第4章 原子结构 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

该高中物理课件聚焦原子结构与氢原子模型，系统梳理电子发现、α粒子散射实验、核式结构、氢原子光谱及玻尔模型等核心知识点，通过知识体系建构搭建学习支架，帮助学生理清物理观念的内在逻辑。 其亮点在于以综合考法融会强化科学思维，如通过例题分析原子模型辨析与能级跃迁计算，结合模型建构与科学推理；价值好题精练联系光刻机、氢原子钟等实际情境，培树科学态度与责任。学生能提升问题解决能力，教师可借助系统资源高效开展教学。

章末小结与质量评价 选择性必修第三册 一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维　 01 02 CONTENTS 目录 三、价值好题精练——培树科学态度和责任　 03 阶段质量检测 04 一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 [例1]　下列关于原子结构模型的说法正确的是 (　 ) A.汤姆孙发现了电子，并提出了原子结构的“枣糕模型” B.卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子 C.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性 D.玻尔原子模型能很好地解释所有原子光谱的实验规律 考法一　原子的核式结构 √ [解析]　汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了原子内部存在带负电的电子，并提出原子结构的“枣糕模型”，卢瑟福的α粒子散射实验主要是否定了汤姆孙的原子结构的“枣糕模型”，不能解释原子的稳定性，故A正确，B、C错误；玻尔原子模型能很好地解释原子的稳定性和氢原子光谱的实验规律，但并不能解释所有原子的光谱规律，故D错误。 1.电子的发现 (1)说明了原子是可分的，是有结构的。 (2)典型的两种原子模型： ①枣糕模型，②核式结构模型。 融会贯通 2.原子的核式结构 物理观念 情境 实验图示及意义 电子 电子的发现 说明原子是可分的 绕原子核旋转 玻尔的能级解释和 跃迁理论能较好地 解释氢原子光谱 原子核 α粒子 散射实验 能用原子的核式结构解释“α粒子散射实验”。原子内部有一个很小的核，叫作原子核，原子的全部正电荷以及几乎全部的质量都集中在原子核内，带负电的电子绕核运动 续表 1.如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是 (　 ) A.M点　　　　　　　　 B.N点 C.P点 D.Q点 对点训练 √ 解析：α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同。α粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向轨迹曲线的凹侧，故只有选项C正确。 2.1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手盖革、马斯顿一起进行了著名的“α粒子散射实验”，实验中大量的α粒子穿过金箔前后的运动模型如图所示。卢瑟福通过对实验结果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子结构模型。下列关于“α粒子穿过金箔后”的描述中，正确的是 (　 ) A.绝大多数α粒子穿过金箔后，都发生了大角度偏转 B.少数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进 C.通过α粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为10-15 m D.通过α粒子散射实验，确定了原子半径的数量级为10-15 m √ 解析：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进，少数α粒子穿过金箔后，发生大角度偏转，A、B错误；通过“α粒子散射实验”卢瑟福确定了原子核半径的数量级为10-15 m，C正确；原子半径的数量级为10-10 m，不是通过α粒子散射实验确定的，D错误。 [例2]　(多选)用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态，此时出现的氢光谱中有N条谱线，其中波长的最大值为λ。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到N'条，其中波长的最大值变为λ'。下列各式中可能正确的是 (　 ) A.N'=N+n　　　　　 B.N'=N+n-1 C.λ'>λ D.λ'<λ 考法二　光谱、能级和能级跃迁 √ √ [解析]　处于量子数为n的激发态的大量氢原子向较低激发态或基态跃迁时，可能产生的光谱线条数的计算公式为N==。设这些氢原子被激发到量子数为n'=n+1的激发态时出现的氢光谱中有N'条谱线，则N'==N+n，故A项正确。氢原子所处的能级越高，则相邻两能级间的能量差越小，因n'>n，则ΔE'<ΔE，且ΔE'=，ΔE=，所以λ'>λ，故C项正确。 　　光谱、能级、能级跃迁的对比分析 融会贯通 角度 情境 模型构建 分析方法 光谱 发射光谱、 吸收光谱 光谱分析 =RH 角度 情境 模型构建 分析方法 能级 基态、 激发态 rn=n2r1(n=1，2，3…)，r1=0.53×10-10 m。 En=(n=1，2，3…)E1=-13.6 eV 角度 情境 模型构建 分析方法 能级 跃迁 定态假设 跃迁假设 hν=En-Em N== 3.氢原子的能级图如图所示，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，能够辐射出a、b、c三种频率的光子，设a、b、c三种频率光子的频率和能量分别是νa、νb、νc和Ea、Eb、Ec，下列说法正确的是 (　 ) 对点训练 A.Eb=E1-E3　　　 B.Ea=Eb-Ec C.νa=νb+νc D.νa=νc-νb √ 解析：由玻尔理论可知，Eb=E3-E1，Ea=E2-E1，Ec=E3-E2，则Ea=Eb-Ec，故A错误，B正确；由E=hν可知，hνa=hνb-hνc，可得νa=νb-νc，故C、D错误。 4.(多选)如图所示为氢原子能级图，可见光的能量范围为1.62~ 3.11 eV，用可见光照射大量处于n=2能级的氢原子，可观察到多条谱线，若是用能量为E的实物粒子轰击大量处于n=2能级的氢原子，至少可观察到两条具有显著热效应的红外线，已知红外线的频率比可见光小，则关于实物粒子的能量E，下列说法正确的是 (　 ) A.一定有4.73 eV>E>1.62 eV B.E的值可能使处于基态的氢原子电离 C.E一定大于2.86 eV D.E的值可能使基态氢原子产生可见光 √ √ 解析：红外线光子的能量小于可见光光子的能量，用实物粒子轰击大量处于第2能级的氢原子，至少可观察到两种红外线光子，则说明处于第2能级的氢原子受激发后至少跃迁到第5能级。所以实物粒子的最小能量为E=E5-E2=-0.54 eV-(-3.4 eV)=2.86 eV，因为E可以取大于或等于2.86 eV的任意值，则B、D正确，A、C错误。 三、价值好题精练——培树科学态度和责任 1.在α粒子散射实验中，没有考虑α粒子跟电子的碰撞，其原因是 (　 ) A.α粒子不跟电子发生相互作用 B.α粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略 C.电子的体积很小，α粒子不会跟电子相碰 D.由于电子是均匀分布的，α粒子所受电子作用的合力为零 √ 解析：α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，故正确答案为B。 2.原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子。已知铬原子的能级公式可表示为En=-，式中n=1，2，3，表示不同能级，A是已知常量，上述俄歇电子脱离原子后的动能是(　 ) A.A　　 B.A　　 C.A　　 D.A √ 解析：由铬原子的能级公式有n=2，n=4能级上的电子的能量分别为E2=-，E4=-，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级，释放的能量为ΔE1=E2-E1=A；n=4能级上的电子脱离原子发生电离，即跃迁到无穷远处 需吸收的能量为ΔE2=E∞-E4=，发生俄歇效应时，设俄歇电子的动能为Ek，则它应等于电子所吸收的能量减去脱离原子所需能量，即Ek=ΔE1-ΔE2，所以Ek=A，故C正确。 3.(多选)光刻机是生产芯片的核心设备，其作用主要是让光源发出的光通过物镜把设计好的电路图样打在涂抹了光刻胶的硅晶圆上，将电路雕刻在上面。光的波长越小，能雕刻的尺寸越小，制造的芯片就越精密。目前世界上生产的光刻机主要是利用紫外线作为光源，紫外线的光子能量范围为3~124 eV。如图所示为氢原子的能级图。现有一群处于n=4能级的氢原子，下列说法正确的是 (　 ) A.这群氢原子辐射的光中，有四种频率的光为紫外线 B.这群氢原子辐射的光中，波长最长的光子能量为0.66 eV C.这群氢原子辐射的光中，能使光刻机雕刻尺寸最小的光子能量为12.75 eV D.在光刻机的物镜和硅晶圆之间充满水，打在硅晶圆上的光的波长将变短 √ √ √ 解析：根据能级跃迁知识，从n=4能级跃迁到n=3能级和从n=4能级跃迁到n=2能级以及从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量均小于3 eV，而从n=4能级跃迁到n=1能级和从n=3能级跃迁到n=1能级以及从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量均大于3 eV且小于124 eV，所以这群氢原子辐射的光中，有三种频率的光为紫外线，故A错误；这群氢原子辐射的光中，当氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁时，波长最长，此光子能量为E=E4-E3=-0.85 eV-(-1.51)eV=0.66 eV，故B正确； 在氢原子辐射的光中，从n=4能级跃迁到基态释放的光子能量最大，其波长最小，能使光刻机雕刻尺寸最小，其光子能量为E=E4-E3= -0.85 eV-(-13.6)eV=12.75 eV，故C正确；在光刻机的物镜和硅晶圆之间充满水，光频率不变，速度减小，可知光的波长在水中将变短，打在硅晶圆上的光的波长将变短，得以刻出更精密的芯片，故D正确。 4.用如图甲所示的装置做氢气放电管实验，观测到四种频率的可见光。已知可见光的光子能量在1.6 eV~3.1 eV之间，氢原子能级图如图乙所示。下列说法正确的是 (　 ) A.观测到的可见光可能是氢原子由高能级向n=3的能级跃迁时放出的 B.n=2能级的氢原子吸收上述某可见光后可能会电离 C.大量氢原子从高能级向基态跃迁时会辐射出紫外线 D.大量处于n=4能级的氢原子最多能辐射出4种频率的光 √ 解析：因可见光的光子能量在1.6 eV~3.1 eV之间，所以观测到的可见光可能是氢原子由高能级向n=2的能级跃迁时放出的，故A错误；n=2能级的氢原子要吸收至少3.4 eV的能量才可能电离，而可见光的光子能量在1.6 eV~3.1 eV之间，故B错误；当大量氢原子从n=2能级向基态跃迁时辐射出的能量为10.2 eV，而从其他高能级向基态跃迁时辐射出的能量都大于10.2 eV，且都大于可见光的最大能量 3.1 eV，所以大量氢原子从高能级向基态跃迁时会辐射出紫外线，故C正确；大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，根据=6，最多能辐射出6种频率的光，故D错误。 阶段质量检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1.卢瑟福和他的合作者做α粒子轰击金箔实验，获得了重大发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是(　 ) A.证明了质子的存在 B.证明了原子核是由质子和中子组成的 C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动 √ 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 解析：α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核。数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C正确，A、B错误；玻尔发现了电子轨道量子化，D错误。　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 2.如图所示为氢原子光谱中的三条谱线， 对这三条谱线的描述中正确的是 (　 ) A.乙谱线光子能量最大 B.甲谱线是电子由基态向激发态跃迁发出的 C.丙谱线是电子在两个激发态间跃迁发出的 D.每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于电子做圆周运动的频率 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：根据E=hν=h，因此甲谱线光子能量最大，故A错误；谱线是电子由激发态向基态跃迁发出的，而电子由基态向激发态跃迁需要吸收光子，故B错误；丙谱线是电子在两个激发态间跃迁发出的，故C正确；电子跃迁时辐射的光子的能量等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 3.氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态，设真空中的光速为c，则 (　 ) A.吸收光子的波长为 B.辐射光子的波长为 C.吸收光子的波长为 D.辐射光子的波长为 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：由玻尔理论的跃迁假设知，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，由关系式hν=E1-E2得ν=，又有λ=，故辐射光子的波长为λ=，D选项正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 4.汞原子的能级图如图所示。现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光。那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是 (　 ) A.可能大于或等于7.7 eV B.可能大于或等于8.8 eV C.一定等于7.7 eV D.包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：汞原子只发出三种不同频率的单色光，知汞原子跃迁到第3能级，则吸收的光子能量ΔE=-2.7 eV+10.4 eV=7.7 eV，故C正确，A、B、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 5.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ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6六种光谱线，且ν1<ν2<ν3<ν4<ν5<ν6，则E等于 (　 ) A.hν1 B.hν6 C.h(ν6-ν1) D.h(ν1+ν2+ν3+ν4+ν5+ν6) √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：根据题意知，光子吸收的能量等于n=3和n=4之间的能级差，氢原子吸收光子后，能发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6的六种光谱线，且ν1<ν2<ν3<ν4<ν5<ν6，因为ν1最小，知频率为ν1的光子能量等于n=3和n=4之间的能级差，即E=hν1。故A正确，B、C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 6.假设在NaCl蒸汽中存在由钠离子(Na+)和氯离子(Cl-)靠电磁相互作用构成的单个氯化钠分子，若取Na+和Cl-相距无限远时的电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6.1 eV。已知使一个中性钠原子最外层电子脱离原子核的束缚而形成钠离子所需的能量(电离能)为5.1 eV，使一个中性氯原子结合一个电子形成氯离子所放出的能量(电子亲和能)为3.8 eV，由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子和中性氯原子的过程中，外界提供的总能量为 (　 ) A.4.8 eV B.15 eV C.2.8 eV D.7.4 eV √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：设每一过程中，吸收能量为正值(即E>0)，放出能量为负值(即E<0)，则把一个NaCl分子分解成Na+和Cl-吸收能量，E1=6.1 eV，一个Na+变成中性钠原子放出能量，E2=-5.1 eV，一个Cl-变成中性氯原子吸收能量，E3=3.8 eV，故全过程中外界供给的总能量E=E1+E2+E3=4.8 eV，故A正确，B、C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 7.如图所示为氢原子能级图以及从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条谱线，下列叙述正确的是 (　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 A.四条谱线中Hα对应的光子能量最大 B.四条谱线中Hα对应的光的频率最大 C.用能量为12.75 eV的光子照射基态的氢原子，氢原子有可能跃迁到n=3的激发态上 D.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种频率不同的光子 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：四种跃迁中，由n=6到n=2两能级间能级差最大，辐射的光子能量最大，辐射光子频率最大，即四条谱线中频率最大的是Hδ，故A、B错误；处于基态的氢原子吸收12.75 eV的光子后：E=-13.6 eV +12.75 eV=-0.85 eV，可知氢原子有可能跃迁到n=4的激发态上，故C错误；根据=3，所以大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射3种不同波长的光，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是(　 ) A.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的结果 B.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是空的 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 C.极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小 D.极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错误，B正确；极少数α粒子发生大角度偏转，说明α粒子会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 9. 图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，一条红色、一条蓝色、两条紫色，它们分别是从n=3、4、5、6能级向n=2能级跃迁时产生的，则 (　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 A.红色光谱是氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时产生的 B.蓝色光谱是氢原子从n=6能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的 C.红色光谱是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的 D.紫色光谱是氢原子从n=6能级和n=5能级向n=2能级跃迁时产生的 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：四条谱线中，红色光谱的频率最小，可知红色光谱是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的，故A错误，C正确；蓝色谱线的频率大于红色谱线，小于紫色谱线，可知蓝色光谱是氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁时产生的，故B错误；紫色谱线的频率最大，可知两条紫色光谱是氢原子从n=6能级和n=5能级向n=2能级跃迁时产生的，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 10.中国“北斗三号”全球组网卫星采用了星载氢原子钟，其精度比“北斗二号”的星载铷原子钟提高了一个数量级。如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是 (　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子 B.欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09 eV的光子照射 C.当氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级时，要吸收光子 D.从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量大于6.34 eV √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：处于n=3能级的氢原子可以吸收能量等于其他能级与n=3能级间的能量差的光子发生跃迁，或吸收能量大于1.51 eV的光子发生电离，并不是可以吸收任意频率的光子，故A错误；根据玻尔理论，用12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子时，En=ΔE+E1=12.09 eV+ (-13.6 eV)=-1.51 eV，所以氢原子能从基态跃迁到n=3能级的激发态，故B正确；氢原子从高能级跃迁到低能级时放出光子，故C错误；从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量E=E2-E1=-3.4 eV- (-13.6 eV)=10.2 eV>6.34 eV，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 三、非选择题(本题共4小题，共54分) 11.(10分)为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在 两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂 直粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰 好不偏离原来方向(如图)，求的值。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 答案： 解析：对粒子分析，竖直方向上有Eq=ma 水平方向上有L=v0t， 仅加电场时d=·， 加复合场时qv0B=Eq 由以上两式可得=。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 12.(12分)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？(n=2时，氢原子激发态的能量值为-3.4 eV)(4分) 答案：8.21×1014 Hz 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：要使处于n=2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小的电磁波的光子能量应为： E=0-(-3.4 eV)=3.4 eV 则所用电磁波的频率为： ν== Hz≈8.21×1014 Hz。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 (2)若用波长为200 nm的紫外线照射n=2的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e=1.6×10-19 C，电子质量me=9.1×10-31 kg，氢原子基态的能量值为-13.6 eV)(8分) 答案： 9.96×105 m/s 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量为： E0=h=6.63×10-34× J≈9.95×10-19 J 电离能为：ΔE=3.4×1.6×10-19 J=5.44×10-19 J 由能量守恒有：E0-ΔE=Ek 代入数据解得：Ek=4.51×10-19 J 又：Ek=mv2 代入数据可得：v≈9.96×105 m/s。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 13.(16分)科学家密立根通过油滴实验首次精确地测出了电子的电荷量。油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦带负电荷，经上板中央小孔落到两板间的 匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运 动的情况。两金属板间的距离为d。(忽略 油滴之间的相互作用力和空气对油滴的浮 力及阻力) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 (1)调节两金属板间的电压，当U=U0时，观察到某个质量为m1的油滴恰好匀速竖直下落，求该油滴所带的电荷量；(6分) 答案：　 解析：当U=U0时，油滴恰好做匀速直线运动，满足m1g-q=0， 解得q=。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 (2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U=U1时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带的电荷量。(10分) 答案： 解析：当U=U1时，质量为m2的油滴做匀加速运动， 满足d=at2，m2g-q'=m2a 联立解得q'==。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 14.(16分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.60 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰。 (1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原 子能级如图所示)？(10分) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 答案：不能 解析：设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收。 若ΔE=10.20 eV，则基态氢原子可由n=1跃迁到n=2 由动量守恒和能量守恒有：mv0=2mv ① m=mv2+mv2+ΔE ② 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 m=Ek ③ Ek=13.60 eV ④ 联立①②③④得，ΔE=×m=6.80 eV。 因为ΔE=6.80 eV<10.20 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 (2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？(6分) 答案： 27.20 eV 解析：若使基态氢原子电离，则ΔE=13.60 eV， ⑤ 联立①②③⑤得Ek=27.20 eV。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $