尔理论，氢原子核外电子在第1条轨道和第2条轨道运行时()A轨道半径之比为14B轨道能级的绝对值之比为21C运行周期之比为18D电子动能之比为14解析：由rnn2r1，EnE1可判断A对、B错。由kmmr2得C对、D错。答案：AC三、计算题(共2小题，共35分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(16分)已知氢原子的能级公式EneV，(n1,2,3)某金属的极限波长恰等于氢原子由n4能级跃迁到n2能级所发出的光的波长，现在用氢原子由n2能级跃迁到n1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏？解析：由题意可知：E113.6 eV，E23.4 eV，E40.85 eV金属的逸出功W0E4E20.85 eV(3.4)eV2.55 eV氢原子由n2能级跃迁到n

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