（全國(guó)通用版）2018-2019高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu)章末小結(jié)學(xué)案 新人教版選修3-5

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1、 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 章 末 小 結(jié) 一、原子核式結(jié)構(gòu)模型 1．α粒子散射實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)裝置：如下圖所示。 (2)實(shí)驗(yàn)條件：金屬箔是由重金屬原子組成，很薄，厚度接近單原子的直徑，全部設(shè)備裝在真空環(huán)境中，因?yàn)棣亮Ｗ雍苋菀资箽怏w電離，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米。顯微鏡可在底盤上旋轉(zhuǎn)，可在360°的范圍內(nèi)進(jìn)行觀察。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：α粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿原方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90°，甚至被彈回。 α粒子的大角度散射現(xiàn)象無法用湯姆孫的原子模型解釋，α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果揭示了：①原子內(nèi)部絕大部分是空的；②原子內(nèi)部有一個(gè)很小的“核”。 2．核式結(jié)

2、構(gòu)模型對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋 (1)因?yàn)樵雍撕苄?，原子的大部分空間是空的，大部分α粒子穿過金箔時(shí)離核很遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖力很小，運(yùn)動(dòng)幾乎不受影響，因而大部分α粒子穿過金箔后，運(yùn)動(dòng)方向幾乎不改變。 (2)只有少數(shù)α粒子從原子核附近飛過，受到原子核的庫(kù)侖力較大，才發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)。 3．核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 (1)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說：在原子的中心有一個(gè)很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)。 (2)電子由離核近的軌道躍遷到離核遠(yuǎn)的軌道，能量增加，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減少，受到的庫(kù)侖力變小。 典例1　(上海理工大學(xué)附中2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示為盧

3、瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個(gè)角度的散射情況。下列說法中正確的是(　C　) A．在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多 B．在圖中的B位置進(jìn)行觀察，屏上觀察不到任何閃光 C．盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似 D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金原子后產(chǎn)生的反彈 解題指導(dǎo)：以“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象和核式結(jié)構(gòu)模型入手解答。 解析：放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多，說明大多數(shù)粒子基本不偏折，可知金箔原子內(nèi)部很空曠，故A

4、錯(cuò)誤；放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)極少，說明極少粒子發(fā)生大角度偏折，故B錯(cuò)誤；選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似，故C正確；主要原因是α粒子接近金原子后，因庫(kù)侖力作用，且質(zhì)量較大，從而出現(xiàn)的反彈，故D錯(cuò)誤。 二、氫原子光譜問題 1．氫原子的能級(jí)圖 (1)能級(jí)圖如圖所示： (2)能級(jí)圖中相關(guān)量意義的說明 相關(guān)量 表示意義 能級(jí)圖中的橫線 表示氫原子可能的能量狀態(tài) 橫線左端的數(shù)字“1,2,3…” 表示量子數(shù) 橫線右端的數(shù)字“－13.6，－.40…” 表示氫原子的能級(jí) 相鄰橫線間的距離 表示相鄰的能級(jí)差，量子數(shù)越大相鄰的能級(jí)差

5、越小 帶箭頭的豎線 表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷的條件為hν＝Em－En 2．氫原子的能級(jí)躍遷 (1)氫原子的能級(jí) 原子各能級(jí)的關(guān)系為：En＝(n為量子數(shù)，n＝1,2,3，…)對(duì)于氫原子而言，基態(tài)能級(jí)：E1＝－13.6 eV。 (2)氫原子的能級(jí)躍遷 能級(jí)躍遷包括輻射躍遷和吸收躍遷，可表示如下： 高能級(jí)Em低能級(jí)En。 典例2　(重慶十一中2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干種不同頻率的光，下列說法正確的是(　D　) A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

6、 B．由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的光頻率最小 C．由n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的光最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．用n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) 解題指導(dǎo)：根據(jù)氫原子能級(jí)躍遷規(guī)律分析求解。 解析：處于n＝4能級(jí)的氫原子能發(fā)射＝6種頻率的光，故A錯(cuò)誤；核外電子從高能級(jí)n向低能級(jí)m躍遷時(shí)，輻射的光子能量ΔE＝En－Em＝hν， 故能級(jí)差越大，光子的能量也越大，即光子的頻率越大， 根據(jù)ν＝可知頻率越大，波長(zhǎng)越小， 又波長(zhǎng)越大，越易發(fā)生明顯的干涉和衍射現(xiàn)象。 由圖可知當(dāng)核外電子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)，能級(jí)差最小，所以放出光

7、子的能量最小，頻率最小，波長(zhǎng)最大，故最易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故B、C錯(cuò)誤； 由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光子能量為ΔE＝－3.4－(－13.6)＝10.2eV，大于6.34eV，能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。 近幾年高考對(duì)本章內(nèi)容考查較少，考查重點(diǎn)是α粒子散射實(shí)驗(yàn)、玻爾理論、氫原子光譜及氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)，有時(shí)單獨(dú)考查，有時(shí)與其他知識(shí)綜合考查?？疾樾问接羞x擇題、填空題。 一、考題探析 例題(2018·天津卷，5)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光，它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短，可以判定(　A　

8、) A．Hα對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小 B．同一介質(zhì)對(duì)Hα的折射率最大 C．同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大 D．用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hβ也一定能 解析：A對(duì)：根據(jù)E＝hν＝h，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光子的頻率越低，由Em－En＝hν，知Hα對(duì)應(yīng)的兩能級(jí)之差最??；B錯(cuò)：光在同一介質(zhì)中傳播，頻率越高，折射率越大，故Hδ的折射率最大，Hα的折射率最小；C錯(cuò)：根據(jù)n＝得v＝，則折射率越大，傳播速度越小，故在同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最?。籇錯(cuò)：光的頻率越高，越容易發(fā)生光電效應(yīng)，由于Hβ的頻率小于Hγ的頻率，Hγ能使某一金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而Hβ則不一定能。 二、臨場(chǎng)練兵 1．(多選)(2016

9、·海南物理，17)下列說法正確的是(　ACD　) A．愛因斯坦在光的粒子性的基礎(chǔ)上，建立了光電效應(yīng)方程 B．康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量，不具有動(dòng)量 C．玻爾成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 D．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 E．德布羅意指出微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越長(zhǎng) 解析：愛因斯坦提出了光子假說，建立了光電效應(yīng)方程，故選項(xiàng)A正確；康普頓效應(yīng)表明光不僅具有能量，還具有動(dòng)量，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故C正確；盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故D正確；德布羅意波波長(zhǎng)為：λ＝，其中p為微粒的動(dòng)量，故動(dòng)量

10、越大，則對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)越短，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 2．(2016·北京理綜，13)處于n＝3能級(jí)的大量氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光的頻率有(　C　) A．1種 B．2種 C．3種 D．4種 解析：大量氫原子從n＝3能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，能級(jí)躍遷圖如圖所示，有3種躍遷情況，故輻射光的頻率有3種，選項(xiàng)C正確。 3．(多選)(2018·浙江卷，15)氫原子的能級(jí)圖如圖所示，關(guān)于大量氫原子的能級(jí)躍遷，下列說法正確的是(可見光的波長(zhǎng)范圍4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m/s) (　BC　) A．氫原子從高能級(jí)躍遷到

11、基態(tài)時(shí)會(huì)輻射γ射線 B．氫原子處在n＝4能級(jí)，會(huì)輻射可見光 C．氫原子從高能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光具有顯著的熱效應(yīng) D．氫原子從高能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光在同一介質(zhì)中傳播速度最小的光子能量為1.89eV 解析：γ射線是原子核通過衰變產(chǎn)生的高能電磁波，與核外電子無關(guān)，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；E＝hν＝h，可得可見光光子的能量范圍為1.63～3.09eV，由題圖可知從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，E4－E2＝2.55eV，處在可見光光子的能量范圍內(nèi)，則選項(xiàng)B正確；從高能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)輻射出光子的最大能量為ΔE＝1.51eV<1.63eV，屬于紅外線，具有熱效應(yīng)，則選項(xiàng)C正確；傳播

12、速度越小，折射率越大，光子頻率越大，能量越大，而從高級(jí)級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出光子的最大能量為3.4eV，則選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 第十八章　學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè) 本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。 第Ⅰ卷(選擇題　共40分) 一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分) 1．(湖北省孝感一中、應(yīng)城一中等五校2018屆高三上學(xué)期期末)下列關(guān)于玻爾原子理論及氫原子能級(jí)的說法，正確的是(　D　)

13、A．原子中的電子在某一定態(tài)時(shí)，電子做加速運(yùn)動(dòng)，向外輻射能量 B．原子中的電子運(yùn)行軌道分布是連續(xù)的 C．一群氫原子從n＝3能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷，最多能發(fā)出兩種不同顏色的光子 D．氫原子的核外電子由一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)吸收光子時(shí)，氫原子的能量增大 解析：原子處于定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，故A錯(cuò)誤；原子的能量是量子化的，所以原子中的電子運(yùn)行軌道分布是不連續(xù)的，故B錯(cuò)誤；一群氫原子從n＝3能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷，最多能發(fā)出3種不同顏色的光子，故C錯(cuò)誤；氫原子的核外電子由一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)吸收光子時(shí)，氫原子的能量增大，故D正確。 2．下面是歷史上的幾個(gè)著

14、名實(shí)驗(yàn)的裝置圖，其中發(fā)現(xiàn)電子的裝置是(　A　) 解析：湯姆孫利用氣體放電管研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)了電子。 3．如圖所示，實(shí)線表示金原子核電場(chǎng)的等勢(shì)線，虛線表示α粒子在金核電場(chǎng)中散射時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。設(shè)α粒子通過a、b、c三點(diǎn)時(shí)速度分別為va、vb、vc，電勢(shì)能分別為Ea、Eb、Ec，則(　D　) A．va>vb>vc，Eb>Ea>Ec B．vb>vc>va，Eb>Ea>Ec C．vb>va>vc，Eb>Ea>Ec D．vbEa>Ec 解析：金原子核和α粒子都帶正電，α粒子在接近金核過程中需不斷克服庫(kù)侖力做功，它的動(dòng)能減小，速度減小，電勢(shì)能增加；α粒子在遠(yuǎn)離金核過程

15、中庫(kù)侖力不斷對(duì)它做功，它的動(dòng)能增大，速度增大，電勢(shì)能減小。因此這三個(gè)位置的速度大小關(guān)系和電勢(shì)能大小關(guān)系為vbEa>Ec。 4．(江蘇徐州市2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，一群原來處于n＝4能級(jí)的氫原子躍遷到n＝1能級(jí)的過程中(　B　) A．放出三種頻率不同的光子 B．放出六種頻率不同的光子 C．氫原子放出光子后，核外電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能將減小 D．從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)，輻射出的光子的波長(zhǎng)最短 解析：根據(jù)C＝6知，氫原子可能輻射6種頻率的光子，故A錯(cuò)誤，B正確；核外電子從高軌道躍遷到低軌道運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)能增大，C錯(cuò)誤；

16、根據(jù)ΔE＝h可知選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5．α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因?yàn)?　C　) A．α粒子與電子根本無相互作用 B．α粒子受電子作用的合力為零，是因?yàn)殡娮邮蔷鶆蚍植嫉? C．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計(jì) D．電子很小，α粒子碰撞不到電子 解析：α粒子與電子之間存在著相互作用力，這個(gè)作用力是庫(kù)侖引力，但由于電子質(zhì)量很小，只有α粒子質(zhì)量的1/7300，碰撞時(shí)對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)影響極小，幾乎不改變運(yùn)動(dòng)方向，就象一顆子彈撞上一顆塵埃一樣，故答案為C。 6．如圖(1)所示為氫原子的能級(jí)，圖(2)為氫原子的光譜。已知譜線a是氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的

17、輻射光，則譜線b是氫原子(　B　) A．從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光 B．從n＝5的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光 C．從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)的輻射光 D．從n＝1的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光 解析：由圖(2)看出b譜線對(duì)應(yīng)的光的頻率大于a譜線對(duì)應(yīng)的光的頻率，而a譜線是氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)的輻射光，所以b譜線對(duì)應(yīng)的能級(jí)差應(yīng)大于n＝4與n＝2間的能級(jí)差，故選項(xiàng)B正確。 7．(浙江省湖州市2017～2018學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖為氫原子能級(jí)圖，用波長(zhǎng)為λ1的a光照射一群處于基態(tài)的氫原子，發(fā)出3種頻率的光；用波長(zhǎng)為λ2的b光照射一群

18、處于基態(tài)的氫原子，能發(fā)出6種頻率的光。則(　CD　) A．a(chǎn)光的波長(zhǎng)λ1小于b光的波長(zhǎng)λ2 B．a(chǎn)光、b光同時(shí)照射一群基態(tài)氫原子能發(fā)出9種頻率的光 C．a(chǎn)光、b光同時(shí)照射一群基態(tài)氫原子發(fā)出的所有光中，波長(zhǎng)最短的是λ2 D．a(chǎn)光、b光同時(shí)照射一群基態(tài)氫原子發(fā)出的所有光中，光子能量差最大值為12.09eV 解析：用波長(zhǎng)為λ1的a光照射一群處于基態(tài)的氫原子，發(fā)出3種頻率的光，說明躍遷到了n＝3能級(jí)，即E3－E1＝；同理用波長(zhǎng)為λ2的b光照射一群處于基態(tài)的氫原子，能發(fā)出6種頻率的光，說明躍遷到了n＝4能級(jí)，即E4－E1＝；則a光的波長(zhǎng)λ1大于b光的波長(zhǎng)λ2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；a光、b光同時(shí)照射

19、一群基態(tài)氫原子同樣只能發(fā)出6種頻率的光，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；a光、b光同時(shí)照射一群基態(tài)氫原子發(fā)出的所有光中，頻率最大的是從n＝4到n＝1，即波長(zhǎng)最短的是λ2，選項(xiàng)C正確；a光、b光同時(shí)照射一群基態(tài)氫原子發(fā)出的所有光中，光子能量最大值為從n＝4到基態(tài)的躍遷，對(duì)應(yīng)的能量為(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV；光子能量最小為n＝4到n＝3的躍遷，對(duì)應(yīng)的能量為(－0.85eV)－(－1.51eV)＝0.66eV；光子能量差最大值為12.75eV－0.66eV＝12.09eV，選項(xiàng)D正確。 8．(南昌2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的

20、是(　AC　) A．若在D1、D2之間不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)打到最右端的P1點(diǎn) B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn) C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn) D．若在D1、D2之間加上垂直紙面向里的磁場(chǎng)，則陰極射線向上偏轉(zhuǎn) 解析：實(shí)驗(yàn)證明，陰極射線是電子，它在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)偏向帶正電的極板一側(cè)，可知選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B的說法錯(cuò)誤；加上垂直紙面向里的磁場(chǎng)時(shí)，電子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用，要向下偏轉(zhuǎn)，因而選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，電子所受的重力可以忽略不計(jì)，因而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A的說法正確。 9．氫原子的能級(jí)圖如圖甲所示，一

21、群處于基態(tài)的氫原子受到光子能量為12.75eV的紫外線照射后而發(fā)光。從這一 群氫原子所發(fā)出的光中取一細(xì)束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為相互分離的x束光，這x束光都照射到逸出功為4.8eV的金屬板上(如圖乙所示)，在金屬板上有y處有光電子射出，則有(　BC　) A．x＝3　　 B．x＝6　　 C．y＝3　　 D．y＝6 解析：處于基態(tài)的氫原子吸收能量為12.75eV紫外線光子后躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)，這樣氫原子將輻射出6種能量的光子，其中有3種光子的能量大于該金屬板的逸出功(4.8eV)，所以x＝6，y＝3，故選項(xiàng)B、C正確。 10．有兩個(gè)質(zhì)量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，

22、B以速度v0與它發(fā)生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過程中部分動(dòng)能有可能被某一氫原子吸收，從而使該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后此原子向低能級(jí)躍遷，并放出光子。若氫原子碰撞后放出一個(gè)光子，已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1＜0)。則速度v0可能為(　CD　) A． B． C． D． 解析：由動(dòng)量守恒定律有mv0＝2mv，碰撞過程損失的動(dòng)能為ΔE＝mv－·2mv2，由能級(jí)躍遷知識(shí)有ΔE至少為由n＝2的能級(jí)躍遷至基態(tài)時(shí)的能量變化，則ΔE＝E2－E1＝－E1，聯(lián)立解得v0＝，故選項(xiàng)C、D正確。 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、填空題(共2小題，每小題7分，共14分。把答案

23、直接填在橫線上) 11．按照玻爾原子理論，氫原子中的電子從離原子核較近的軌道躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道，要__吸收__(選填“釋放”或“吸收”)能量。已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)，電子的質(zhì)量為m，則基態(tài)氫原子的電離能為__－E1__，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子后被電離，電離后電子的速度大小為__v＝__。 解析：氫原子中的電子從離原子核較近的軌道躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道，原子能量增大，則需要吸收能量。氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0)，則發(fā)生電離，基態(tài)氫原子的電離能為－E1。根據(jù)能量守恒得：hν＋E1＝mv2，解得電離后電子的速度大小為：v＝。 12．一群氫原子處于量

24、子數(shù)n＝4的能級(jí)狀態(tài)，氫原子的能級(jí)圖如圖所示，氫原子可能發(fā)射__6__種頻率的光子；氫原子由量子數(shù)n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射光子的能量是__2.55__eV; 用n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射的光子照射下表中幾種金屬，__銫__金屬能發(fā)生光電效應(yīng)。 幾種金屬的逸出功 金屬 銫 鈣 鎂 鈦 逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 解析：從n＝4的能級(jí)躍遷，可能發(fā)射6種頻率的光子；從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，發(fā)出的光子能量hν＝E4－E2＝2.55eV，此值大于銫的逸出功，所以可使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)。 三、論述·計(jì)算題(共4小題，共

25、46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13．(10分)電子所帶電荷量的精確數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的。他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電荷量，發(fā)現(xiàn)這些電荷量都等于某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍。這個(gè)最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板。A板帶正電，B板帶負(fù)電，從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場(chǎng)中。小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場(chǎng)力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場(chǎng)強(qiáng)度是1.92×105N/C，油

26、滴半徑是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所帶的電荷量。這個(gè)電荷量是電子電荷量的多少倍？(g取9.8m/s2) 答案：8.02×10－19　5倍 解析：小油滴質(zhì)量，m＝ρV＝ρ·πr3 ① 由題意知，mg－Eq＝0 ② 由①②兩式可得： q＝＝C ≈8.02×10－19C 小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的倍數(shù)為 n＝≈5(倍)。 14．(11分)為了測(cè)定帶電粒子的比荷，讓這個(gè)帶電粒子垂直電場(chǎng)飛進(jìn)平行金屬板間，已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E，在通過長(zhǎng)為L(zhǎng)的兩金屬板間后，測(cè)得偏離入射方向的距離為d，如果在兩板間加垂直電場(chǎng)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直粒

27、子的入射方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則粒子恰好不偏離原來方向(如圖)，求q/m的值。 答案： 解析：僅加電場(chǎng)時(shí)d＝()·()2， 加復(fù)合場(chǎng)時(shí)Bqv0＝Eq。 由以上兩式可得＝ 15．(12分)原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級(jí)躍遷(在碰撞中，動(dòng)能損失最大的是完全非彈性碰撞)。一個(gè)具有13.6eV動(dòng)能、處于基態(tài)的氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對(duì)心正碰，問是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷？(氫原子能級(jí)如圖所示) 答案：不能 解析：設(shè)運(yùn)動(dòng)氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動(dòng)能ΔE被基態(tài)氫原于吸收。 若ΔE＝10.2eV，則基態(tài)氫原子

28、可由n＝1躍遷到n＝2，由動(dòng)量守恒和能量守恒有： mv0＝2mv ① mv＝mv2＋mv2＋ΔE ② mv＝Ek＝13.6eV ③ 由①②③得，ΔE＝·mv＝6.8eV 因?yàn)棣＝6.8eV<10.2eV 所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷 16．(13分)已知?dú)湓幽芗?jí)圖如圖所示，氫原子質(zhì)量為mH＝1.67×10－27kg。設(shè)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n＝5的能級(jí)狀態(tài)。 (1)求大量氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)射出多少種不同頻率的光； (2)若躍遷后光子沿某一方向飛出，且光子的動(dòng)量可以用p＝表示(h為普朗克常量，ν為光子頻率，c為真空中光速)，求發(fā)生電子躍遷后氫原子的最大反沖速率。(保留三位有效數(shù)字) 答案：(1)10　(2)4.17m/s 解析：(1)可以有n＝C＝10種不同頻率的光輻射。 (2)由題意知?dú)湓訌膎＝5能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，氫原子具有最大反沖速率。 氫原子發(fā)生躍遷時(shí)輻射出的光子能量為 E＝ΔE＝|E5－E1| 開始時(shí)，將原子(含核外電子)和即將輻射出去的光子作為一個(gè)系統(tǒng)。 由動(dòng)量守恒定律可知：mHvH－p光＝0 光子的動(dòng)量p光＝，E＝hν 氫原子速度為vH＝，所以vH≈4.17m/s。 13