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赏析原子物理创新题探索创新命题之根源

2019-06-13河南省安阳市实验中学黄琳

■河南省安阳市实验中学 黄琳

原子物理是《选修3—5》的内容,包括原子结构、原子核和波粒二象性,从2017年开始被调整为高考必考内容。高考对这部分内容的考查均为Ⅰ级要求,常以选择题的形式出现,考查知识点以氢原子能级、核反应和光电效应为主,着重考查考生的理解能力。

一、原子结构

创新题1:氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子,其能级示意图如图1所示。当分别用能量均为48.4eV的电子和光子作用于处在基态的氦离子时( )。

图1

A.氦离子可能辐射能量为40.8eV的光子

B.氦离子可能从基态跃迁到n=3的能级

C.氦离子一定能从基态跃迁到n=2的能级

D.若仅以能量为60eV的电子入射,则氦离子一定不会辐射光子

解析:氦原子只能吸收整个光子的能量,却能吸收实物粒子的部分能量,而实现能级的跃迁。用能量均为48.4eV的电子和光子作用于处在基态的氦离子时,可使氦离子先从基态跃迁到n=3的能级(E3-E1=48.4eV),再向低能级跃迁。此时,氦离子有可能从n=3的能级直接向基态跃迁,也可能先从n=3的能级跃迁到n=2的能级,再从n=2的能级跃迁到基态。氦离子在从n=2的能级跃迁到基态的过程中,就会辐射能量为40.8eV的光子(E2-E1=40.8eV)。氦离子从基态跃迁到n=2的能级需吸收40.8eV的能量,这时能量为48.4eV的电子可提供部分能量,但能量为48.4eV的光子则无法被整个吸收。若仅以能量为60eV的电子入射,则处在基态的氦离子可吸收电子的部分能量而被激发,然后可能向低能级跃迁而辐射光子。

答案:AB

命题根源:如图2所示为氢原子的能级图。……

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