高中物理第十八章原子结构章末总结新人教版选修3-5

2015-2016高中物理第十八章原子结构章末总结新人教版选修3-5
题型一玻尔理论与电磁波
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 eV～3.11 eV，下列说法中不正确的是( )
A．一个处于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
【思路点拨】(1)根据计算出不同频率光的种数．
(2)紫外线的能量大于3.11 eV，判断n＝3能级的氢原子吸收紫外线后，能量是否大于0，即
可知是否电离．
(3)红外线有显著的热效应，根据氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光子能量判断是否小于1.62 eV.
解析：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 eV～3.11 eV，满足此范围的有：n＝4到n＝2，n＝3到n＝2.所以可将有2种不同频率的可见光．故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，小于可见光的频率，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．故C正确；氢原子的电子由n＝2能级的氢原子向n＝4能级跃迁时，轨道半径增大，原
子能量增大，吸收光子．根据知轨道半径越大，动能越小，知电子的动能减小．故D 错误．
答案：D
【小结】本题考查能级跃迁公式，不可见光与可见光的光子能量的大小关系，以及红外线的热效应特征，必须熟悉玻尔理论和电磁波的相关知识才能解决问题．
►针对训练
1．氢原子能级的示意图如图所示，已知可见光的光子能量范围1.62 eV～3.11 eV，则(C) A．氢原子从高能级向低能级跃迁时会吸收能量
B．氢原子从n＝4的激发态向n＝3的激发态跃迁时会辐射出紫外线
C．处于n＝4的激发态的氢原子从n＝4的激发态向n＝1的基态跃迁时，辐射出的光子频率最大
D．大量氢原子从n＝4的激发态向n＝1的基态跃迁时，能发出三种频率的光子
解析：氢原子从高能级跃迁到低能级，根据能量守恒，多余的能量将以光子的形式辐射出来，选项A错．氢原子从高能级到低能级跃迁时辐射的光子能量等于能级差，所以氢原子从n＝4的激发态向n＝3的激发态跃迁时会辐射光子能量E＝E4－E3＝0.66eV，根据光子能量E＝hν可判断辐射的光子能量小于可见光，频率比可见光低，所以辐射的光子为红外线而不是紫外线，选项B错．处于n＝4的激发态的氢原子从n＝4的激发态向n＝1的基态跃迁时，辐射出的光子频率数为C24＝6，选项D错．其中频率最大的是能级差最大的两个能级之间跃迁而辐射出的即n＝4的激发态向n＝1的基态跃迁，选项C对．
题型二光电效应、α粒子散射实验、玻尔理论
(多选)下列说法正确的有( )
A．如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射这种金属一定发生光电效应
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
D．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
【思路点拨】(1)当入射光的频率大于金属的极限频率，则可发生光电效应；
(2)α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一；
(3)由高能级向低能级跃迁，辐射光子，根据轨道半径的变化判断动能的变化，根据能量和动
能的变化判断电势能的变化．
解析：如果用紫光照射某种金属发生光电效应，知紫光的频率大于金属的极限频率，由于绿光的频率小于紫光的频率，所以绿光照射不一定发生光电效应，故A 不正确；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一，故B 正确；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，能量减小，
轨道半径减小，根据k e 2r 2＝m v 2r
知，电子的动能增大，由于能量等于电子动能和电势能的总和，则电势能减小，故C 错误；玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化，故D 正确．
答案：BD
【小结】本题考查光电效应、α粒子散射实验、能级的跃迁等基础知识点，必须掌握光电效应产生条件与各种色光频率的大小比较，熟悉α粒子散射实验内容，理解玻尔理论的内涵．
►针对训练
2．下列说法正确的是(C)
A ．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B ．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
C ．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，原子的电势能减小
D ．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的 解析：汤姆孙在发现电子后提出了枣糕式原子模型．A 错；光电子的初动能与入射光的频率有关，随着入射光频率增大而增大，用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大，比如红外线照射金属比用红光照射同种金属产生的光电子的初动能小．故B 错误；玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，原子的电势能减小，且总能量减小，故C 正确；玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，只能解释氢原子光谱，说明玻尔提出的原子定态概念仍有局限性．D 错．
题型三 波粒二象性、原子结构、玻尔理论，光电效应
(多选)下列说法正确的是( )
A ．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性
B ．汤姆孙发现了电子，说明原子核有自身的结构
C. 一个氢原子从n ＝3的激发态向基态跃迁时，最多可放出2种不同频率的光子
D ．要使金属发生光电效应，所照射光的频率一定得到达到某一值
【思路点拨】(1)光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性；
(2)汤姆孙发现了电子，说明原子有复杂结构；
(3)当入射光的频率大于或等于极限频率时，才能发生光电效应；根据数学组合C24可知，放出多少种频率的光子，从而即可各项求解．
解析：光电效应说明光具有能量，康普顿效应说明光不仅有能量还有动量，能量和动量都是粒子的特征，因此光电效应和康普顿效应都证实了光具有粒子性．故A 正确；汤姆孙发现了电子，说明原子有自身的结构，故B 错误；一个氢原子从n ＝3的激发态向基态跃迁时，最多可放出3种不同频率的光子，故C 错；要使金属发生光电效应，所照射光的频率一定达到某一值，故D 正确．
答案：AD
【小结】本题考查波粒二象性；原子结构；玻尔理论、光电效应．知识跨度从第二章到第四章，综合性较强，需熟悉课本中相关知识点才能解决本题．
►针对训练
3．(多选)下列说法正确的是(BD )
A ．若氢原子核外电子从激发态n ＝3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应，则
从激发态n＝2跃迁到基态发出的光子一定能使该金属发生光电效应
B．卢瑟福用α粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型
C．玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的实验规律，和现代量子理论是一致的
D．光子除了具有能量外还具有动量
解析：因为从激发态n＝3跃迁到基态发出的光子的能量大于从激发态n＝2跃迁到基态放出的光子的能量，所以若氢原子核外电子从激发态n＝3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应，则从激发态n＝2跃迁到基态发出的光子不能使该金属发生光电效应，选项A 错误；卢瑟福用α粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型，选项B 正确；玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的实验规律，但和现代量子理论是不一致的，在现代量子力学中，玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子出现机会最多的地方，选项C 错；光子除了具有能量外还具有动量，选项D 正确．。