5.1原子的结构 达标练习（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
5.1原子的结构 达标练习（解析版）
1．卢瑟福通过原子核人工转变实验发现了质子，它的符号是（　　）
A． B． C． D．
2．下列关于物理学史和事实的说法正确的是（　　）
A．卢瑟福α粒子散射实验的规律说明原子很小
B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了导线通电时附近小磁针发生偏转的原因
D．汤姆生通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷
3．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
B．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
C．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
4．从氢气放电管可以获得氢原子的光谱，1885年，巴尔末发现这些谱线能够用一个公式表示，即：，其中n = 3，4，5，…，R = 1.10 × 107 m 1，这个公式称为巴尔末公式。如图所示为氢原子光谱中的三条谱线，下列对这三条谱线的描述正确的是（　　）
A．Hα谱线光子能量最大
B．Hβ谱线是电子由激发态向基态跃迁时发出的
C．Hγ谱线是电子在两个激发态间跃迁时发出的
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
5．关于原子物理的知识下列说法中正确的是（　　）
A．质子的发现说明原子是可分的
B．电子的发现说明原子核是可分的
C．天然放射现象的发现揭示了原子核是复杂结构的
D．α 粒子散射实验揭示了原子核是由质子和中子组成的
6．下列能揭示原子具有核式结构的实验是　　
A．电子的发现
B．伦琴射线的发现
C．粒子散射实验
D．氢原子光谱的发现
7．下列说法正确的是：
A．伽利略通过“理想斜面实验”推理出的结论是：重的物体和轻的物体下落一样快
B．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
C．汤姆生通过对天然放射现象的研究发现了电子
D．卢瑟福用α粒子轰击氮核发现了质子
8．下列有关物理学史的描述，正确的是（　　）
A．伽利略通过实验证实了力是维持物体运动的原因
B．戴维孙和汤姆孙利用晶体做了电子束的衍射实验，证实了电子具有波动性
C．卢瑟福通过粒子散射实验，指出了原子核内部具有复杂的结构
D．奥斯特最早研究电磁感应现象，并发现感应电动势与磁通量变化率成正比
9．以下叙述正确的是（　　）
A．卢瑟福的α粒子散射实验，证实了原子核还可以再分
B．牛顿通过扭秤实验比较精确地测量出了万有引力恒量
C．牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果
D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果
10．下列叙述中符合物理学史的有（　　）
A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在
B．巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式
C．卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的
D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说
11．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）
A．α粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞
B．α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C．α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10-10m
12．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出多种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子。下列说法正确的是（　　）
A．最多可放出6种频率不同的光子，全部属于巴耳末系
B．放出的光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生的
C．放出的光子可能使逸出功为13eV的金属发生光电效应
D．用能量为2.56eV的光子照射处于n=2能级的氢原子，可以使它跃迁到n=4能级
13．法国里昂的科学家发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”。下列有关“四中子”粒子的说法正确的是（　　）
A．该粒子不显电性 B．在周期表中与氢元素占同一位置
C．该粒子质量比氢原子小 D．该粒子质量数为4
14．按照波尔理论，一个氢原子中的电子从一个半径为的轨道自发地直接跃迁到一个半径为的圆轨道上，。在此过程中（　　）
A．原子要发出一系列频率的光子 B．原子要吸收一系列频率的光子
C．原子的定态能量变小 D．原子的电势能变小
15．卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构．如图为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆上转动．当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是
A．在1处看到的闪光次数最多
B．2处的闪光次数比4处多
C．3和4处没有闪光
D．4处有闪光但次数极少
16．氢原子光谱在巴耳末系中最长波长的光子能量是多少？
17．处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时发出一系列不同频率的光，称为氢原子光谱，氢原子光谱谱线对应的波长可以用广义的巴耳未公式表示：，n、m分别表示氢原子跃迁前、后所处状态的量子数，对每一个m，有，R称为里德伯常量，是一个已知量，对于的一系列谱线其波长处在紫外光区，称为赖曼系；的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系，用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为；当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为.已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功。
参考答案
1．A
【详解】
A．表示氢原子核，即质子，故A正确；
B．表示氦原子核，即α粒子，故B错误；
C．表示电子，故C错误；
D．表示中子，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A.卢瑟福α粒子散射实验的规律说明了原子具有核式结构，故A项与题意不符；
B.光是一种几率波，在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子能到达机率很小的地方，故B项与题意不符；
C.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了导线通电时附近小磁针发生偏转的原因，故C项与题意不符；
D.汤姆生通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故D项与题意不符．
3．A
【详解】
A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项A正确；
B．因大多数粒子不改变运动方向，则在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内在A处观察到屏上的闪光次数多，选项B错误；
C．因只有少数的粒子产生大角反射，则在图中的B位置进行观察，屏上同样可观察到闪光，选项C错误；
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子受到金原子核的斥力作用从而改变运动方向，选项D错误；
故选A。
4．C
【详解】
A．根据，Hγ谱线光子能量最大，故A错误；
B．巴尔末系的Hβ谱线是电子由激发态的高能级向第二能级跃迁时产生的，故B错误；
C．Hγ谱线是电子在两个激发态间跃迁发出的，是电子由激发态的高能级向第二能级跃迁时产生的，故C正确；
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．电子的发现说明原子是可分的，故A错误；
B．电子的发现说明原子是可分的，而不是证明了原子核是可分的，故B错误；
C．天然放射现象的发现说明原子核内部是有结构的，进而人们研究揭示了原子核有复杂的结构，故C正确；
D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核式结构的模型，不能说明原子核是由质子和中子组成的，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
在卢瑟福的粒子散射实验中，少数粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说，则C正确，ABD错误．
故选C。
7．D
【解析】
“理想斜面实验”推理出的结论是：维持物体的运动不需要力，故A错误；万有引力常量是卡文迪许利用扭秤实验测出来的，故B错误；汤姆生研究了阴极射线并发现了电子，故C错；卢瑟福用α粒子轰击氮核发现了质子，故D正确．所欲D正确，ABC错误．
8．B
【详解】
A．伽利略通过实验合理的推理认为“力是改变物体运动状态的原因”，而不是维持物体运动的原因，故A错误；
B．戴维孙和汤姆孙利用晶体做了电子束的衍射实验，证实了电子具有波动性，故B正确；
C．卢瑟福通过粒子散射实验，指出了原子内部具有复杂的结构，故C错误；
D．奥斯特最早发现了电流的磁效应，揭开了研究电与磁关系的序幕，但他没有发现电磁感应现象，电磁感应现象是法拉第最早发现的，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．卢瑟福的α粒子散射实验，证实了原子的核式结构，A错误；
B．卡文迪许通过扭秤实验比较精确地测量出了万有引力恒量，B错误；
C．伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果，C错误；
D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，A错误；
B．巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式，B正确；
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，C错误；
D．玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设，并没有否定核式结构学说，D错误。
故选B。
11．C
【详解】
当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进。
A．α粒子发生偏转是由于它受到原子核的斥力，并不是跟电子发生了碰撞，A错误；
B．造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比较大，B错误；
C．从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，C正确；
D．α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10-15m，D错误。
故选C。
12．B
【详解】
A．最多可放出6种频率不同的光子，属于巴尔末系的只有两种。A错误；
B．光子波长最长时，其频率最小，即光子能量最小，所以放出的光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生的。B正确；
C．放出的光子能量最大的是12.75eV，故不能使逸出功为13eV的金属发生光电效应。C错误；
D．处于n=2能级的氢原子，跃迁到n=4能级需要吸收2.55eV能量的光子，D错误。
故选B。
13．AD
【详解】
AB．由题意可知，此粒子是由四个中子构成的，所以它的核电荷数为零，不显电性，A正确，B错误；
CD．该粒子的质量数为4，故质量比氢原子大，C错误，D正确。
故选AD。
14．CD
【详解】
AB．自发地直接跃迁，只能发出一个光子，AB错误；
CD．原子从高能级往低能级跃迁时，放出光子，能量变小，动能增大，势能减小，CD正确。
故选CD。
15．ABD
【详解】
AB．放在1位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多．说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷．放在2位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比1处少的多，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，放在2与4位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少．说明极少。数射线较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大，故AB正确；
CD．放在3、4位置时，屏上可以观察到闪光，只不过很少很少．说明很少很少射线发生大角度的偏折。故C错误，D正确。
故选ABD。
16．3.06×10－19J
【详解】
当n＝3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有
=1.10×107×
解得
λ1≈6.5×10－7 m
光子能量为
ε1=hν=h＝J=3.06×10－19 J
17． ；
【详解】
设该金属的逸出功为，光电效应所产生的光电子最大初动能为.
由动能定理知
对于赖曼系，当时对应的光波长最长，设为
由题中所给公式有：
波长为的光对应的频率
对于巴耳末系，当时对应的光波长最短，设为入，由题中所给公式有：
波长为的光对应的频率：
根据爱因斯坦光电效应方程知：
，
又
，
联立可解得：
，.