2024-2025学年高中物理第三章原子结构之谜章末复习课含解析粤教版选修3-5

PAGE7-章末复习课【学问体系】eq\a\vs4\al(原子结构之谜)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电子的发觉\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(阴极射线→电子→①→葡萄干布丁模型,荷质比\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(q,m)))的测定,电子电荷量的测定)),②核式结构\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(③试验：\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(现象,缘由→核式结构的建立)),原子的核式结构模型,原子、原子核的尺寸、电荷,)),氢原子光谱\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(光谱\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(线状谱→④,连续谱)),试验规律：巴耳末公式⑤)),玻尔的原子结构模型\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(⑥量子化,⑦量子化,能级跃迁：⑧))))[答案填写]①汤姆生②卢瑟福③α粒子散射④光谱分析⑤eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))，n＝3，4，5，…⑥能量⑦轨道⑧hν＝Em－En主题1对α粒子散射试验及核式结构模型的理解1．试验现象．(1)α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进．(2)少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°.(3)有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°.2．核式结构学说．在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．【典例1】下列选项中，不能由α粒子散射试验得出的结论是()A．原子中绝大部分是空的B．原子中全部正电荷集中在原子核上C．原子内有中子D．原子的质量几乎全部集中在原子核上解析：卢瑟福由α粒子散射试验得到结论有：在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外的空间运动．答案：C针对训练1．α粒子散射试验首次表明白()A．α粒子带正电B．电子是原子的组成部分C．原子是一个正、负电荷匀称分布的球D．原子中带正电的部分体积很小解析：卢瑟福依据该试验现象提出了原子的核式结构模型：原子中心有一很小的核，集中着全部正电荷及几乎全部质量，电子绕核旋转，故D正确．答案：D主题2玻尔的原子结构模型1．玻尔的原子结构模型可概括为三个要点．(1)能量的量子化En＝eq\f(1,n2)E1(En为动能、电势能之和)．(2)轨道的量子化rn＝n2r1.(3)能级跃迁量子化hν＝Em－En(汲取或辐射肯定频率的光子)．2．氢原子的能级．(1)对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同．原子各能级的关系为En＝eq\f(E1,n2)(n＝1，2，3…)对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6eV.(2)氢原子的能级图如图所示．【典例2】(多选)依据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A．第m个定态和第n个定态的轨道半径rm和rn之比为：rm∶rn＝m2∶n2B．第m个定态和第n个定态的能量Em和En之比为：Em∶En＝n2∶m2C．电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是ν，则其发光频率也是νD．若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为ν＝eq\f(E,h)解析：由氢原子核外电子轨道半径公式：rn＝n2r1，轨道半径与量子数的平方成正比，所以rm∶rn＝m2∶n2，A选项正确．氢原子的能量公式：En＝eq\f(1,n2)E1，可见氢原子的能量与量子数的平方成反比，所以Em∶En＝n2∶m2，B选项正确．依据玻尔的原子理论，只有核外电子发生能级跃迁时，才能放射某一频率的光，所以C、D选项不正确．答案：AB针对训练2．(多选)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是()A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是随意的B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D．不同频率的光照耀处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子汲取解析：依据玻尔理论知，电子绕核做圆周运动的半径是一些分立值，故A正确；电子绕核做圆周运动时，不发生电磁辐射，故B错误；从低能级向高能级跃迁时，需汲取光子，故C错误；当汲取的光子能量等于两能级间的能级差，才能被氢原子汲取，所以不同频率的光照耀处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子汲取，故D正确．答案：AD主题3原子能级的跃迁与电离1．在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，即基态．原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，即激发态．原子从基态向激发态跃迁的过程是汲取能量的过程；原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式被汲取或辐射出去，汲取或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级的能量之差．2．干脆跃迁与间接跃迁．原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是干脆跃迁，有时可能是间接跃迁，两种状况辐射(或汲取)光子的频率可能不同．3．电离与跃迁．原子跃迁时，不管汲取还是辐射光子，其光子能量都必需等于这两个能级的能量差，若想把某肯定态上的原子的电子电离出去，就须要给原子的能量大于等于电离能．[典例❸](多选)如图给出氢原子最低的4个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁，下列说法正确的是()A．辐射光子最小频率为第2能级跃迁到第1能级B．处于第4能级的原子所辐射的光子的频率最多有6种C．为使基态氢原子电离应用能量至少为13.6eV的光照耀氢原子D．11eV的光子能将基态的氢原子激发到第2能级解析：由题能级图可知，3、4能级的能级差最小，则辐射光子最小频率为第4能级跃迁到第3能级，故A错误；处于第4能级的原子所辐射的光子的频率最多有Ceq\o\al(2,4)＝6种，故B正确；为使基态氢原子电离应用能量至少为13.6eV的光照耀氢原子，故C正确；10.2eV的光子能将基态的氢原子激发到第2能级，而11eV的光子不能被氢原子汲取，故D错误．答案：BC针对训练3.(多选)如图所示是氢原子能级示意图的一部分，则下列说法正确的是()A．用波长为600nm的X射线照耀，可以使稳定的氢原子电离B．用能量是10.2eV的光子可以激发处于基态的氢原子C．用能量是2.5eV的光子入射，可以使基态的氢原子激发D．用能量是11.0eV的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发解析：“稳定的氢原子”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必需大于或等于13.6eV，而波长为600nm的X射线的能量为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错误；因为ΔE＝E2－E1＝(－3.4eV)－(－13.6eV)＝10.2eV，故10.2eV的光子可以使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确；2.5eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差，因此不能使氢原子发生跃迁，C错误；外来电子可以将10.2eV的能量传递给氢原子，使它激发，外来电子还剩余11.0eV－10.2eV＝0.8eV的能量，D正确．答案：BD统揽考情核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件在选做题部分出现的几率将会增加，可能单独命题，也可能与其他学问结合出题，主要以选择题为主．真题例析(2024·安徽卷)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是()A．M点B．N点C．P点D．Q点解析：由库仑定律，可得两点电荷间的库仑力的方向在两者的连线上，同种电荷相互排斥，由牛顿其次定律，加速度的方向就是合外力的方向，故C正确，A、B、D错误．答案：C针对训练(2024·北京卷)处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有()A．1种 B．2种 C．3种 D．4种解析：现有大量的氢原子处于n＝3的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的频率为n＝Ceq\o\al(2,3)＝3种．选项C正确，A、B、D错误．答案：C1．(多选)关于α粒子散射试验现象的分析，下列说法正确的是()A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内匀称分布，是α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子是“中空”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大解析：在α粒子散射试验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C对，D错．答案：BC2．氢原子从n＝4的激发态干脆跃迁到n＝2的能态时，发出蓝色光，则氢原子从n＝5的激发态干脆跃迁到n＝2的能态时，不行能发出的是()A．红外线 B．红光C．紫光 D．γ射线解析：氢原子从n＝5的激发态干脆跃迁到n＝2的能级时，辐射的光子能量大于从n＝4的激发态干脆跃迁到n＝2的能级时辐射的光子能量，所以光子能量大于蓝光的光子能量，γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放，是高频电磁波，而氢原子从n＝5的激发态干脆跃迁到n＝2的能态时，所辐射的光子能量小于γ射线的光子能量．故C正确，A、B、D错误．答案：C3．(多选)如图所示，用光子能量为E的单色光照耀容器中大量处于基态的氢原子，发觉该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，起先用来照耀容器的单色光的光子能量可以表示为()A．hν1 B．hν3C．hν1＋hν2 D．hν1＋hν2＋hν3解析：氢原子汲取光子能向外辐射三种不同频率的光子，可知氢原子被单色光照耀后跃迁到第3能级，汲取的光子能量等于两能级间的能量差，即单色光的能量E＝hν3，又hν3＝hν1＋hν2，故B、C正确，A、D错误．答案：BC4．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量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.能使氢原子从第1激发态电