20版物理素养讲练大一轮人教通用版：第十二章 波粒二象性原子结构 原子核-关键能力·题型突破 12.2

1、温馨提示：此套题为 Word 版，请按住 Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比 例，答案解析附后。关闭 Word 文档返回原板块。关键能力·题型突破考点一 原子核式结构模型 粒子散射实验【典例 1】(2019·济南模拟)如图所示为 粒子散射实验装置的俯视图，带荧光屏的显微镜可沿图中圆形轨道转动，对图中 P、Q、M 三处位置观察到的实验现象，下列 描述正确的是 ( )A. 在 M、Q 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B. 在 P 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多C. 在 Q 位置时，屏上观察不到闪光D. 在 M 位置时，屏上观察不到闪光【解析】选 B

2、。根据实验的现象，大多数 粒子射到金箔上时运动方向基本不变，仍沿直线运动，只有少数粒子方向发生改变，有的偏转超过 90°，甚至有 的被反向弹回，则放在 P 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多；放 到 Q 位置和 M 位置看到闪光次数很少，且放到 Q 位置时观察到屏上的闪光次数 比放到 M 位置时观察到的闪光次数多，B 正确，A、C、D 错误。原子核式结构模型【典例 2】如图是卢瑟福的 粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的 粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是 ( )A. 该实验是卢瑟

3、福建立原子核式结构模型的重要依据B. 该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C. 粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D. 绝大多数的 粒子发生大角度偏转【解析】选 A。卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A 正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的 正确性，选项 B 错误；电子质量太小，对 粒子的影响不大，选项 C 错误；绝 大多数 粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，选项 D 错误。1. 粒子散射实验：(1) 粒子散射实验装置。(2) 粒子散射实验的结果：绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但少数 粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极

4、少数 粒子甚至被 “撞了回来”。2.原子的核式结构模型：(1) 粒子散射实验结果分析。1 绝大多数 粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；2 少数 粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对 粒子有斥 力的正电荷；3 极少数 粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别 粒子正对着质量比 粒 子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用。(2)原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转。 【加固训练】1.人类研究原子的结构经历了漫长的过程，其间有一些最具代表性的人和事， 以下叙述符合历史事实的是 (

5、 )A. 汤姆孙使用气体放电管进行实验，断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出 了这种粒子的比荷B. 卢瑟福以自己的核式结构模型为依据，利用爱因斯坦相对论观点和量子理论 知识，成功地解释了 粒子散射实验现象C. 玻尔受普朗克的量子论和爱因斯坦的光子的概念启发，他否定了卢瑟福的原 子核式结构模型，提出了自己的原子结构模型D. 玻尔成功解释了氢原子光谱的实验规律，弗兰克-赫兹实验又证实了玻尔理论 是正确的，玻尔理论完全揭示了微观粒子运动的规律【解析】选 A。A 项说法符合客观实际，A 符合题意。卢瑟福以自己的核式结构 模型为依据，利用经典的电磁理论，成功地解释了 粒子散射实验现象，B 不符合题意。玻

6、尔受普朗克的量子论和爱因斯坦的光子的概念启发，他发展了卢 瑟福的原子核式结构模型，提出了自己的原子结构模型，C 不符合题意。玻尔成功解释了氢原子光谱的实验规律，弗兰克-赫兹实验又证实了玻尔理论是正确 的，玻尔理论仍有时代的局限性，没有完全揭示微观粒子运动的规律，D 不符合 题意。2.(多选)如图所示为 粒子散射实验中 粒子穿过某一原子核附近时的示意图，A、B、C 三点分别位于两个等势面上，则以下说法中正确的是 ( )A. 粒子在 A 处的速度比在 B 处的速度小B. 粒子在 B 处的速度最大C. 粒子在 A、C 处的速度大小相同D. 粒子在 B 处的速度比在 C 处的速度小【解析】选 C、D。

7、根据 粒子的运动轨迹曲线，可判定 粒子受到的是斥力， 由 A 到 B 库仑力做负功，速度减小；由 B 到 C 库仑力做正功，速度增大，故选 项 A、B 错误，D 正确；由于 A、C 两点位于同一等势面上，从 A 到 C 电场力做功 为零，所以 粒子在 A、C 处的速度大小相同，选项 C 正确。考点二 氢原子能级图及原子跃迁氢原子能量问题【典例 3】(多选)氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子的能量范围约为 1.62 eV3.11 eV，下列说法中正确的是 ( )A. 大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 2 种不同频率的可见 光B. 大量氢原子从高能级向 n=3 能级跃迁时

8、，产生的光具有显著的热效应C. 处于 n=3 能级的氢原子吸收任意频率的紫外线，一定能够发生电离D. 处于 n=2 能级的氢原子向 n=4 能级跃迁时，核外电子的动能增大【解析】选 A、B、C。根据=6 知，大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 6 种不同频率的光子。因为可见光的光子能量范围约为 1.62 eV3.11 eV，满足此范围的有：从 n=4 能级到 n=2 能级，从 n=3 能级到 n=2 能级， 所以可能发出 2 种不同频率的可见光，A 正确；氢原子从高能级向 n=3 能级跃迁 时发出的光子能量小于 1.51 eV，产生的光的频率小于可见光，有可能是红外线， 红

9、外线有显著的热效应，故 B 正确。紫外线的能量大于 3.11 eV，n=3 能级的氢 原子吸收紫外线后，能量大于 0，所以氢原子发生电离，C 正确；氢原子的电子 由 n=2 能级向 n=4 能级跃迁时，轨道半径增大，原子能量增大，吸收光子。根据 k =m ，化简后可得 Ek= mv2=，所以可知轨道半径越大，动能越小，可知电子的动能减小，D 错误。跃迁与能量问题【典例 4】(2019·全国卷)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在 1.63 eV3.10 eV 的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光 光子，最少应给氢原子提供的能量为 ( )A.12.09 e

10、V B.10.20 eVC.1.89 eV D.1.51 eV【解析】选 A。处于基态(n=1)的氢原子被激发，至少被激发到 n=3 能级后，跃迁才可能产生能量在 1.63 eV3.10 eV 的可见光，则最少应给氢原子提供的能 量为 E=-1.51 eV-(-13.60) eV=12.09 eV，故选项 A 正确。谱线条数问题【典例 5】(2020·南开区模拟)如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻 尔理论，下列说法中正确的是 ( )A. 从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出电磁波的波 长长B. 大量处于 n=4 能级的电子向低能级跃

11、迁时可放出 4 种频率的光子C. 从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级，电子的电势能增大D. 从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时辐射的光子可以使逸出功为 2.5 eV 的金属发生 光电效应【解析】选 A。由图可知，从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出光子能量小，则辐射的光子频率小，所以辐射的电磁波的波长长，A 正确；根据玻尔理论，大量处于 n=4 能级的电子向低能级跃迁时可放出 6 种频率的光子，B 错误；从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级，氢原子辐射出光子，电子的运 动半径减小，则电子的电势能减小，C 错误；从 n=3 能级跃迁到 n=2 能

12、级时辐射的光子的能量 E=E -E =-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV<2.5 eV，可知不能使逸出 32 3 2功为 2.5 eV 的金属发生光电效应，D 错误。1.对氢原子能级图的理解： (1)能级图如图所示。(2)能级图中相关量意义的说明。相关量能级图中的横线意义表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字“1，2，3” 表示量子数横线右端的数字“-13.6，表示氢原子的能量-3.4”表示相邻的能量差，量子数越大，相邻的能量差越相邻横线间的距离小，距离越小表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的带箭头的竖线条件为 h=E -Emn2.两类能级跃迁：(1)自发跃迁：高能级低能级，释放能量，发出光子。光子的频率 = = 。(2)受激跃迁：低能级高能级，吸收能量。1 光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必须恰等于能级差 h=E。2 碰撞、加热等：可以吸收实物粒