2018届高中物理粤教版选修3-5 第三章原子结构之谜 章末过关检测 Word版含解析

物理粤教版选修3—5第三章原子结构之谜单元检测（时间：45分钟 满分：100分）一、单项选择题（每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对得6分，选错或不答得0分，共24分）1．卢瑟福α粒子散射实验的结果（ ）．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 ．说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上D ．说明原子中的电子只能绕原子核旋转2．卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现α粒子（ ）．A ．全部穿过或发生很小的偏转B ．全部发生很大的偏转C ．绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回D ．绝大多数发生偏转，甚至被弹回3．可见光光子能量在1.61～3.10 eV 范围内，若氢原子从高能级跃迁到量子数为n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图（如图），可判断n 为（ ）．A ．1B ．2C ．3D ．44．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，这一现象叫做俄歇效应，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简化表示2n A E n =-，式中n ＝1,2,3…表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（ ）．A ．316AB ．716AC ．1116AD ．1316A 二、双项选择题（在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全部选对得6分，只选1个且正确的得3分，有选错或不答的得0分，共24分）5．卢瑟福于1911年提出原子核式结构学说，其主要观点是（ ）．A ．原子中绝大部分是空的，原子核很小且位于原子的中心B ．电子所需的向心力是原子核对电子的静电斥力C ．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D ．原子核的半径大约是原子大小的10倍6．在α粒子散射实验中，发现有两个相同能量的α粒子，由不同角度散射出去．如果只考虑由原子核散射的情况，散射角大的α粒子属于下列哪种情况（ ）．A ．更为接近原子核B ．更为远离原子核C ．受到较大的冲量作用D ．受到较小的冲量作用7．氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的光，已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是（ ）．A ．λ1＋λ2B ．λ1－λ2C ．1212λλλλ+D ．1212λλλλ- 8．如图所示为氢原子的四个能级，其中E 1为基态，若氢原子A 处于激发态E 2，氢原子B 处于激发态E 3，则下列说法正确的是（ ）．A ．原子A 只能辐射出1种频率的光子B ．原子B 可能射出3种频率的光子C ．原子A 能够吸收原子B 发出的光子并跃迁到能级E 4D ．原子B 能够吸收原子A 发出的光子并跃迁到能级E 4三、填空题（共2个小题，每小题10分，共20分）9．（2010·海南单科）能量为E i 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能量E i 称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为__________（用光子频率ν、电子质量m 、氢的电离能E i 与普朗克常量h 表示）．10．（2010·山东理综）大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV 、10.2 eV 、12.09 eV ．跃迁发生前这些原子分布在______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是______ eV （基态能量为－13.6 eV ）．四、计算题（共2个小题，每小题16分，共32分）11．如图所示，原子从n ＞2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV 的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏的能量，才能使它辐射上述能量的光子．12．用12.6 eV 的电子去轰击处于基态的氢原子样品时，能否引起氢原子的跃迁？若能引起，则可以使氢原子跃迁到哪些能级上？若用12.6 eV 的光子去轰击处于基态的氢原子样品时，能否引起氢原子的跃迁？参考答案1．答案：C 解析：α粒子散射实验说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上，为此卢瑟福提出了原子的核式结构．2．答案：C 解析：α粒子散射实验的结果是绝大多数α粒子穿过金箔，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回．3．答案：B 解析：释放的光子能量ΔE ＝E m －E n ，而ΔE 21＝E 2－E 1＝10.2 eV ，远大于可见光光子的能量，要使1.61 eV≤ΔE ≤3.10 eV，电子只能从较高能级跃迁到第2能级，即n ＝2．4．答案：C 解析：由铬原子的能级公式2n A E n =-可知：E 1＝－A ，24A E =-，416A E =-．铬原子n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级释放能量：ΔE 1＝E 2－E 1＝34A ，n ＝4能级上电子脱离原子电离，即跃迁到无穷远处吸收能量：ΔE 2＝416A E E ∞-=．发生俄歇效应产生的电子的动能为E k ，ΔE 1＝ΔE 2＋E k ．所以k 1116E A =． 5．答案：AC 解析：卢瑟福的原子核式结构主要内容是：原子中心有一个很小的核，它集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间绕原子核旋转．6．答案：AC 解析：α粒子受原子核库仑斥力作用强时能发生大角度偏转，此种情况下α粒子更接近原子核，受到较大的冲量作用．7．答案：CD 解析：设另一个波长可能是λ3，当λ1＞λ2＞λ3时，氢原子在三个相邻的能级之间发生跃迁，辐射光子的能量关系为123hc hc hc λλλ+=，可得12312λλλλλ=+，C 选项正确．当λ1＞λ3＞λ2或λ3＞λ1＞λ2时，同理可得132hc hc hc λλλ+=，得12312λλλλλ=-，D 选项正确．8．答案：AB 解析：原子A 从激发态E 2跃迁到E 1，只有一种频率光子，A 对．原子B 从激发态E 3跃迁到基态E 1可能激发三种频率光子，B 对．由原子能级跃迁理论可知，原子A 可能吸收原子B 由E 3跃迁到E 2时放出的光子并跃迁到E 3，但不能跃迁到E 4，C 错．A 原子发出的光子能量ΔE ＝E 2－E 1大于E 4－E 3，故不可能跃迁到能级E 4，D 错．9．解析：由能量守恒得212mv ＝h ν－E i，解得电子速度为v = 10．答案：2 －1.5111．答案：12.75 eV解析：由能级图可知（－3.4＋2.55） eV ＝－0.85 eV所以2.55 eV 的能量是从n ＝4能级跃迁的对处于基态的氢原子所需吸收的能量E ＝[－0.85－（－13.6）] eV ＝12.75 eV ．12．答案：能 n ＝2或n ＝3 不能解析：根据氢原子的能级图并分析两能级差可知，当用电子去轰击处于基态的氢原子样品时，因为12.6＞10.2．12.6＞12.09．12.6＜12.75，故可以使氢原子跃迁到n＝2或n＝3的能级上．但用光子去轰击处于基态的氢原子样品时，入射光子的能量必须为两能级的差值，即10.2 eV、12.09 eV、12.75 eV…所以用12.6 eV的光子去轰击时不能引起氢原子的跃迁．。

第二节原子的结构[先填空]1．汤姆生原子模型(葡萄干布丁模型)汤姆生于1898年提出了原子模型，他设想原子是一个球体，带正电的部分均匀地分布在其中，质量很小的电子则像布丁中的葡萄干一样镶嵌在内(图3-2-1)．图3-2-12．α粒子散射实验(1)实验装置：α粒子源、金箔、显微镜和荧光屏．(2)实验现象：α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°.[再判断]1．α粒子散射实验主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜．(√) 2．金箔的厚薄对实验无影响．(×)3．α粒子大角度的偏转是电子造成的．(×)[后思考]卢瑟福为何选用α粒子去轰击金箔？【提示】因为当时已经发现了α射线和β射线，并且，组成α射线的α粒子是具有很大动能的带电粒子，适合做轰击金属的“炮弹”．另外，金具有较大的密度和很好的延展性，能够做成很薄的箔片．1．实验背景α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是想验证汤姆生原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆生原子模型的有力证据．在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型．2．否定汤姆生的原子结构模型(1)质量远小于原子的电子，对α粒子的运动影响完全可以忽略，不应该发生大角度偏转．(2)α粒子在穿过原子时，受到各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对α粒子运动方向的影响不会很大，也不应该发生大角度偏转．(3)α粒子的大角度偏转，否定汤姆生的原子结构模型．3．大角度偏转的实验现象分析(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分．按照汤姆生原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验相矛盾．(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．1．关于α粒子散射实验，下列说法不正确的是()【导学号：55272081】A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光【解析】本题考查α粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解α粒子散射实验的基础上，才能选出正确选项．对于D项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，D错误，A、B、C正确．【答案】 D2．(多选)如图3-2-2为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下列说法中正确的是()图3-2-2A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光【解析】在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确．少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B、D错误，C正确．【答案】AC1．分析α粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”“少数”还是“极少数”粒子的行为．“大角度偏转”只是少数粒子的行为．2．α粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键．通过对α粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景．[先填空]1．核式结构模型原子的核式结构：原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转．2．原子核的电荷与尺度[再判断]1．原子的质量几乎全部集中在原子核上．(√)2．原子中所有正电荷都集中在原子核内．(√)3．核电荷数等于质子数，也等于中子数．(×)[后思考]1．原子中的原子核所带的电荷量有何特点？【提示】原子核带正电，所带电荷量与核外电子所带的电荷量绝对值相等．2．原子核的大小在整个原子中占有多大的比例？【提示】原子半径数量级是10－10m，而原子核半径数量级是10－15m，二者相差10万倍之多，故原子核在原子中所占的体积是很小的．1．两种根本区别的原子序数．3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数．4．原子半径的数量级是10－10m，原子核半径的数量级是10－15m，两者相差10万倍之多．3．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释正确的是()A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力B．使α粒子产生偏转的力是库仑力C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子【解析】原子核带正电，与α粒子之间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错，B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对．【答案】BCD4．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α粒子()【导学号：55272082】A．更远离原子核B．受到一个以上的原子核作用C．受到原子核较大的冲量作用D．动量的变化量较大【解析】由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并非由于受到多个原子核作用，B错；由库仑定律可知，α粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A错；当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量就大，即速度的变化量就大，则散射角度就大，C、D对．【答案】CD5．在α粒子散射实验中，当在α粒子最接近原子核时，关于描述α粒子的有关物理量情况正确的是()A．动能最大B．势能最小C．势能最大D．α粒子与金原子核组成的系统能量最小【解析】α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，系统的能量守恒．故选项C正确，A、B、D错误．【答案】 Cα粒子散射实验中的力电问题分析1．库仑定律：F＝k q1q2r2，用来分析α粒子和原子核间的相互作用力．2．牛顿第二定律：该实验中α粒子只受库仑力，可根据库仑力的变化分析加速度的变化．3．功能关系：根据库仑力做功，可分析动能的变化，也能分析电势能的变化．。

第三章原子结构之谜对应学生用书页码原子结构之谜错误!1.α粒子散射实验(1)实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向运动；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏角超过90°，有的甚至达到180°。

(2)实验分析：除非原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心一个很小的核上，否则α粒子的大角度散射是不可能的。

(3)实验意义：否定了汤姆生的原子模型，建立了原子的核式结构模型。

2．原子的核式结构模型内容：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质量都集中在原子核内，电子绕核运转。

[例1] (双选)对α粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的是 ( )A．主要实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜B．金箔的厚薄对实验无影响C．如果改用铝箔就不能发生散射现象D．实验装置放在真空中[解析] α粒子散射的实验是指用α粒子轰击很薄的金箔(或铝箔)物质层，通过观察α粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息，为准确观察α粒子的偏转情况，荧光屏和显微镜能够围绕金箔转，且整个装置放在真空环境中。

[答案] AD1.玻尔原子模型原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是量子化的，电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射。

2．玻尔理论的两个基本假设(1)定态假设原子系统中存在具有确定能量的定态，原子处于定态时，电子绕核运动不辐射也不吸收能量。

(2)跃迁假设原子系统从一个定态过渡到另一个定态，伴随着光子的发射和吸收。

3．对玻尔理论的理解(1)量子化观点：电子的可能轨道半径、原子的能量、原子跃迁辐射或吸收光子的频率都只能是分立的、不连续的值。

(2)对应关系：电子处于某一可能轨道对应原子的一种能量状态。

(3)定态观点：电子在某一可能轨道上运动时，原子是不向外辐射电磁波的，轨道与能量是稳定的。

(4)跃迁观点：原子辐射或吸收一定频率的光子就是因为跃迁。

粤教版高中物理选修3-5第第三章同步测试题及答案第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门A级抓基础1．阴极射线是()A．光子流B．电子流C．质子流D．中子流解析：阴极射线是电子流，电子带负电．而γ射线是光子流，故B正确，A、C、D错误．答案：B2．以下说法正确的是()A．密立根用摩擦起电的实验发现了电子B．密立根用摩擦起电的实验测定了电子的电荷量C．密立根用油滴实验发现了电子D．密立根用油滴实验测定了电子的电荷量解析：密立根用油滴实验测定了电子的电荷量，故D正确．答案：D3．(多选)1897年英国物理学家汤姆生发现了电子，被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是()A．汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的荷质比B．汤姆生通过对光电效应的研究，发现了电子C．电子的质量无法测定D．汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元解析：汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的荷质比，故A正确；汤姆生通过对阴极射线的研究，发现了电子，故B错误；根据电子的电荷量及荷质比，可以测出电子的质量，故C错误；汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，故D正确．答案：AD4．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()A．平行于纸面向左 B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里解析：由于阴极射线的本质是电子流，电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故C正确．答案：CB级提能力5．下列说法正确的是()A．阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用B．阴极射线在磁场中一定会受到磁场力的作用C．阴极射线所受电场力的方向与电场的方向是相同的D．阴极射线所受磁场力的方向与磁场的方向是相同的解析：阴极射线是高速运动的电子流，在电场中一定要受到电场力的作用，所受电场力方向与电场方向相反，A对，C错．在磁场中如果电子运动方向与磁场方向平行则电子不受磁场力，当受磁场力时，由左手定则知所受磁场力方向与磁场方向垂直，B、D错．答案：A6．从阴极射线管发射出的一束电子，通过图示的磁场，以下四幅图中能正确描绘电子偏转情况的是()A B C D解析：如题图，电子束从阴极(负极)射出，根据左手定则：伸开左手，磁感线穿过手心，四指指向电子运动的相反方向，拇指指向洛伦兹力方向，判断得知电子所受的洛伦兹力方向向下，则电子束向下偏转，故B正确．答案：B7．如图是阴极射线管示意图．接通电源后，阴极射线由阴极沿x 轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z 轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )A ．加一磁场，磁场方向沿z 轴负方向B ．加一磁场，磁场方向沿y 轴正方向C ．加一电场，电场方向沿z 轴负方向D ．加一电场，电场方向沿y 轴正方向 解析：若加磁场，由左手定则可知，所加磁场方向沿y 轴正方向，故A 错误，B 正确；若加电场，因电子向下偏转，则电场方向沿z 轴正方向，故C 、D 错误．答案：B8．电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测出的．密立根实验的原理如图所示．两块水平放置的平行金属板A 、B 与电源相接，使上面的A 板带正电，下面的B 板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场E 中．大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降，观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．如图所示，在A 板上方用喷雾器将细油滴喷出，若干油滴从板上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而带负电．已知A 、B 板间电压为U 、间距为d 时，油滴恰好静止．撤去电场后油滴徐徐下落，最后测出油滴以速度v 匀速运动，已知空气阻力正比于速度：f ＝k v ，则油滴所带的电荷量q ＝________．某次实验得－19_____________________________________________________.解析：mg －U d q ＝0，mg －k v ＝0，解得q ＝k v d U.油滴的带电荷量是1.6×10－19 C 的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19 C.答案：k v dU油滴的带电荷量是1.6×10－19C的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19C第三章原子结构之谜第二节原子的结构A级抓基础1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是()A．α粒子的散射实验B．对阴极射线的研究C．天然放射性现象的发现D．质子的发现答案：A2．在α粒子散射实验中，我们并没有考虑到α粒子跟电子碰撞，这是因为()A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它B．电子质量远比α粒子的小，所以它对α粒子运动的影响极其微小C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受到电子作用的合外力为零解析：α粒子碰到电子，像子弹碰到灰尘，损失的能量极少，不改变运动的轨迹，故B正确，A、C、D错误．答案：B3．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是()A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力B．使α粒子产生偏转的力是库仑力C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D．能发生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子解析：原子核带正电，与α粒子间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错、B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对．答案：BCD4．如图所示，X表示金的原子核，α粒子射向金核时被散射，设入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的()解析：图A中金核与α粒子之间相互排斥，α粒子会向远离金核的方向运动，所以图中较靠近金核的粒子会向下方偏转，故A错误；图B中，金核与α粒子之间相互排斥，α粒子会向远离金核的方向运动，故B错误；图C中，离金核越远的α粒子受到的斥力越小，运动轨迹的曲率半径越大，故C错误；图D中，离金核越远的α粒子受到的斥力越小，运动轨迹的曲率半径越大，故D正确．答案：DB级提能力5．(多选)在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子()A．一直受到重金属原子核的斥力作用B．动能不断减小C．电势能先增大后减小D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果解析：α粒子和原子核均带正电荷，相互排斥，A正确；少数α粒子发生了大角度偏转，α粒子与原子核先靠近后远离，故库仑斥力先做负功后做正功，根据功能关系，电势能先增加后减小，动能先减小后增加，BD错误、C正确．答案：AC6．(多选)α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，α粒子符合下列哪种情况()A．动能最小B．势能最小C．α粒子与金原子组成的系统的能量小D．所受原子核的斥力最大解析：α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增加，两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒．根据库仑定律，距离最近时，斥力最大．答案：AD7．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α粒子() A．更接近原子核B．更远离原子核C．受到一个以上的原子核作用D．受到原子核较大的冲量作用解析：由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并非由于受到多个原子核作用，C错；由库仑定律可知，α粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A对，B错；当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量就大，即速度的变化量就大，则散射角度就大，D对．答案：AD8．(多选)如图所示，Q为金原子核，M、N为两个等势面，虚线为α粒子经过原子核附近的运动轨迹，关于α粒子，下列说法正确的是()A．α粒子从K到R的过程中动能逐渐增加B．α粒子从K到R的过程中动能逐渐减小C．α粒子从K到R的过程中动能先减小后增加D．α粒子从K到R的过程中电势能先增加后减小解析：在α粒子从K到离原子核最近的过程中，库仑斥力做负功，动能逐渐减小，电势能逐渐增加；在α粒子从离原子核最近到R的过程中，库仑斥力做正功，动能增加，电势能减小．故C 、D 正确．答案：CD9.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四个区域．不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是( )A ．可能在①区域B ．可能在②区域C ．可能在③区域D ．可能在④区域解析：α粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的α粒子产生斥力，故原子核不会在④区域；如原子核在②、③区域，α粒子会向①区域偏；如原子核在①区域，可能会出现题图所示的轨迹，故应选A.答案：A10．若氢原子的核外电子绕核做半径为r 的匀速圆周运动，则其角速度ω是多少？电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I 是多少(已知电子的质量为m ，电荷量为e ，静电力常量用k 表示)?解析：电子绕核运动的向心力是库仑力，因为ke 2r 2＝m ω2r ，所以ω＝e r ·k mr ；其运动周期为 T ＝2π ω＝2πr e ·mr k ，其等效电流I ＝e T ＝e 22πr k mr . 答案：e r k mr e 22πrk mr第三章 原子结构之谜第三节 氢原子光谱第四节 原子的能级结构A 级 抓基础1．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )A ．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B ．巴耳末公式只确定了氢原子发光中可见光部分的光的波长C ．巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D ．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描述其他原子的发光，A 、D 错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B 错误，C 正确．答案：C2．关于玻尔建立的氢原子模型，下列说法正确的是( )A ．氢原子处于基态时，电子的轨道半径最大B ．氢原子在不同能量态之间跃迁时可以吸收任意频率的光子C ．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小D ．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，系统的电势能减小 解析：根据电子轨道半径公式r n ＝n 2r 1，可知，处于基态时电子的轨道半径最小，故A 错误；根据跃迁时吸收光子的能量差公式ΔE ＝E m －E n 可知，跃迁时可以吸收特定频率的光子，故B 错误；氢原子吸收能量后从低能级向较高能级跃迁，能级增大，总能量增大，根据ke 2r 2＝m v 2r 知，核外电子的动能减小，则电势能增大，电子绕核旋转的半径增大，故C 正确，D 错误．答案：C3．大量原子从n ＝4的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线数是( )A ．2条B ．4条C ．6条D ．8条解析：从n ＝4向低能级跃迁有3条，从n ＝3向低能级跃迁有2条，从n ＝2向低能级跃迁有1条，总共6条，即N ＝n （n －1）2. 答案：C4．欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是( )①用10.2 eV的光子照射②用11 eV的光子照射③用14 eV 的光子照射④用11 eV动能的电子碰撞A．①②③B．①③④C．②③④D．①②④解析：①用10.2 eV的光子照射，即(－13.6＋10.2)eV＝－3.4 eV，跃迁到第二能级，故①正确；②因为(－13.6＋11)eV＝－2.6 eV，不能被吸收，故②错误；③用14 eV的光子照射，即(－13.6＋14)eV＞0，氢原子被电离，故③正确；④用11 eV的动能的电子碰撞，可能吸收10.2 eV能量，故④正确．综上所述，故B正确，A、C、D错误．答案：B5．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. 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 eVB．可能大于或等于8.8 eVC．一定等于7.7 eVD．包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种解析：汞原子只发出三种不同频率的单色光，说明汞原子跃迁到第3能级，则汞原子吸收的光子能量为：E3－E1＝7.7 eV，故C正确、ABD错误．答案：C6．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B 错；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：k e 2r 2＝m v 2r ，又E k ＝12m v 2，所以E k ＝ke 22r. 由此式可知：电子离核越远，r 越大时，电子的动能越小，故A 、C 错；由r 变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D 正确．答案：DB 级 提能力7．如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光子，下列说法正确的是( )A ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光子B ．由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光波长最短C ．由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的光频率最小D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂不能发生光电效应解析：根据C 24＝6知，这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光子，故A 错误；n ＝4和n ＝1间的能级差最大，辐射的光子频率最大，波长最短，故B 正确；n ＝4和n ＝3间的能级差最小，辐射的光子频率最小，故C 错误；从n ＝2跃迁到n ＝1能级辐射的光子能量为10.2 eV ，大于金属铂的逸出功，可以发生光电效应，故D 错误．答案：B8．如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射不同波长的光有( )A．15种B．10种C．4种D．1种解析：吸收13.06 eV能量后氢原子处于量子数n＝5的激发态，故可产生10种不同波长的光，故B正确．答案：B9．关于玻尔的氢原子理论，以下看法正确的是()A．原子的各个可能的能量状态的能量值E n＝E1n2，由此可知，量子数n越大，原子的能量越小B．当原子由激发态跃迁到基态时，电子绕核运动的轨道半径变大C．当原子吸收一个光子而发生跃迁后，电子的动能增大D．不管原子是吸收还是辐射一个光子而发生跃迁，其电势能的变化量的绝对值总是大于电子绕核运动动能变化量大小解析：原子的各个可能的能量状态的能量值E n＝E1n2，由此可知，量子数n越大，原子的能量越大，故A错误；当原子由激发态跃迁到基态时，电子绕核运动的轨道半径变小，故B错误；当原子吸收一个光子而发生跃迁后，电子的运转半径变大，速度减小，动能减小，故C错误；氢原子辐射光子的过程中，能量减小，轨道半径减小，根据k e2r2＝mv2r知，电子动能增大，则电势能减小，且电势能的减小量大于动能增加量；同理可知，氢原子吸收光子的过程中，能量增加，轨道半径变大，根据k e2r2＝mv2r知，电子动能减小，则电势能增加，且电势能的增加量大于动能减小量；即不管原子是吸收还是辐射一个光子而发生跃迁，其电势能的变化量的绝对值总是大于电子绕核运动动能变化量大小，故D正确．答案：D10．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2.那么原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要( )A ．发出波长为λ1－λ2的光子B ．发出波长为λ1λ2λ1－λ2的光子 C ．吸收波长为λ1－λ2的光子D ．吸收波长为λ1λ2λ1－λ2的光子 解析：根据题意画出能级图如图所示，则E a －E b ＝h c λ1，E c －E b ＝hc λ2，得E c －E a ＝h c λ2－h c λ1， 设由a 到c 吸收光子的波长为λ则h c λ2－h c λ1＝h c λ， 可知λ＝λ1λ2λ1－λ2，A 、B 、C 错，D 正确． 答案：D11．处于量子数n ＝3的激发态的氢原子，向低能态跃迁时有三种可能，所产生的光谱线波长分别是λ31、λ32、λ21，这三个波长之间的关系是( )A ．λ31＝λ32＋λ21 B.1λ31＝1λ32＋1λ21C ．λ32＝λ31＋λ21 D.1λ32＝1λ31＋1λ21解析：n ＝3跃迁到n ＝1能级所释放光子的能量等于n ＝3跃迁到n ＝2，n ＝2跃迁到n ＝1能级释放的光子能量之和，有ν31＝ν32＋ν21，根据λ＝c ν和ν31＝ν32＋ν21得1λ31＝1λ32＋1λ21，故A 、C 、D 错误，B 正确． 答案：B12．氢原子处于基态时，原子的能量为E 1＝－13.6 eV ，当处于n ＝3的激发态时，能量为E 3＝－1.51 eV ，则：(1)当氢原子从n ＝3的激发态跃迁到n ＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(3)若有大量的氢原子处于n ＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中波长最长的是多少(普朗克恒量h ＝6.63×10－34 J ·s ，真空中光速c ＝3.0×108 m/s)?解析：(1)据玻尔理论有E 3－E 1＝h c λλ＝hc E 3－E 1＝ 6.63×10－34×3×108⎝⎛⎭⎫－1.51＋13.6×1.6×10－19 m ＝1.03×10－7 m (2)要使处于基态的氢原子电离，入射光子须满足hν≥0－E 1解得ν≥E 1h ＝13.6×1.6×10－196.63×10－34 Hz ＝3.28×1015 Hz (3)当大量氢原子处于n ＝3能级时，可释放出的光子频率种类为N ＝C 23＝3(种)由于E 2＝E 122＝－13.6 eV 4＝－3.4 eV 氢原子由n ＝3向n ＝2跃迁时放出的光子波长最长，设为λ′，则 h c λ′＝E 3－E 2 所以λ′＝hc E 3－E 2＝ 6.63×10－34×3×108⎝⎛⎭⎫3.4－1.51×1.6×10－19 m ＝6.58×10－7 m 答案：(1)1.03×10－7 m (2)3.28×1015 Hz(3)3种 6.58×10－7 m章末复习课【知识体系】原子结构之谜⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧电子的发现⎩⎨⎧阴极射线→电子→① →葡萄干布丁模型荷质比⎝⎛⎭⎫q m 的测定电子电荷量的测定② 核式结构⎩⎪⎨⎪⎧③ 实验：⎩⎪⎨⎪⎧现象原因→核式结构的建立原子的核式结构模型原子、原子核的尺寸、电荷氢原子光谱⎩⎪⎨⎪⎧光谱⎩⎪⎨⎪⎧线状谱→④ 连续谱实验规律：巴耳末公式⑤ 玻尔的原子结构模型⎩⎪⎨⎪⎧⑥ 量子化⑦ 量子化能级跃迁：⑧[答案填写] ①汤姆生 ②卢瑟福 ③α粒子散射 ④光谱分析 ⑤1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3，4，5，… ⑥能量 ⑦轨道 ⑧hν＝E m －E n 主题1 对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．实验现象．(1)α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进．(2)少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°.(3)有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°.2．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质量都集中在原子核内，电子绕核运转．【典例1】 (2016·上海卷)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在( )A ．电子B ．中子C ．质子D ．原子核解析：α粒子散射实验现象为：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来．卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故A、B、C错误，D正确．答案：D针对训练1．α粒子散射实验首次表明了()A．α粒子带正电B．电子是原子的组成部分C．原子是一个正、负电荷均匀分布的球D．原子中带正电的部分体积很小解析：卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型：原子中心有一很小的核，集中着全部正电荷及几乎全部质量，电子绕核旋转，故D正确．答案：D主题2玻尔的原子结构模型1．玻尔的原子结构模型可概括为三个要点．(1)能量的量子化E n＝1n2E1(E n为动能、电势能之和)．(2)轨道的量子化r n＝n2r1.(3)能级跃迁量子化hν＝E m－E n(吸收或辐射一定频率的光子)．2．氢原子的能级．(1)对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同．原子各能级的关系为E n＝E1n2(n＝1，2，3…)对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6 eV.(2)氢原子的能级图如图所示．【典例2】(多选) 按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A．第m个定态和第n个定态的轨道半径r m和r n之比为：r m∶r n＝m2∶n2B．第m个定态和第n个定态的能量E m和E n之比为：E m∶E n＝n2∶m2C．电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是ν，则其发光频率也是νD．若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为ν＝E h解析：由氢原子核外电子轨道半径公式：r n＝n2r1，轨道半径与量子数的平方成正比，所以r m∶r n＝m2∶n2，A选项正确．氢原子的能量公式：E n＝1n2E1，可见氢原子的能量与量子数的平方成反比，所以E m∶E n＝n2∶m2，B选项正确．根据玻尔的原子理论，只有核外电子发生能级跃迁时，才能发射某一频率的光，所以C、D选项不正确．答案：AB针对训练2．(多选)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是()A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收解析：根据玻尔理论知，电子绕核做圆周运动的半径是一些分立值，故A正确；电子绕核做圆周运动时，不发生电磁辐射，故B错误；从低能级向高能级跃迁时，需吸收光子，故C错误；当吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能被氢原子吸收，所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D正确．答案：AD主题3原子能级的跃迁与电离1．在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，即基态．原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，即激发态．原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程；原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式被吸收或辐射出去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级的能量之差．2．直接跃迁与间接跃迁．原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁，两种情况辐射(或吸收)光子的频率可能不同．3．电离与跃迁．原子跃迁时，不管吸收还是辐射光子，其光子能量都必须等于这两个能级的能量差，若想把某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子的能量大于等于电离能．[典例❸](多选)如图给出氢原子最低的4个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁，下列说法正确的是()A．辐射光子最小频率为第2能级跃迁到第1能级B．处于第4能级的原子所辐射的光子的频率最多有6种C．为使基态氢原子电离应用能量至少为13.6 eV的光照射氢原子D．11 eV的光子能将基态的氢原子激发到第2能级解析：由题能级图可知，3、4能级的能级差最小，则辐射光子最小频率为第4能级跃迁到第3能级，故A错误；处于第4能级的原子所辐射的光子的频率最多有C24＝6种，故B正确；为使基态氢原子电离应用能量至少为13.6 eV的光照射氢原子，故C正确；10.2 eV 的光子能将基态的氢原子激发到第2能级，而11 eV的光子不能被氢原子吸收，故D错误．答案：BC针对训练3.根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．。

2019-2019学年粤教版高中物理选修3-5 第三章原子结构之谜单元测试一、单选题1.下列说法中正确的是（）A. α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B. 一个氢原子中的电子从半径为r a的轨道自发地直接跃迁至半径为r b的轨道，已知r a＞r b，则在此过程中原子不辐射某一频率的光子C. 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小D. 正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术．一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的2.玻尔提出的氢原子结构理论主要依据的现象是（）A. α粒子散射实验的现象B. 中子轰击铀核发生裂变的现象C. 原子核的天然放射性现象D. 低压氢气放电管中的氢气在高电压作用下发光，产生线状谱线的现象3.关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（）A. 不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B. 原子的特征谱线可能是由于原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的C. 可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D. 原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据4.关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（）A. 不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B. 原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的C. 可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D. 原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据5.根据氢原子能级图（如图）可判断（）A. 氢原子跃迁时放出的光子的能量是连续的B. 欲使处于基态的氢原子激发，可用11eV的光子照射C. 处于基态的氢原子能量最大D. 电子的轨道半径越小，氢原子能量越小6.关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A. α射线是由氦原子核衰变产生B. β射线是由原子核外电子电离产生C. 半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关D. γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生7.下列说法正确的是（）A. α粒子散射实验证明了原子核还可以再分B. 天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构C. 分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，但用X射线照射时光电子的最大初动能较小D. 基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，可能发射多种频率的光子二、多选题8.下列叙述中不符合历史事实的是（）A. .卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构B. 查德威克发现质子，核反应方程式是N+ HE→ O+ H．C. 玻尔理论成功地解释了氢原子的发光现象D. 贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构9.如图所示为氢原子的能级图．现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（）A. 氢原子由n=3跃迁到n=2能级时，其核外电子的动能将减小B. 这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光C. 这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2eVD. 氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应10.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是（）A. 从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态时所发出的光的波长最短B. 这群氢原子能发出3种频率不同的光，且均能使金属钠发生光电效应C. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eVD. 从n=3的激发态跃迁到基态时所发出的光能使金属钠发生光电效应，且使光电子获得最大初动能三、填空题11.按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________（选填“越大”或“越小”）．已知氢原子的基态能量为E1（E1＜0），电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________（普朗克常量为h）．12.如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n=3跃迁到n=2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n=4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有________种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能E km=________eV．13.在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，如图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请图中各射线的名称：1射线是________，2射线是________，3射线是________．四、解答题14.氢原子基态的能量为。

章末质量评估(三)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．下列说法不正确的是()A．密立根通过对阴极射线研究发现了电子B．卢瑟福通过α粒子散射实验的研究发现了原子的核式结构C．普朗克在研究黑体辐射问题提出了能量子假说D．玻尔的理论假设之一是原子能量的量子化解析：汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子，而密立根测出了电子电量，故A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验的研究发现了原子的核式结构，故B正确；普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，认为能量是一份份的，故C正确；玻尔的理论假设包括：轨道半径的量子化和原子能量的量子化，故D正确．答案：A2．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明了光的粒子性，伦琴射线的发现说明X 射线是一种比光波波长更短的电磁波，氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出．C正确．答案：C3．仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的解析：氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射出不同能量的光子，并且满足E＝hν.能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线．答案：D4．在卢瑟福提出原子核式结构的实验基础α粒子散射实验中，大多数α粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动，其较为合理的解释是()A．α粒子穿越金箔时距离原子核较近B．α粒子穿越金箔时距离原子核较远C．α粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力D．α粒子穿越金箔时受到原子与电子的作用力构成平衡力解析：根据α粒子散射实验现象，卢瑟福提出了原子的核式结构，认为原子的中心有一个很小的核，聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量，当大多数α粒子穿越金箔时距离金原子核较远，所以受到原子核的作用力较小，大多数α粒子仍然沿着原来的方向运动，选项B 正确．答案：B5．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则()A．电子轨道半径越小B．核外电子运动速度越大C．原子能量越大D．电势能越小解析：由r n ＝n 2r 1可知A 错误；氢原子在n 能级的能量E n 与基态能量E 1关系为E n ＝E 1n2.因为能量E 1为负值，所以n 越大，则E n 越大，所以C 正确；核外电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供k e 2r 2n ＝m v 2n r n.可知r n 越大，速度越小，则B 错误；由E ＝E k ＋E p 可知D 错误．答案：C6．人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示．下列说法中正确的是( )A ．α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B ．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型C ．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D ．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了玻尔的原子模型解析：α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型，故B 正确．答案：B7．关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是( )A ．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转B ．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C ．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转．从α粒子散射实验数据可以估计出原子核的大小约为10－15 m．由此可知A错误，D正确．用极端法，设α粒子向金核射去，如图所示．可知α粒子接近原子核时，克服电场力做功，所以其动能减少，电势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，电势能减少，所以选项B、C都错．答案：D8．用紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光．这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2.下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是()A．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|B．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|C．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|D．两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|解析：物质原子吸收紫外线，由低能级向高能级跃迁，处于高能级的原子再向低能级跃迁，发出可见光，因紫外线光子能量大于可见光的光子能量，故|ΔE1|>|ΔE2|，B正确．答案：B9．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c（E1－E2）hB．辐射光子的波长为c（E1－E2）hC．吸收光子的波长为ch E1－E2D．辐射光子的波长为ch E1－E2解析：由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，故A、C错；由关系式ν＝E1－E2h和λ＝cν，得辐射光子的波长λ＝chE1－E2，故B错，D对．答案：D10．处于n＝3的激发态的大量氢原子向基态跃迁的过程中，只有一种光子不能使某金属W产生光电效应，则下列说法正确的是() A．不能使金属W产生光电效应的是从n＝3激发态跃迁到基态发出的光子B．不能使金属W产生光电效应的是从n＝2激发态跃迁到基态发出的光子C．若光子从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，一定不能使金属W产生光电效应D．若光子从n＝4激发态跃迁到n＝2激发态，一定不能使金属W产生光电效应解析：只有光子能量大于金属逸出功时才能发生光电效应，从n ＝3能级向n＝2能级跃迁时光子能量最小，A、B错误；因E42>E32，故可能发生光电效应，D错误；E43<E32，不能发生光电效应，C正确．答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)11．下列说法中，正确的是()A．汤姆生精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33×10－19 CB．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C．汤姆生油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量解析：密立根油滴实验测出了电子的电量，故A错误，B正确；元电荷一个电量的单位，所有带电物体的电荷量均为元电荷电量的整数倍，是密立根发现的，故C错误，D正确．答案：BD12．19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的．关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是()A．光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流B．若某金属的逸出功为W0，该金属的截止频率为W0 hC．保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内逸出的光电子数将减小D．一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁时，将向外辐射六种不同频率的光子解析：发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，并不是光足够强，就能发生光电效应，故A错误；金属的逸出功W0＝hν，得ν＝W0h，故B正确；一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故C正确；一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁的过程中，根据C24＝6，可知最多将向外辐射六种不同频率的光子，故D正确．答案：BCD13．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法中正确的是()A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．处于n＝4的定态时电子的轨道半径r4比处于n＝3的定态时电子的轨道半径r3小C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子的能量减小，电子的动能增大D．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子可以使逸出功为2.5 eV的金属发生光电效应解析：由题图可知，从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光子能量E1＝0.66 eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子能量E2＝1.89 eV，根据E＝hν可知光子能量越小，光子频率小，光子的波长越大，其中E2＝1.89 eV<2.5 eV，所以从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子不能使得逸出功为2.5 eV的金属发生光电效应，故A正确、D错误；根据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于n＝4的定态时电子的轨道半径r4比处于n＝3的定态时电子的轨道半径r3大，故B 错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，根据ke2r2＝m v2r可知，氢原子越大的半径减小，则电子的动能增大，故C正确．答案：AC14.氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是E a、E b、E c和λa、λb、λc，则()A．λb＝λa＋λc B.1λb＝1λa＋1λcC．λb＝λaλc D．E b＝E a＋E c解析：E a＝E3－E2，E b＝E3－E1，E c＝E2－E1，所以E b＝E a＋E c，D正确；由ν＝cλ得λa＝hcE3－E2，λb＝hcE3－E1，λc＝hcE2－E1，取倒数后得到1λb＝1λa＋1λc，B正确．答案：BD三、非选择题(本题共4小题，共54分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．答案中必须明确写出数值和单位)15．(12分)已知氢原子的能级公式E n ＝－13.6n 2 eV(n ＝1，2，3…)，某金属的极限波长恰等于氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级所发出的光的波长，现在用氢原子由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏？解析：由题意可知：E 1＝－13.6 eV ，E 2＝－3.4 eV ，E 4＝－0.85 eV ，金属的逸出功W 0＝E 4－E 2＝－0.85 eV －(－3.4) eV ＝2.55 eV ， 氢原子由n ＝2能级跃迁到n ＝1的能级发出的光子能量ΔE ＝E 2－E 1＝－3.4 eV －(－13.6) eV ＝10.2 eV ，故用光子照射金属时光电子的最大初动能E km ＝ΔE －W 0＝10.2 eV －2.55 eV ＝7.65 eV .答案：7.65 eV16．(14分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n ＝3的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为E 1，则吸收光子的频率ν是多少？当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出几条谱线？辐射光子的能量分别为多少(答案用字母表示，已知普朗克常量h )?解析：据跃迁理论hν＝E 3－E 1，而E 3＝19E 1，所以ν＝E 3－E 1h ＝－8E 19h. 由于是大量原子，可从n ＝3跃迁到n ＝1，从n ＝3跃迁到n ＝2，再从n ＝2跃迁到n ＝1，故应有三条谱线．光子能量分别为E 3－E 1，E 3－E 2，E 2－E 1，即－89E 1，－536E 1，－34E 1.答案：见解析17.(14分)氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示，用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢原子．则(1)氦离子发出的光子中，有几种能使氢原子发生光电效应？(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能最大是多少？解析：一群处于n＝4能级的氦离子跃迁时，一共发出N＝n（n－1）2＝6种光子．由频率条件hν＝E m－E n知6种光子的能量分别是由n＝4到n＝3，hν1＝E4－E3＝2.6 eV，由n＝4到n＝2，hν2＝E4－E2＝10.2 eV，由n＝4到n＝1，hν3＝E4－E1＝51.0 eV，由n＝3到n＝2，hν4＝E3－E2＝7.6 eV，由n＝3到n＝1，hν5＝E3－E1＝48.4 eV，由n＝2到n＝1，hν6＝E2－E1＝40.8 eV，由发生光电效应的条件知，hν3、hν5、hν63种光子可使处于基态的氢原子发生光电效应．(2)由光电效应方程E k＝hν－W0知，能量为51.0 eV的光子使氢原子逸出的光电子最大初动能最大，将W0＝13.6 eV代入E k＝hν－W0，得E k＝37.4 eV.答案：(1)3种(2)37.4 eV18．(14分)氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核运动半径r1＝0.53×10－10 m．E n＝E1n2，r n＝n2r1，当氢原子处于n＝4激发态时：(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)(1)求原子系统具有的能量；(2)求电子在轨道上运动的动能；(3)求电子具有的电势能；(4)大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为多少(结果保留两位有效数字)?解析：(1)根据氢原子能级公式E4＝E142＝－0.85 eV.(2)由题意知r4＝42r1，根据库仑力提供向心力：ke2r24＝mv2r4，得动能E k4＝12m v2＝ke232r1＝1.36×10－19 J≈0.85 eV.(3)由于E4＝E k4＋E p4，所以电势能E p4＝E4－E k4＝－1.7 eV.(4)辐射光子的频率最多有4×（4－1）2＝6种，即n＝4→3，3→2，2→1，4→2，4→1，3→1.能级差最小的是n＝4→n＝3，所辐射的光子能量ΔE＝hν＝E4－E3＝0.66 eV，解得ν≈1.6×1014 Hz.答案：(1)－0.85 eV(2)0.85 eV(3)－1.7 eV (4)6种 1.6×1014 Hz。

原子的结构1在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的( )A．万有引力 B．库仑力C．磁场力 D．核力2在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列哪种情况( )A．动能最小B．势能最小C．α粒子与金原子核组成的系统的能量很小D．所受金原子核的斥力最大3关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是…( )A．α粒子穿过原子时，由于α粒子的质量比电子大得多，电子不可能使α粒子的运动方向发生明显的改变B．由于绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，所以使α粒子发生大角度偏转的原因是在原子中极小的区域内集中着对α粒子产生库仑力的正电荷C．α粒子穿过原子时，只有少数粒子发生大角度偏转的原因是原子核很小，α粒子接近原子核的机会很小D．使α粒子发生大角度偏转的原因是α粒子穿过原子时，原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥力不相等4如图3－2－5所示，X表示金原子核，α粒子射向金核时被散射，设入射的动能相同，其偏转轨道可能是图中的( )图3－2－55在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是( ) A．原子的正电荷和几乎全部质量集中在一个核上B．原子内部很“空旷”，原子核很小C．正电荷在原子中是均匀分布的D．电子对α粒子的作用很强6下列对原子结构的认识中，错误的是( )A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m7高速α粒子在重原子核电场作用下的散射现象如图3－2－6所示，实线表示α粒子运动的轨迹，虚线表示重核形成电场的等势面．设α粒子经过a、b、c三点时的速度为v a、v b、v c，则其关系为( )图3－2－6A．v a＜v b＜v c B．v c＜v b＜v a C．v b＜v a＜v c D．v c＜v a＜v b参考答案1解析：该题考查了原子的核式结构、动能、电势能、库仑定律及能量守恒等知识点．α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增加；两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒；根据库仑定律，距离最近时斥力最大．答案：AD2解析：电子的质量很小，当和α粒子作用时，对α粒子不起作用，A正确．α粒子发生了大角度偏转，说明原子核的正电荷和几乎全部的质量集中在一个很小的区域内，所以B、C正确，D错误．答案：ABC3解析：离金核越远的α粒子受到的斥力越小．答案：D4解析：只有原子的正电荷全部集中在一个核上，并且几乎全部质量都集中在这个核上才会使α粒子在很强的库仑力作用下发生大角度偏转，A对．由于只有少数α粒子发生大角度偏转，绝大多数α粒子仍沿原来方向前进，所以可以判断，原子核很小，只有少数α粒子才能正对着它射入而被反射弹回，也可以断定原子内部十分“空旷”，B对．如果正电荷在原子中均匀分布，α粒子射入原子后不会受到很大的库仑力而发生大角度偏转，C错．电子的质量很小，对α粒子的作用十分微弱，几乎不会改变α粒子的运动状态，D错．答案：AB5解析：卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆生模型，提出了原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15m、原子直径的数量级为10－10m，原子是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的．核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，所以本题应选D.答案：D6解析：卢瑟福的原子核式结构学说是在α粒子散射实验基础上建立起来的，它能很好地解释α粒子的大角度散射，并根据散射实验数据估算出原子核的直径大约在10－15m～10－14m之间，A、B对．根据经典的电磁理论，加速运动的电荷会辐射电磁波，根据卢瑟福的原子核式结构学说，电子是在原子核外空间绕原子核高速旋转，这样电子就会不断地辐射能量，最终将落到原子核上．但宇宙中的任何物体都没有因为组成它们的原子的电子落向原子核而“坍塌”．这说明原子是稳定的，这是卢瑟福的核式结构和经典电磁理论解释不了的，C错．氢原子光谱是分立的，而电子绕原子核旋转辐射的电磁波应该是连续的，这表明卢瑟福的核式结构学说和经典电磁理论不能解释氢原子光谱，D错．答案：AB7解析：α粒子和原子核都带正电相互排斥，当α粒子靠近原子核时，电场力做负功，α粒子动能减小，v a＞v b，当α粒子远离原子核时电场力做正功，动能增加，v c＞v b.又因为从a到c的整个过程电场力对α粒子做正功，故v a＜v c，所以v c＞v a＞v b，选项C正确．答案：C。