2021届高考物理一轮复习方略关键能力·题型突破： 12.2 原子结构　氢原子光谱 .doc

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。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。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；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；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()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。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，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C42=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kQer2=mv2r，化简后可得Ek=12mv2=12kQer，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 eVB.10.20 eVC.1.89 eVD.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能级时辐射的光子的能量E32=E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV<2.5 eV，可知不能使逸出功为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。相关量意义能级图中的横线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，-3.4”表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大，相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为h=Em-En2.两类能级跃迁：(1)自发跃迁：高能级低能级，释放能量，发出光子。光子的频率=Eh=E高-E低h。(2)受激跃迁：低能级高能级，吸收能量。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。碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外E。大于电离能的光子被吸收，将原子电离。3.谱线条数的确定方法：(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1)。(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。用数学中的组合知识求解：N=Cn2=n(n-1)2。利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。关闭Word文档返回原板块