【文档说明】第四章 原子结构和波粒二象性 总结提升（原卷版）-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第三册）.docx，共(9)页，328.377 KB，由envi的店铺上传

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选择性必修三学案第四章原子结构和波粒二象性总结提升体系构建综合提升提升一原子核式结构模型例1（2021广东广州仲元中学高三月考）关于卢瑟福的𝛼粒子散射实验，下列说法正确的是()A.大多数𝛼粒子发生大角度偏转B.𝛼粒子发生偏转的原因是与电子发生碰撞C.穿过金箔过程中，远离金原子核的α

粒子电势能减小D.α粒子散射实验证明了汤姆孙关于原子的结构模型是正确的综合能力提升1.𝛼粒子散射实验（1）实验装置：如下图所示。（2）实验条件：金属箔是由重金属原子组成，很薄，厚度接近单原子的直径，全部设备装

在真空环境中，因为𝛼粒子很容易使气体电离，在空气中只能前进几厘米。显微镜可在底盘上旋转，可在360∘的范围内进行观察。（3）实验结果：𝛼粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90∘，甚至被弹回。𝛼粒子的大角度散射现象无法用汤姆孙的原子模型解释，

𝛼粒子散射实验的结果揭示了：原子内部绝大部分是空的，原子内部有一个很小的“核”。2.原子的核式结构模型（1）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的质量都集中在原子核内，电子绕

核运转。（2）核式结构模型对𝛼粒子散射实验的解释①因为原子核很小，原子的大部分空间是空的，大部分𝛼粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力很小，运动几乎不受影响，因而大部分𝛼粒子穿过金箔后，运动方向几乎不改变

。②只有少数𝛼粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转。（3）𝛼粒子散射实验中能量的变化当𝛼粒子靠近原子核时，库仑斥力做负功，电势能增加；当𝛼粒子远离原子核时，库仑斥力做

正功，电势能减小；只有库仑斥力做功，只是电势能和动能之间相互转化，𝛼粒子的总能量保持不变。3.三个原子模型的对比原子模型实验基础原子结构成功和局限“枣糕”模型电子的发现原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子镶嵌其中可解释一些实验现象，但无法说明𝛼粒子散射实验

核式结构模型卢瑟福的𝛼粒子散射实验原子的中心有一个很小的核，全部正电荷和几乎全部质量集中在核里，电子在核外运动成功解释了𝛼粒子散射实验，无法解释原子的稳定性及原子光谱的分立特征氢原子光谱的研究在核式结构模型基

础上，引入量子观念玻尔的原子模型成功解释了氢原子光谱及原子的稳定性，不能解释较复杂原子的光谱现象迁移应用1.（多选）在卢瑟福的α粒子散射实验中,某一𝛼粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示,图中𝑃、𝑄为轨迹上的点,虚线是过𝑃、𝑄两点并与轨迹相切的直线,两虚

线和轨迹将平面分为五个区域,不考虑其他原子核对该𝛼粒子的作用,下面说法正确的是()A.𝛼粒子受到斥力B.该原子核的位置可能在③区域C.根据𝛼粒子散射实验可以估算原子大小D.𝛼粒子在𝑃、𝑄间的运动为匀速圆周运动2.已知金的原子序数为79，𝛼

粒子离金原子核的最近距离为10−13m，则𝛼粒子离金核最近时受到的库仑斥力是多大？对𝛼粒子产生的加速度是多大？（已知𝛼粒子的电荷量𝑞𝛼=2𝑒，质量𝑚𝛼=6.64×10−27kg）提升二光电效应规律及其应用例2（2

021安徽马鞍山和县二中高二月考）在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出()A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的频率大于丙光的频率C.乙光对应的截止频

率大于丙光的截止频率D.丙光对应的光电子最大初动能大于甲光对应的光电子最大初动能综合能力提升1.光电效应规律的理解（1）“光电子的动能”可以是介于0∼𝐸km的任意值，只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能，且随入射光频率增大而增

大。（2）光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的，金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当电子吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应。（3）“入射光强度”指的是单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，在入射光频率ν不变时，光强正比于单位时间内照到金属表

面单位面积上的光子数。若入射光频率不同，即使光强相同，单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子数也不相同(形成的光电流也不相同)。（4）“饱和电流”对应从阴极发射出的电子全部被“拉向”阳极的状态，即使电压再增大，电流也不会增大。当光电流达到

饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。2.光电效应方程光电效应方程表达式为𝐸k=ℎ𝜈−𝑊0。其中，𝐸k=12𝑚e𝑣2为光电子的最大初动能，𝑊0为逸出功。光电效应方程表明，光电子最大初动能与入射光的频

率ν呈线性关系但不是成正比，与光强无关。只有当ℎ𝜈>𝑊0时，才有光电子逸出。3.光电效应的应用（1）明确两个决定关系①逸出功𝑊0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能。②入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。

（2）常见物理量的计算物理量求解方法最大初动能𝐸k𝐸k=ℎ𝜈−𝑊0，𝜈=𝑐𝜆遏止电压𝑈c𝑒𝑈c=𝐸k≥=∣𝑈c=𝐸k𝑒截止频率𝜈c𝜈c=𝑊0ℎ迁移应用1.(多选)某中学实验小组的同学在研究光电效应现象时，设计了如

图所示的电路，用蓝光照射阴极时，电路中的电流计有示数。则下列说法正确的是()A.用紫光照射阴极时，电流计一定没有示数B.用黄光照射阴极时，电流计可能有示数C.用蓝光照射阴极时，将滑动变阻器的滑片向左移动电流计一定没有示数D.用蓝光照射阴极时，将滑动变阻器的滑片向右移动电流计的示数可能

不变2.某次光电效应实验中，测得某金属的入射光的频率和反向遏止电压𝑈c的值如表所示。（已知电子的电荷量为𝑒=1.6×10−19C）𝑈c/V0.5410.6370.7410.8090.878𝜈/1014Hz5.6645.8886.0986.3036.501根据表格中的数据，作出了𝑈c−

𝜈图像，如图所示，则根据图像求出：（1）这种金属的截止频率；(保留3位有效数字)（2）普朗克常量。(保留2位有效数字)提升三玻尔的原子模型例3μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如图为μ

氢原子的能级示意图，假定光子能量为𝐸的一束光照射容器中大量处于𝑛=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为𝜈1、𝜈2、𝜈3、𝜈4、𝜈5和𝜈6的光子，且频率依次增大，则𝐸等于()A.ℎ(𝜈3−𝜈

1)B.ℎ(𝜈3+𝜈1)C.ℎ𝜈6D.ℎ(𝜈6−𝜈4)综合能力提升1.氢原子的能级和轨道半径（1）氢原子的能级公式：𝐸𝑛=1𝑛2𝐸1(𝑛=1,2,3,…)，其中𝐸1为基态能量，𝐸1=−13.6eV。（2）氢原子的半径公式：𝑟𝑛=�

�2𝑟1(𝑛=1,2,3,…)，其中𝑟1为基态半径，又称玻尔半径，𝑟1=0.53×10−10m。2.氢原子的能级图（1）能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态。（2）横线左端的数字“1，2，3，…”表示量子数，右端的数字“−13.6，−3.40，…”表示氢原

子的能级。（3）相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小。（4）带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：ℎ𝜈=𝐸𝑚−𝐸𝑛。迁移应用1.(多选)一群处于基态的氢原子吸收某种光子

后，向外辐射了𝜈1、𝜈2、𝜈3三种频率的光子，且𝜈1>𝜈2>𝜈3，则()A.被氢原子吸收的光子的能量为ℎ𝜈1B.被氢原子吸收的光子的能量为ℎ𝜈2C.𝜈1=𝜈2+𝜈3D.𝜈3=𝜈1+𝜈22.将氢原子电离，就是从外

部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。（1）若要使𝑛=2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？（2）若用波长为200nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的

速度为多大？（电子电荷量𝑒=1.6×10−19C，普朗克常量ℎ=6.63×10−34J⋅s，电子质量𝑚e=9.1×10−31kg）提升四光的波粒二象性例4（2021江苏如皋中学高二月考）以下说法正确的是()A.康普顿效应现

象说明光具有波动性B.爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的”C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D.只有运动

着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波综合能力提升光的波粒二象性的理解分析角度波动性与粒子性的表现从频率上看频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强从数量上看个

别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性从传播与作用上看光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性波动性与粒子性的统一由光子的能量𝜀=ℎ𝜈、光子的动量表达式𝑝=ℎ𝜆也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和

动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ迁移应用1.从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是()A.光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B.光的频率越高，光子的能量越大C.在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D.在光的干涉中，光子一定到达亮

条纹的地方高考体验1.（2020天津，1，5分）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是()A.B.C.D.2.

（2020江苏，12，分）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为𝜆1和𝜆2，则该激发态与基态的能量差为，波长为𝜆1的光子的动量为。（已知普朗克常量为ℎ，光速为𝑐）3.（2020北京，2，3分）

氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于𝑛=3能级上，下列说法正确的是()A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B.从𝑛=3能级跃迁到𝑛=1能级比跃迁到𝑛=2能级辐射的光子频率低C.从𝑛=3能级跃迁到�

�=4能级需吸收0.66eV的能量D.𝑛=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量4.（2019课标Ⅰ，14，6分）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV∼3.10eV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.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV