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高考物理一轮复习难点突破玻尔原子模型及相关应用doc高中物理

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难点19玻尔原子模型及相关应用玻尔原子模型是中学物理的重要模型之一,以此为背景的高考命题,有较强的抽象性和综合性,是考生应对的难点.●难点展台1.(★★★★)根据玻尔理论,氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后A.原子的能量增加,电子的动能减小图19—1B.原子的能量增加,电子的动能增加C.原子的能量减小,电子的动能减小D.原子的能量减小,电子的动能增加2.(★★★★)如图19-1所示,给出氢原子最低的四个能级,氢原子在这些能级之间跃迁即辐射的光子的频率最多有________种,其中最小的频率等于________Hz.(保存两位有效数字)●案例探究[例1]欲使处于基态的氢原子激发,以下措施可行的是A.用10.2eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用11eV的光子碰撞命题意图:考察考生对玻尔原子模型的跃迁假设的理解能力及推理能力.B级要求.解题方法与技巧:由"玻尔理论"的跃迁假设可知,氢原子在各能级间,只能吸收能量值刚好等于两能级之差的光子.由氢原子能级关系不难算出,10.2eV刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差,而116/6\neV那么不是氢原子基态和任一激发态的能量之差,因而氢原子只能吸收前者被激发,而不能吸收后者.对14eV的光子,其能量大于氢原子电离能,足可使“氢原子”电离,而不受氢原子能级间跃迁条件限制.由能的转化和守恒定律不难知道,氢原子吸收14eV的光子电离后产生的自由电子仍具有0.4eV的动能.另外,用电子去碰撞氢原子时,入射电子的动能可全部或局部地为氢原子吸收,所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差,也可使氢原子激发,故正确选项为ACD.[例2]光子能量为E的一束光照射容器中的氢(设氢原子处于n=3的能级),氢原子吸收光子后,能发出频率γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、γ6六种光谱线,且γ1<γ2<γ3<γ4<γ5<γ6,那么E等于A.hγ1B.hγ6C.h(γ6-γ1)D.h(γ1+γ2+γ3+γ4+γ5+γ6)www.ks5u.com命题意图:考察对玻尔理论跃迁假设的理解能力及推理能力.B级要求.错解分析:出现错解的原因有(1)对氢原子跃迁机理理解不透.(2)对量子数为n的氢原子自发辐射产生谱线条数n(n-1)/2这一规律把握不牢,难以执果索因,逆向思维推断氢原子吸收光子后所在能级量子数n=4.解题方法与技巧:因为,对于量子为n的一群氢原子,向较低的激发态或基态跃迁时,可能产生的谱线条数为n(n-1)/2,故n(n-1)/2=6,可判定氢原子吸收光子的能量后可能的能级是n=4,从n=4到n=3放出的光子能量最小,频率最低.此题中的最低频率为γ,故处于n6/6\n=3能级的氢原子吸收频率为γ1(E=hγ1)的光子能量,从n=3能级跃迁到n=4能级后,方可发出6种谱线的频率,故A选项正确.●锦囊妙计一、高考走势中学所涉及的原子物理知识是大学《高能物理》的必备根底,尽管中学教材的要求较低,但历届高考命题均有涉及,其中对玻尔理论的考察常以氢原子为例,集中表达对定态假设、跃迁假设的理解能力及推理能力、抽象思维能力的考察.该考点仍不失为今后高考命题的考察热点和难点.二、处理玻尔原子模型应用问题要点1.某定态时氢原子的几个结论设rn为某定态(量子数为n)时氢原子核外电子的轨道半径,电子绕核速度vn,电子动能Ekn,系统电势能Epn,原子总能量En,①②据玻尔的轨道假设和经典力学规律得:由此方程可得以下结论:(1)电子绕行速度:vn=2πke2/nh,vn=v1/n.(n=1,2,3……)(2)电子轨道半径:rn=n2h/4π2mke2,rn=n2r1.(n=1,2,3……)(3)电子绕行周期Tn=n3h3/4π2mk2e2,Tn=n3T1.(n=1,2,3……)(4)电子动能Ekn=2π2mk2e4/n2h2,Ekn=Ek1/n2.(n=1,2,3……)(5)系统电势能:Epn=-ke2/rn=-4π2mk2e4/n2h2.(n=1,2,3……)且|Ekn|=|Epn|6/6\n(6)原子总能量En=-2π2mk2e4/n2h2,En=.(n=1,2,3……)以上结论是对相关氢原子定态问题进展判断、推理的主要依据.2.氢原子的跃迁及电离(1)氢原子受激发由低能级向高能级跃迁:当光子作用使原子发生跃迁时,只有光子能量满足hγ=Em-En的跃迁条件时,原子才能吸收光子的全部能量而发生跃迁.当用电子等实物粒子作用在原子上,只要入射粒子的动能大于或等于原子某两"定态"能量之差Em-En,即可使原子受激发而向较高能级跃迁.如果光子或实物粒子与原子作用而使原子电离(绕核电子脱离原子的束缚而成为“自由电子”,即n=∞的状态)时,不受跃迁条件限制,只不过入射光子能量越大,原子电离后产生的自由电子的动能越大.(2)氢原子自发辐射由高能级向低能级跃迁:当一群氢原子处于某个能级向低能级跃迁时,可能产生的谱线条数为n(n-1)/2条.当单个氢原子处于某个能级向低能级跃迁时,最多可能产生(n-1)个频率的光子.●歼灭难点训练1.(★★★★)按照玻尔理论,在氢原子中,当电子从半径为4r1的轨道跃迁到半径为r1的轨道时,它的能量变化是A.电势能减少,动能增加B.电势能减少,动能减少C.电势能的减少等于动能的增加6/6\nD.电势能的减少大于动能的增加2.(★★★★)根据氢原子的玻尔模型,核外电子在第一(n=1),第三(n=3)轨道上运动时,以下说法正确的选项是A.速率之比为3∶1B.周期之比为1∶3C.能量之比为3∶1D.半径之比为1∶33.(★★★★)一个氢原子中的电子从一半径为ra的轨道跃迁到另一半径为rb的轨道,已知ra<rb,那么在此过程中A.原子可能发出一系列频率的光子B.原子可能吸收一系列频率的光子C.原子可能吸收某一频率的光子D.原子可能辐射某一频率的光子4.(★★★★)用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子,受光子照射后,以下的说法正确的选项是A.原子能跃迁到n=2的轨道上去B.原子能跃迁到n=3的轨道上去C.原子能跃迁到n=4的轨道上去D.原子不能跃迁到其他轨道上去图19—25.(★★★★6/6\n)如图19-2所示,表示汞原子可能的能级(不是全部),一个自由电子的总能量为9.0eV,与处于基态的汞原子发生正碰(不计汞原子的动量变化),那么电子可能剩余的能量(碰撞过程中无能量损失)A.0.2eVB.1.4eVC.2.3eVD.5.5eV6.(★★★★★)有一群处于量子数n=4的激发态中的氢原子,在它们发光的过程中,发出的光谱线共有________条,有一个处于量子数n=4的激发态中的氢原子,在它向低能态跃迁时,最多可能发出________个频率的光子.7.(★★★★★)一个氢原子处于基态,用光子能量为15eV的电磁波去照射该原子,问能否使氢原子电离?假设能使之电离,那么其被电离后电子所具有的动能是多大?参考答案[难点展台]1.D2.6;1.6×1014[歼灭难点训练]1.AD2.A3.BC4.D5.AC6.6;37.能;1.4eV6/6

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发布时间:2022-08-25 17:01:22 页数:6
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文章作者:U-336598

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