人教版(新教材)高中物理选择性必修3第四章 原子结构和波粒二象性网络构建与学科素养提升

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1网络构建与学科素养提升一、电子电荷量的测定——科学探究思想能力的培养电子是构成原子的粒子之一。电子的质量极小，显负电，电子的发现及其带电荷量的测定经历了几十年的时间，最初人们发现阴极射线时，有人认为其本质是一种电磁辐射，有人认为其本质是一种带电微粒，后经大量实验证实，其经过电磁场会发生偏转，是带电微粒，并称其为电子，并由密立根通过油滴实验测得它的电荷量。〖例1〗电子电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验推测出的。密立根油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接，使上面的板带正电，下面的板带负电。油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场E中。大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降，观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察。如图所示，在A板上方用喷雾器将细油滴喷出，若干油滴从板上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而带负电。已知A、B板间电压为U、间距为d，油滴恰好静止。撤去电场后油滴徐徐下落，最后测出油滴以速度v匀速运动，已知空气阻力正比于速度，f＝kv，则油滴所带的电荷量q＝________。某次实验q的测量值如表格所示(单位：10－19C)，分析数据可知_____________。6.418.019.6511.2312.83〖解析〗根据平衡条件可得mg＝qeq\f(U,d)，mg＝kv，解得q＝eq\f(kdv,U)；油滴的带电荷量是1.6×10－19C的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19C。〖答案〗eq\f(kdv,U)电荷的最小电荷量为1.6×10－19C〖素养提升练〗1.(多选)关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是()A.测得了电子的电荷量B.首先测得了电子的比荷C.为电子质量的最终获得做出了突出贡献D.为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据〖解析〗密立根通过油滴实验测定了电子电荷量并发现电荷是量子化的。测定了e值，结合比荷，进一步可以确定电子的质量。电子的比荷是由汤姆孙首先测出的，故选项A、C、D正确。〖答案〗ACD2.如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置。当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2。(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小；(2)推导出电子比荷的表达式。〖解析〗(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Bev＝Ee＝eq\f(U,b)e，得v＝eq\f(U,Bb)。即打到荧光屏O点的电子速度的大小为eq\f(U,Bb)。(2)电子的运动路径简化为如图所示，由图可得y1＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,mb)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L1,v)))eq\s\up12(2)，y2＝L2tanθ，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(eU,mb)·eq\f(L1,v2)，联立解得d＝y1＋y2＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,mb)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L1,v)))eq\s\up12(2)＋eq\f(eU,mb)·eq\f(L1L2,v2)。代入v＝eq\f(U,Bb)，解得eq\f(e,m)＝eq\f(2Ud,B2bL1（L1＋2L2）)。〖答案〗(1)eq\f(U,Bb)(2)eq\f(2Ud,B2bL1（L1＋2L2）)二、玻尔原子结构模型——科学思维能力的培养〖例2〗原子从A能级跃迁到B能级时吸收波长为λ1的光子，原子从B能级跃迁到C能级时发射波长为λ2的光子.已知λ1>λ2，那么原子从A能级跃迁到C能级时将要()A.发出波长为λ1－λ2的光子B.发出波长为eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子C.吸收波长为λ1－λ2的光子D.吸收波长为eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子〖解析〗原子从A能级跃迁到B能级时吸收波长为λ1的光子，原子从B能级跃迁到C能级时发射波长为λ2的光子，由于λ1>λ2，所以A能级比C能级高，B、C能级之间能量差等于A、C能级与A、B能级之间能量差之和，即有eq\f(hc,λ2)＝eq\f(hc,λ1)＋eq\f(hc,λ3)，故从A能级跃迁到C能级时将要发出波长为λ3＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子，选项B正确。〖答案〗B〖素养提升练〗3.(多选)下面关于玻尔理论的解释中，正确的说法是()A.原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B.原子中，虽然核外电子不断做变速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C.原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D.原子的每一个能量状态都对应一个