22.1原子结构和波粒二象性—知识点填空-2024高考物理回归课本基础知识填空（含答案）

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1．黑体与黑体辐射
（1）热辐射
①定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与 有关，所以叫热辐射。
②特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的 而有所不同。
（2）黑体
①定义：某种物体能够 入射的各种波长的电磁波而不发生 ，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
②黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 有关。
（3）黑体辐射的实验规律
①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都 。
②随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长 的方向移动。
2．能量子
（1）定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的 ，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位 地辐射或吸收的，这个不可再分的 叫做能量子。
（2）能量子大小：ε= ，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h=6.626×10-34 J·s（一般取h=6.63×10-34 J·s）。
（3）能量的量子化：微观粒子的能量是 的，或者说微观粒子的能量是 的。
3．光电效应的实验规律
（1）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 从表面逸出的现象。
（2）光电子：光电效应中发射出来的 。
（3）光电效应的实验规律
①存在着 电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流 。
②存在着遏止电压和 频率：入射光的频率低于截止频率时 （填“能”或“不”）发生光电效应。
③光电效应具有 性：光电效应中产生电流的时间不超过10-9s。
（4）逸出功：使电子脱离某种金属所做功的 值，用W0表示，不同金属的逸出功 。
4．光子说及爱因斯坦的光电效应方程
（1）光子说：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，这些能量子被称为 ，频率为ν的光的能量子为 ，其中h=6.63×10-34J·s。
（2）爱因斯坦光电效应方程
①表达式：hν= 或Ek= 。
②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 ，这些能量一部分用来克服金属的 ，剩下的表现为逸出后电子的 。
5．光的波粒二象性
（1）光的本性
光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有 性，光电效应现象表明光具有 性，即光具有 性。
（2）光子的能量和动量关系式
①关系式：ε= ，。
②意义：能量ε和动量p是描述物质的 性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的 性的典型物理量。因此和揭示了光的 性和 性之间的密切关系。
6．粒子的波动性
（1）粒子的波动性
①德布罗意波：任何 着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫 ，又叫德布罗意波。
②物质波波长、频率的计算公式为，。
③我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太 ，德布罗意波长太 的缘故。
（2）物质波的实验验证
①实验探究思路： 、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生 或衍射现象。
②实验验证：年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的 。
③说明人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的 ，对于这些粒子，德布罗意给出的和关系同样正确。
7．阴极射线
（1）实验装置：如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成的 ，A是金属环制成的 ；把它们分别连接在感应圈的负极和正极上。
（2）实验现象：玻璃壁上出现淡淡的 及管中物体在玻璃壁上的影。
（3）阴极射线：荧光是由于玻璃受到 发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为 。
8．电子的发现
（1）汤姆孙的探究
①让阴极射线分别通过电场和磁场，根据 情况，证明它是带 （选填“正电”或“负电”）的粒子流并求出了它的比荷。
②换用 的阴极做实验，所得 的数值都相同，说明这种粒子是构成各种物质的共有成分。
（3）进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击、紫外光的照射、金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的 ——电子。由此可见，电子是原子的 ，是比原子更 的物质单元。
（2）密立根“油滴实验”
①精确测定 。
②电荷是 的。
9．汤姆孙的原子模型
（1）汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个 ， 弥漫性地 在整个球体内，电子 其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“ 模型”，如图。
（2）α粒子散射实验：
①α粒子散射实验装置由 、 、 、荧光屏等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于 中。
②实验现象
a． 的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿 的方向前进；
b． α粒子发生了 偏转；偏转的角度甚至 ，它们几乎被“ ”。
③实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了 模型。
10．卢瑟福的核式结构模型
核式结构模型：1911年由卢瑟福提出。在原子中心有一个很小的核，叫 。它集中了全部的 和几乎全部的 ， 在核外空间运动。
11．光谱
（1）定义：用 或棱镜可以把各种颜色的光按 展开，获得光的波长（频率）和 的记录。
（2）分类
①线状谱：光谱是一条条的 。
②连续谱：光谱是 的光带。
（3）特征谱线：各种原子的发射光谱都是 ，说明原子只发出几种 的光，不同原子的亮线位置 ，说明不同原子的 不一样，光谱中的亮线称为原子的 。
（4）应用：利用原子的 ，可以鉴别物质和确定物质的 ，这种方法称为 ，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-10 g时就可以被检测到。
12．氢原子光谱的实验规律
（1）许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索 的一条重要途径。
（2）氢原子光谱的实验规律满足
巴耳末公式：（n=3，4，5…）
式中R为 常量，R=1.10×107 m-1，n取整数。
（3）巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的 光谱，即辐射波长的 特征。
13．经典理论的困难
（1）核式结构模型的成就：正确地指出了 的存在，很好地解释了 。
（2）经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的 ，又无法解释原子光谱的 。
14．玻尔原子理论的基本假设
（1）轨道量子化
①原子中的电子在 的作用下，绕原子核做 。
②电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是 的（填“连续变化”或“量子化”）。
③电子在这些轨道上绕核的转动是 的，不产生 。
（2）定态
①当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是 的，这些量子化的能量值叫做 。
②原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为 。
③基态：原子能量 的状态称为基态，对应的电子在离核最 的轨道上运动，氢原子基态能量。
④激发态：较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动。
氢原子各能级的关系为：。（，，，）
（3）频率条件与跃迁
当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为，）时，会放出能量为的光子，该光子的能量 ，该式称为频率条件，又称辐射条件。
15．玻尔理论对氢光谱的解释
（1）氢原子能级图（如图所示）

（2）解释巴耳末公式
按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν= 。巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的 的量子数n和2。
（3）解释气体导电发光
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的，原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到 ，处于激发态的原子是 的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出 ，最终回到基态。
（4）解释氢原子光谱的不连续性
原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后 ，由于原子的能级是 的，所以放出的光子的能量也是 的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
（5）解释不同原子具有不同的特征谱线
不同的原子具有不同的结构， 各不相同，因此辐射（或吸收）的 也不相同。
16．玻尔模型的局限性
（1）成功之处
玻尔的原子理论第一次将 引入原子领域，提出了 的概念，成功解释了 光谱的实验规律。
（2）局限性
保留了 的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的 运动。
（3）电子云
原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现 的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像 一样分布在原子核周围，故称 。
参考答案：
1． 物体的温度 温度 完全吸收 反射 温度 增加 较短
【详解】略
2． 整数倍 一份一份 最小能量值ε hν 量子化 分立
【详解】（1）[1][2][3]物理学中对能量子的定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。
（2）[4]能量子大小计算公式为：
ε=hν
（3）[5][6]能量的量子化的含义是：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。
3． 电子 电子 饱和 越大 截止 不 瞬时 最小 不同
【详解】（1）[1]照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，称为光电效应。
（2）[2]光电效应中发射出来的电子称为光电子。
（3）①[3][4]光电效应的实验存在着饱和电流，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。
②[5][6]光电效应的实验存在着遏止电压和截止频率，入射光的频率低于截止频率时，不发生光电效应。
③[7]光电效应具有瞬时性，光电效应中产生电流的时间不超过10-9s。
（4）[8][9]使电子脱离某种金属所做功的最小值，称为逸出功，不同金属的逸出功不同。
4． 光子 hν Ek＋W0 hν-W0 hν 逸出功W0 最大初动能Ek
【详解】（1）[1][2]光子说：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，这些能量子被称为光子，频率为ν的光的能量子为hν，其中h=6.63×10-34J·s。
（2）爱因斯坦光电效应方程
①[3][4]表达式
hν= Ek＋W0
或
Ek= hν-W0
②[5][6][7]物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek。
5． 波动 粒子 波粒二象 粒子 波动 粒子 波动
【详解】（1）[1][2][3]光的本性
光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应现象表明光具有粒子性，即光具有波粒二象性。
（2）[4][5][6][7][8]光子的能量和动量关系式
①关系式：， 。
②意义：能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量。因此和揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。
6． 运动 物质波 大 小 干涉 干涉 波动性 波动性
【详解】略
7． 阴极 阳极 荧光 阴极 阴极射线
【详解】（1）[1][2]真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极，它们分别连接在感应圈的负极和正极上。
（2）[3]观察到的实验现象是玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
（3）[4][5]荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线。
8． 偏转 负电 不同材料 比荷 带电粒子 组成部分 基本 电子电荷 量子化
【详解】略
9． 球体 正电荷 均匀分布 镶嵌 枣糕 α粒子源 金箔 放大镜 真空 绝大多数 原来 少数 大角度 大于90° 撞了回来 核式结构
【详解】（1）[1][2][3][4][5]汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体, 正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。
（2）α粒子散射实验：
①[6][7][8][9]α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中。
②实验现象
a．[10][11]绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进；
b．[12][13][14][15]少数α粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”。
③[16]实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。
10． 原子核 正电荷 质量 电子
【详解】略
11． 光栅 波长 强度分布 亮线 连在一起 线状谱 特定频率 不同 发光频率 特征谱线 特征谱线 组成成分 光谱分析
【详解】略
12． 原子结构 里德伯 线状 分立
【详解】（1）[1]许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。
（2）[2]巴耳末公式中R为里德伯常量，R=1.10×107 m-1。
（3）[3][4]巴耳末公式的意义在于以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。
13． 原子核 α粒子散射实验 稳定性 分立特征
【详解】略
14． 库仑引力 圆周运动 量子化 稳定 电磁辐射 量子化 能级 定态 最低 近
【详解】略
15． Em-En 定态轨道 激发态 不稳定 光子 两个能级之差 分立 分立 能级 光子频率
【详解】（2）[1][2]解释巴耳末公式
按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν=Em-En。巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n和2。
（3[3][4][5]解释气体导电发光
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的，原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。
（4）[6][7][8]解释氢原子光谱的不连续性
原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
（5）[9][10]解释不同原子具有不同的特征谱线
不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射（或吸收）的光子频率也不相同。
16． 量子观念 定态和跃迁 氢原子 经典粒子 轨道 概率 云雾 电子云
【解析】略