2024-2025學年高中物理第三章原子結(jié)構(gòu)之謎章末復習課含解析粵教版選修3-5

PAGE7-章末復習課【學問體系】eq\a\vs4\al(原子結(jié)構(gòu)之謎)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(電子的發(fā)覺\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(陰極射線→電子→①→葡萄干布丁模型,荷質(zhì)比\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(q,m)))的測定,電子電荷量的測定)),②核式結(jié)構(gòu)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(③試驗：\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(現(xiàn)象,緣由→核式結(jié)構(gòu)的建立)),原子的核式結(jié)構(gòu)模型,原子、原子核的尺寸、電荷,)),氫原子光譜\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(光譜\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(線狀譜→④,連續(xù)譜)),試驗規(guī)律：巴耳末公式⑤)),玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(⑥量子化,⑦量子化,能級躍遷：⑧))))[答案填寫]①湯姆生②盧瑟福③α粒子散射④光譜分析⑤eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))，n＝3，4，5，…⑥能量⑦軌道⑧hν＝Em－En主題1對α粒子散射試驗及核式結(jié)構(gòu)模型的理解1．試驗現(xiàn)象．(1)α粒子通過金箔時，絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍沿原來的方向前進．(2)少數(shù)發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過90°.(3)有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180°.2．核式結(jié)構(gòu)學說．在原子的中心有一個很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，電子繞核運轉(zhuǎn)．【典例1】下列選項中，不能由α粒子散射試驗得出的結(jié)論是()A．原子中絕大部分是空的B．原子中全部正電荷集中在原子核上C．原子內(nèi)有中子D．原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核上解析：盧瑟福由α粒子散射試驗得到結(jié)論有：在原子中心有一個很小的核叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負電的電子在核外的空間運動．答案：C針對訓練1．α粒子散射試驗首次表明白()A．α粒子帶正電B．電子是原子的組成部分C．原子是一個正、負電荷勻稱分布的球D．原子中帶正電的部分體積很小解析：盧瑟福依據(jù)該試驗現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中心有一很小的核，集中著全部正電荷及幾乎全部質(zhì)量，電子繞核旋轉(zhuǎn)，故D正確．答案：D主題2玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型1．玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型可概括為三個要點．(1)能量的量子化En＝eq\f(1,n2)E1(En為動能、電勢能之和)．(2)軌道的量子化rn＝n2r1.(3)能級躍遷量子化hν＝Em－En(汲取或輻射肯定頻率的光子)．2．氫原子的能級．(1)對氫原子而言，核外的一個電子繞核運行時，若半徑不同，則對應的原子能量也不同．原子各能級的關(guān)系為En＝eq\f(E1,n2)(n＝1，2，3…)對于氫原子而言，基態(tài)能級：E1＝－13.6eV.(2)氫原子的能級圖如圖所示．【典例2】(多選)依據(jù)玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是()A．第m個定態(tài)和第n個定態(tài)的軌道半徑rm和rn之比為：rm∶rn＝m2∶n2B．第m個定態(tài)和第n個定態(tài)的能量Em和En之比為：Em∶En＝n2∶m2C．電子沿某一軌道繞核運動，若其圓周運動的頻率是ν，則其發(fā)光頻率也是νD．若氫原子處于能量為E的定態(tài)，則其發(fā)光頻率為ν＝eq\f(E,h)解析：由氫原子核外電子軌道半徑公式：rn＝n2r1，軌道半徑與量子數(shù)的平方成正比，所以rm∶rn＝m2∶n2，A選項正確．氫原子的能量公式：En＝eq\f(1,n2)E1，可見氫原子的能量與量子數(shù)的平方成反比，所以Em∶En＝n2∶m2，B選項正確．依據(jù)玻爾的原子理論，只有核外電子發(fā)生能級躍遷時，才能放射某一頻率的光，所以C、D選項不正確．答案：AB針對訓練2．(多選)以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是()A．電子繞原子核做圓周運動的軌道半徑不是隨意的B．電子在繞原子核做圓周運動時，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射C．電子從量子數(shù)為2的能級躍遷到量子數(shù)為3的能級時要輻射光子D．不同頻率的光照耀處于基態(tài)的氫原子時，只有某些頻率的光可以被氫原子汲取解析：依據(jù)玻爾理論知，電子繞核做圓周運動的半徑是一些分立值，故A正確；電子繞核做圓周運動時，不發(fā)生電磁輻射，故B錯誤；從低能級向高能級躍遷時，需汲取光子，故C錯誤；當汲取的光子能量等于兩能級間的能級差，才能被氫原子汲取，所以不同頻率的光照耀處于基態(tài)的氫原子時，只有某些頻率的光可以被氫原子汲取，故D正確．答案：AD主題3原子能級的躍遷與電離1．在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動，即基態(tài)．原子處于較高能級時，電子在離核較遠的軌道上運動，即激發(fā)態(tài)．原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程是汲取能量的過程；原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式被汲取或輻射出去，汲取或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級的能量之差．2．干脆躍遷與間接躍遷．原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時，有時可能是干脆躍遷，有時可能是間接躍遷，兩種狀況輻射(或汲取)光子的頻率可能不同．3．電離與躍遷．原子躍遷時，不管汲取還是輻射光子，其光子能量都必需等于這兩個能級的能量差，若想把某肯定態(tài)上的原子的電子電離出去，就須要給原子的能量大于等于電離能．[典例?](多選)如圖給出氫原子最低的4個能級，大量氫原子在這些能級之間躍遷，下列說法正確的是()A．輻射光子最小頻率為第2能級躍遷到第1能級B．處于第4能級的原子所輻射的光子的頻率最多有6種C．為使基態(tài)氫原子電離應用能量至少為13.6eV的光照耀氫原子D．11eV的光子能將基態(tài)的氫原子激發(fā)到第2能級解析：由題能級圖可知，3、4能級的能級差最小，則輻射光子最小頻率為第4能級躍遷到第3能級，故A錯誤；處于第4能級的原子所輻射的光子的頻率最多有Ceq\o\al(2,4)＝6種，故B正確；為使基態(tài)氫原子電離應用能量至少為13.6eV的光照耀氫原子，故C正確；10.2eV的光子能將基態(tài)的氫原子激發(fā)到第2能級，而11eV的光子不能被氫原子汲取，故D錯誤．答案：BC針對訓練3.(多選)如圖所示是氫原子能級示意圖的一部分，則下列說法正確的是()A．用波長為600nm的X射線照耀，可以使穩(wěn)定的氫原子電離B．用能量是10.2eV的光子可以激發(fā)處于基態(tài)的氫原子C．用能量是2.5eV的光子入射，可以使基態(tài)的氫原子激發(fā)D．用能量是11.0eV的外來電子，可以使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)解析：“穩(wěn)定的氫原子”指處于基態(tài)的氫原子，要使其電離，光子的能量必需大于或等于13.6eV，而波長為600nm的X射線的能量為E＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,600×10－9×1.6×10－19)eV≈2.07eV<13.6eV，A錯誤；因為ΔE＝E2－E1＝(－3.4eV)－(－13.6eV)＝10.2eV，故10.2eV的光子可以使氫原子從基態(tài)躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)，B正確；2.5eV的光子能量不等于任何其他能級與基態(tài)的能級差，因此不能使氫原子發(fā)生躍遷，C錯誤；外來電子可以將10.2eV的能量傳遞給氫原子，使它激發(fā)，外來電子還剩余11.0eV－10.2eV＝0.8eV的能量，D正確．答案：BD統(tǒng)攬考情核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、能級公式、原子躍遷條件在選做題部分出現(xiàn)的幾率將會增加，可能單獨命題，也可能與其他學問結(jié)合出題，主要以選擇題為主．真題例析(2024·安徽卷)圖示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運動軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點，在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止不動．圖中所標出的α粒子在各點處的加速度方向正確的是()A．M點B．N點C．P點D．Q點解析：由庫侖定律，可得兩點電荷間的庫侖力的方向在兩者的連線上，同種電荷相互排斥，由牛頓其次定律，加速度的方向就是合外力的方向，故C正確，A、B、D錯誤．答案：C針對訓練(2024·北京卷)處于n＝3能級的大量氫原子，向低能級躍遷時，輻射光的頻率有()A．1種 B．2種 C．3種 D．4種解析：現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，當這些氫原子向低能級躍遷時，輻射光子的頻率為n＝Ceq\o\al(2,3)＝3種．選項C正確，A、B、D錯誤．答案：C1．(多選)關(guān)于α粒子散射試驗現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是()A．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運動，說明正電荷在原子內(nèi)勻稱分布，是α粒子受力平衡的結(jié)果B．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運動，說明這些α粒子未受到明顯的力的作用，說明原子是“中空”的C．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子內(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)，說明原子內(nèi)的電子對α粒子的吸引力很大解析：在α粒子散射試驗中，絕大多數(shù)α粒子沿原方向運動，說明α粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說明原子核相對原子來講很小，原子內(nèi)大部分空間是空的，故A錯，B對；極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明受到金原子核明顯的力的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，說明金原子核的質(zhì)量和電荷量遠大于α粒子的質(zhì)量和電荷量，電子的質(zhì)量遠小于α粒子，α粒子打在電子上，α粒子不會有明顯偏轉(zhuǎn)，故C對，D錯．答案：BC2．氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)干脆躍遷到n＝2的能態(tài)時，發(fā)出藍色光，則氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)干脆躍遷到n＝2的能態(tài)時，不行能發(fā)出的是()A．紅外線 B．紅光C．紫光 D．γ射線解析：氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)干脆躍遷到n＝2的能級時，輻射的光子能量大于從n＝4的激發(fā)態(tài)干脆躍遷到n＝2的能級時輻射的光子能量，所以光子能量大于藍光的光子能量，γ射線是原子核在發(fā)生α衰變和β衰變時產(chǎn)生的能量以γ光子的形式釋放，是高頻電磁波，而氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)干脆躍遷到n＝2的能態(tài)時，所輻射的光子能量小于γ射線的光子能量．故C正確，A、B、D錯誤．答案：C3．(多選)如圖所示，用光子能量為E的單色光照耀容器中大量處于基態(tài)的氫原子，發(fā)覺該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為ν1、ν2、ν3，由此可知，起先用來照耀容器的單色光的光子能量可以表示為()A．hν1 B．hν3C．hν1＋hν2 D．hν1＋hν2＋hν3解析：氫原子汲取光子能向外輻射三種不同頻率的光子，可知氫原子被單色光照耀后躍遷到第3能級，汲取的光子能量等于兩能級間的能量差，即單色光的能量E＝hν3，又hν3＝hν1＋hν2，故B、C正確，A、D錯誤．答案：BC4．已知氫原子的基態(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2，3，….h表示普朗克常量，c表示真空中的光速.能使氫原子從第1激發(fā)態(tài)電