2024-2025學年新教材高中物理階段復習課4原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性學案新人教版選擇性必修3

PAGE9-階段復習課核心整合·思維導圖必備考點·素養(yǎng)評價素養(yǎng)一物理觀念考點1波粒二象性1.光的波動性與粒子性的統(tǒng)一:(1)大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性,如在光的干涉、衍射現(xiàn)象中,假如用強光照耀,在光屏上立即出現(xiàn)了干涉、衍射條紋,波動性體現(xiàn)了出來。(2)個別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性,假如用微弱的光照耀,在光屏上就只能視察到一些分布毫無規(guī)律的點,充分體現(xiàn)了粒子性。(3)假如用微弱的光照耀足夠長的時間,在光屏上光點的分布又會出現(xiàn)肯定的規(guī)律性,呈現(xiàn)出干涉、衍射的分布規(guī)律。這些試驗為人們相識光的波粒二象性供應(yīng)了依據(jù)。(4)對不同頻率的光,頻率低、波長長的光,波動性顯著;頻率高、波長短的光,粒子性顯著。(5)光在傳播時體現(xiàn)波動性,在與其他物質(zhì)相互作用時體現(xiàn)粒子性。2.粒子的波動性:(1)德布羅意波是光的波粒二象性的一種推廣,包括了全部物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽,都存在波動性,對應(yīng)的波叫物質(zhì)波。(2)我們視察不到宏觀物體的波動性,是因為宏觀物體對應(yīng)的波長太小。3.波粒二象性的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化:【素養(yǎng)評價】1.試驗表明電子也有波粒二象性,由于電子的粒子性比光強,故電子的波長比光的波長更短,電子和光相比,我們 ()A.更簡單視察到明顯的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象B.不簡單視察到明顯的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象C.不簡單視察到明顯的衍射現(xiàn)象,但簡單視察到干涉現(xiàn)象D.更簡單視察到明顯的衍射現(xiàn)象,但不簡單視察到干涉現(xiàn)象【解析】選B。波動性越強越簡單視察到明顯的衍射和干涉,電子的波長比光的波長更短,則不簡單視察到明顯的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象,B正確。2.假如下列四種粒子具有相同的速率,則德布羅意波長最小的是 ()A.α粒子 B.β粒子C.中子 D.質(zhì)子【解析】選A。德布羅意波長為λ=,又p=mv得λ=,速率相等,即速度大小相同,α粒子的質(zhì)量m最大,則α粒子的德布羅意波長最小,故A正確,B、C、D錯誤。故選A?？键c2原子的核式結(jié)構(gòu)1.電子的發(fā)覺:(1)說明白原子是可分的,是有結(jié)構(gòu)的。(2)典型的兩種原子模型:①棗糕模型,②核式結(jié)構(gòu)模型。2.原子的核式結(jié)構(gòu):物理觀念情境試驗或模型意義電子電子的發(fā)覺說明原子是可分的繞原子核旋轉(zhuǎn)玻爾的能級說明和躍遷理論能較好地說明氫原子光譜原子核α粒子散射試驗?zāi)苡迷拥暮耸浇Y(jié)構(gòu)說明“α粒子散射試驗”。原子內(nèi)部有一個很小的核,叫作原子核,原子的全部正電荷以及幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核內(nèi),帶負電的電子繞核運動3.原子的核式結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵詞的轉(zhuǎn)化:【素養(yǎng)評價】1.(多選)如圖所示為盧瑟福的α粒子散射試驗的經(jīng)典再現(xiàn),用放射性元素發(fā)岀的α粒子轟擊金箔,用顯微鏡觀測在環(huán)形熒光屏上所產(chǎn)生的亮點,關(guān)于該試驗,下列說法正確的是 ()A.在熒光屏上形成的亮點是由粒子在金箔上打出的電子產(chǎn)生的B.盧瑟福設(shè)計該試驗是為了驗證湯姆孫原子模型的正確性,進一步探究原子的結(jié)構(gòu)與組成,試圖有新的發(fā)覺與突破C.整個裝置封閉在玻璃罩內(nèi),且抽成真空,是為了避開粒子與氣體分子碰撞而偏離了原來的運動方向D.之所以設(shè)計成環(huán)形熒光屏,是因為盧瑟福在試驗前認為粒子可能能穿過金箔,也可能穿不過而反彈回來【解析】選B、D。在熒光屏上形成的亮點是由α粒子打在熒光屏上產(chǎn)生的,故A錯誤;湯姆孫提出了棗糕式原子模型,盧瑟福為了驗證湯姆孫原子模型的正確性,進一步探究原子的結(jié)構(gòu)與組成,設(shè)計了該試驗,故B正確;整個裝置封閉在玻璃罩內(nèi),且抽成真空,是因為α粒子的電離實力較強,在空氣中運動的距離短,故C錯誤;盧瑟福在試驗前認為α粒子可能穿過金箔,也可能穿不過而反彈回來,所以將熒光屏設(shè)計成環(huán)形,故D正確。故選B、D。2.在盧瑟福的α粒子的散射試驗中,金原子核可以看作靜止不動,當α粒子靠近金核旁邊時,下列哪一個圖能描述α粒子的散射軌跡 ()【解析】選C。依據(jù)做曲線運動的物體所受合外力指向曲線的內(nèi)側(cè)且α粒子受到原子核的斥力作用而發(fā)生散射,離原子核越近的粒子,受到的斥力越大,散射角度越大,故C正確,A、B、D錯誤。故選C?！狙a償訓練】不能由盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型得出的結(jié)論是 ()A.原子中心有一個很小的原子核B.原子核是由質(zhì)子和中子組成的C.原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)D.原子的正電荷全部集中在原子核內(nèi)【解析】選B。盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的結(jié)論是原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子內(nèi)部一個很小的核上,帶負電的電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn),質(zhì)量幾乎忽視不計,所以可以得出選項A、C、D,“原子核是由質(zhì)子和中子組成的”結(jié)論是涉及原子核的結(jié)構(gòu),與核式結(jié)構(gòu)無關(guān),核式結(jié)構(gòu)說的是原子結(jié)構(gòu),不是原子核結(jié)構(gòu),選項B錯。素養(yǎng)二科學思維考點1光電效應(yīng)規(guī)律1.光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程的應(yīng)用技巧:(1)任何金屬都有自己的截止頻率,入射光的頻率必需大于金屬的截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng),且光電流與光照強度成正比。(2)由方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān),隨入射光頻率的增大而增大。(3)由方程hν-W0=mv2-0=eUc,遏止電壓隨著入射光的頻率增大而增大。2.光電效應(yīng)規(guī)律的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化:【素養(yǎng)評價】1.(多選)用如圖甲所示的電路探討光電效應(yīng)中光電流強度與照耀光的強弱、頻率等物理量的關(guān)系。圖中A、K兩極間的電壓大小可調(diào),電源的正負極也可以對調(diào)。分別用a、b、c三束單色光照耀,調(diào)整A、K間的電壓U,得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示。由圖可知 ()A.單色光a和c的頻率相同,但a更強些B.單色光a和c的頻率相同,但a更弱些C.單色光b的頻率大于a的頻率D.變更電源的極性不行能有光電流產(chǎn)生【解析】選A、C。光電流恰為零,此時間電管兩端加的電壓為截止電壓,依據(jù)eU截=m=hν-W,入射光的頻率越高,對應(yīng)的截止電壓U截越大。從圖中可知a、c光的截止電壓相等,且小于b光的截止電壓,所以a、c光的頻率相等,小于b光的頻率;光電流的大小與光強有關(guān),當a、c光照耀該光電管時,則a光對應(yīng)的光電流大,因此a光子數(shù)多,那么a光的強度較強,A、C正確,B錯誤;若變更電源的極性,仍可能有光電流產(chǎn)生,但電流大小會發(fā)生變更,D錯誤。2.如圖所示,陰極K用極限波長是λ0=0.66μm的金屬銫制成,用波長λ=0.50μm的綠光照耀陰極K,調(diào)整兩個極板電壓。當A極電壓比陰極高出2.5V時,光電流達到飽和,電流表G的示數(shù)為0.64μA。求:(1)每秒鐘內(nèi)陰極放射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大初動能。(2)若把入射到陰極的綠光的光強增大到原來的二倍,求每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)和光電子到達A極的最大動能。(3)G中電流為零的條件即遏止電壓UAK?！窘馕觥?1)光電流達到飽和時,陰極放射的光電子全部到達陽極A,所以陰極每秒鐘放射的光電子的個數(shù)n==個=4.0×1012個。依據(jù)光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0,W0=,代入可求得Ek=9.6×10-20J。(2)若入射光的頻率不變,光的強度加倍,則陰極每秒放射的光電子數(shù)也加倍,即n′=2n=8.0×1012個。依據(jù)Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動能不變,由于A、K之間電勢差是2.5V,所以電子到達A極時的最大動能為:Ek′=Ek+eU=4.96×10-19J(3)光電子的最大初動能Ek=9.6×10-20J=0.6eV。若使G中電流為零,光電子到達A極時克服電場力做功至少為W=eU=Ek,解得U=0.6V,即UAK=-0.6V。答案:(1)4.0×1012個9.6×10-20J(2)8.0×1012個4.96×10-19J(3)-0.6V【補償訓練】小明用金屬銣為陰極的光電管,觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象,試驗裝置示意如圖甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。(1)圖甲中電極A為光電管的__________(選填“陰極”或“陽極”)。

(2)試驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示,則銣的截止頻率νc=________Hz,逸出功W0=__________J。

(3)假如試驗中入射光的頻率ν=7.00×1014Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek=__________J。

【解析】(1)在光電效應(yīng)中,電子向A極運動,故電極A為光電管的陽極。(2)由題圖可知,銣的截止頻率νc為5.15×1014Hz,逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J≈3.41×10-19J。(3)當入射光的頻率為ν=7.00×1014Hz時,由Ek=hν-hνc得,光電子的最大初動能為Ek=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014J≈1.23×10-19J。答案:(1)陽極(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均視為正確]3.41×10-19[(3.39～3.43)×10-19均視為正確](3)1.23×10-19[(1.21～1.25)×10-19均視為正確]考點2氫原子光譜和能級躍遷1.光譜、能級、能級躍遷的對比分析:角度情境模型構(gòu)建分析方法光譜放射光譜汲取光譜光譜分析=RH(-)能級能級:基態(tài)、激發(fā)態(tài)rn=n2r1(n=1,2,3…),r1=0.53×10-10mEn=(n=1,2,3…)E1=-13.6eV能級躍遷定態(tài)假設(shè)躍遷假設(shè)hν=En-EmN==2.能級躍遷中的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化:【素養(yǎng)評價】1.(多選)如圖所示為氫原子能級圖,可見光的能量范圍為1.62～3.11eV,用可見光照耀大量處于n=2能級的氫原子,可視察到多條譜線,若是用能量為E的實物粒子轟擊大量處于n=2能級的氫原子,至少可視察到兩條具有顯著熱效應(yīng)的紅外線,已知紅外線的頻率比可見光小,則實物粒子的能量E ()A.肯定有4.73eV>E>1.62eVB.E的值可能使處于基態(tài)的氫原子電離C.E肯定大于2.86eVD.E的值可能使基態(tài)氫原子產(chǎn)生可見光【解析】選B、D。紅外線光子的能量小于可見光光子的能量,用實物粒子轟擊大量處于第2能級的氫原子,至少可視察到兩種紅外線光子,則說明處于第2能級的氫原子受激發(fā)后至少躍遷到第5能級。所以實物粒子的最小能量為E=E5-E2=-0.54eV-(-3.4eV)=2.86eV,A、C錯誤;因為E可以取大于或等于2.86eV的隨意值,則B、D正確。2.氫原子處于基態(tài)時,原子的能量為E1=-13.6eV,當處于n=3的激發(fā)態(tài)時,能量為E3=-1.51eV,則:(1)當氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的