1．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )
A．光谱包括连续谱和线状谱
B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱
C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析
D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素
解析：选ACD.本题主要考查了光谱的基本概念、分类和应用，只要熟悉教材即可．
2．下列光谱中哪些是线状谱( )
A．霓虹灯发光形成的光谱
B．白炽灯产生的光谱
C．酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱
D．蜡烛火焰产生的光谱
解析：选AC.霓虹灯发光形成的光谱为线状谱，选项A正确；白炽灯和蜡烛火焰产生的光谱为连续光谱，所以选项B、D错误；燃烧的钠蒸气产生的光谱为线状谱，所以选项C正确．
3．关于光谱，下列说法中正确的是( )
A．炽热的液体发射连续谱
B．发射光谱一定是连续谱
C．线状谱和暗线谱都可以对物质成分进行分析
D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱
解析：选ACD.炽热的液体发射连续谱，所以选项A正确；发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，所以选项B错误；线状谱和暗线谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，所以选项C正确；霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，所以选项D正确．
4．对于巴耳末公式下列说法正确的是( )
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的可见光部分的光的波长
C．巴耳末公式确定了氢原子发光的一组谱线的波长，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：选C.巴耳末公式只确定了氢原子发光中一组谱线的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，故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，但它也适用于可见光和紫外光，故B错误，C正确．
5．计算巴耳末系中波长最大的谱线的光子能量．
解析：据公式＝R，
可知当n＝3，波长最大，λ＝654.5 nm.
据公式c＝λν，E＝hν，得
E＝hν＝h＝ J
＝3.04×10－19 J.
答案：3.04×10－19 J
一、选择题
1．关于光谱，下列说法正确的是( )
A．一切光源发出的光谱都是连续谱
B．一切光源发出的光谱都是线状谱
C．稀薄气体发出的光谱是线状谱
D．月亮的光谱是连续谱
答案：C
2．通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱( )
A．按光子的频率顺序排列 B．按光子的质量大小排列
C．按光子的速度大小排列 D．按光子的能量大小排列
答案：A
3．有关原子光谱，下列说法正确的是( )
A．原子光谱反映了原子结构特征
B．氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的
C．太阳光谱是连续谱
D．鉴别物质的成分可以采用光谱分析
答案：ABD
4．对于光谱，下面的说法中正确的是( )
A．大量原子发光的光谱是连续谱，少量原子发光的光谱是线状谱
B．线状谱是由不连续的若干波长的光所组成
C．太阳光谱是连续谱
D．太阳光谱是线状谱
解析：选BD.原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论多少发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错；B项是线状谱的特征，正确；太阳光周围的元素的低温蒸气吸收了相应频率的光，故太阳光谱是线状谱，故D对C错．
5．太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( )
A．太阳表面大气层中缺少相应的元素
B．太阳内部缺少相应的元素
C．太阳表面大气层中存在着相应的元素
D．太阳内部存在着相应的元素
解析：选C.吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的．太阳光的吸收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气层的元素吸收而产生的．
6．以下说法中正确的是( )
A．进行光谱分析，可以用连续光谱，也可以用吸收光谱
B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速
C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得吸收光谱进行分析
D．摄下月球的光谱，可以分析出月球上有哪些元素
解析：选B.进行光谱分析不能用连续光谱，只能用明线光谱或吸收光谱，所以选项A错误；光谱分析的优点是灵敏而且迅速，所以选项B正确；分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行分析，通过另一种物质的低温蒸气只能取得另一种物质的吸收光谱，所以选项C错误；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其反射的光谱是太阳光谱，而不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素，所以选项D错误．
7．有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
解析：选BC.原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于原子的能级是分立的，所以氢原子的发射光谱不是连续谱，原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢原子只能发出特定频率的光，综上所述，选项A、D错，B、C对．
8.
图18－3－2
如图18－3－2甲所示的abcd为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )
A．a元素 B．b元素
C．c元素 D．d元素
解析：选B.由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确．与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．
二、非选择题
9．利用里德伯常量(R＝1.09677×107m－1)求巴耳末线系中第三条谱线的波长和每个光子的能量．
解析：把n＝5代入巴尔末公式＝R得＝1.09677×107×m－1
∴λ＝2.3×10－8m
光子的能量：ε＝h＝6.63×10－34×J
＝8.65×10－18J.
答案：2.3×10－8m 8.65×10－18J
10．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为＝R，n＝4,5,6，…，R＝1.10×107 m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：
(1)n＝6时，对应的波长？
(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n＝6时，传播频率为多大？
解析：(1)由帕邢系公式＝R，当n＝6时，
得λ＝1.09×10－6 m.
(2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c＝3×108 m/s，由
v＝＝λν，得ν＝＝＝ Hz
＝2.75×1014 Hz.
答案：(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz1．关于电子的发现者，下列说法正确的是( )
A．英国的汤姆孙
B．德国的普吕克尔
C．德国的戈德斯坦
D．美国的密立根
答案：A
2．关于阴极射线的实质，下列说法正确的是( )
A．阴极射线实质是氢原子
B．阴极射线实质是电磁波
C．阴极射线实质是电子
D．阴极射线实质是X射线
解析：选C.阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．
3．电子的发现说明( )
A．原子是由原子核和电子组成的
B．物质是带电的且一定带负电
C．原子可进行再分
D．原子核可再分
解析：选C.电子是原子的一部分，说明原子可再分，但不能说明原子的结构．
4.
图18－1－5
(2011年泰州检测) 如图18－1－5所示，在阴极射线管正上方平行放一根通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
解析：选D.由安培定则可以判断阴极射线所在处的磁场垂直纸面向外，电子从负极射出向右运动，由左手定则可判定阴极射线(电子)向上偏转．
5.
图18－1－6
把两个边长相等的金属板如图18－1－6放置(金属板的边长为d，两极板间距为h)，加如图所示的匀强电场E，使阴极射线从两板中间位置射入，测出当阴极射线达到最大偏向时的电场强度E的大小；保持E不变，再加以垂直电场向外的匀强磁场，从小到大不断增加磁感应强度，当阴极射线可以水平射出时读出磁感应强度为B.
证明电子的比荷＝.
解析：只存在匀强电场时，带电粒子在电场中做类平抛运动，根据相关知识列出方程
垂直于电场方向：t＝
沿电场方向：h＝ t2
再加上磁场，粒子做匀速直线运动：eE＝ev0B
联立上述方程得：＝.证毕．
一、选择题
1．关于阴极射线的性质，判断正确的是( )
A．阴极射线带负电
B．阴极射线带正电
C．阴极射线的比荷比氢原子核的比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子核的比荷小
解析：选AC.通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子核的比荷大得多，故A、C正确．
2．汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是( )
A．物质中可能有电子，也可能没有电子
B．不同的物质中具有不同的电子
C．电子质量是质子质量的1836倍
D．电子是一种构成物质的基本粒子
答案：D
3．关于电荷量，下列说法不正确的是( )
A．电子的电量是由密立根通过油滴实验测得的
B．物体的带电量可以是任意值
C．物体带电量的最小值为1.6×10－19C
D．电子所带的电荷量称为元电荷
解析：选B.密立根的油滴实验测出了电子的电量为1.6×10－19C，并提出了电荷量子化的观点，因此A、C正确，B错．任何物体的电荷量都为e的整数倍，并规定e所带的电量为元电荷，故D正确．因此选B.
4．图18－1－7是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，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( )
图18－1－7
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：选B.若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向，故只有B项是正确的．应明确管内是电子流，然后根据洛伦兹力和电场力方向的判定方法进行判定．
5．向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如下图18－1－8所示的电流，电子的偏转方向为( )
图18－1－8
A．向上 B．向下
C．向左 D．向右
解析：选A.根据安培定则，环形磁铁右侧为N极、左侧为S极，在环内产生水平向左的匀强磁场，利用左手定则可知，电子向上偏转，选项A正确．
6．接上题，如果发现电视画面的幅度比正常偏小，可能是下列哪些原因引起的( )
A．电子枪发射能力减小
B．加速电压的电压过高，电子速度偏大
C．偏转线圈匝间短路，偏转线圈匝数减少
D．偏转线圈电流过小，偏转磁场减弱
解析：选BCD.电视画面幅度减小是由于偏转角太小引起的．其原因一是因为电子的速度太大，即加速电压过高；二是因为偏转磁场的磁感应强度太弱．偏转线圈中电流太小和匝间短路引起的有效匝数减少都会使磁感应强度减弱，故选项B、C、D正确．
7．关于空气导电性能，下列说法正确的是( )
A．空气导电，是空气分子中有的带正电，有的带负电，在强电场作用下向相反方向运动的结果
B．空气能够导电，是空气分子在射线或强电场作用下电离的结果
C．空气密度越大，导电性能越好
D．空气密度变得越稀薄，越容易发出辉光
解析：选BD.空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情况下，气体分子不带电(显中性)，是较好的绝缘体．但在射线、受热及强电场作用下，空气分子被电离才具有导电功能，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，正、负电荷又重新复合，难以形成稳定的放电电流，而电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，综上所述，正确选项为B、D项．
8．图18－1－9为示波管中电子枪的原理示意图．示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v.下面的说法中正确的是( )
图18－1－9
A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2v
B．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为
C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为
D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v
解析：选D.由qU＝mv2得v＝，由公式可知，电子经加速电场加速后的速度与加速电极之间的距离无关，对于确定的加速粒子——电子，其速度只与电压有关，由此不难判定D正确．
二、非选择题
9．质谱仪是一种测定带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图18－1－10所示．让中性气体进入电离室A，在那里被电离成离子．这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S1进入加速电场被加速．然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P点．已知加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，缝S2与P之间的距离为a，离子从缝S1进入电场时的速度不计．求该离子的比荷.
图18－1－10
解析：离子经过了电场加速和磁场偏转两个过程，从离子运动轨迹可知，离子带正电，设它进入磁场时的速度为v，在电场中加速有qU＝mv2，在磁场中偏转有qBv＝，而r＝，联立以上三式解得＝.
答案：
图18－1－11
10．在研究性学习中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图18－1－11所示．abcd是一个长方形盒子，在ad边和cd边上各开有小孔f和e，e是cd边上的中点，荧光屏M贴着cd放置，能显示从e孔射出的粒子落点位置．盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B.粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可以忽略．粒子经过电压为U的电场加速后，从f孔垂直于ad边射入盒内．粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出．若已知＝＝L，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力．请你根据上述条件求出带电粒子的比荷.
解析：带电粒子进入电场，经电场加速．根据动能定理得qU＝mv2，得v＝ .
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示．
设圆周半径为R，在三角形Ode中，有(L－R)2＋()2＝R2
整理得：R＝L，
洛伦兹力充当向心力：qvB＝m
联立上述方程，解得＝.
答案：1.
图18－2－6
如图18－2－6为卢瑟福和他的助手们做α粒子散射实验的装置示意图，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，观察到的现象下列描述正确的是( )
A．在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些
C．在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
解析：选AD.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，在A位置处观察到屏上的闪光次数最多，A正确；少数发生较大的偏转，在B位置观察到屏上的闪光次数比A位置应少很多，而不是稍少一些，B错误；极少数偏转角超过90°，有的偏转角几乎达到180°，在C、D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，C错误，D正确．
2．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
解析：选B.电荷之间是库仑力作用，万有引力是很微弱的，可不计；核力是核子之间的作用力．故B正确．
3．卢瑟福提出的原子核式结构学说包括下列哪些内容( )
A．原子中心有一个很小的核
B．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
C．原子正电荷均匀分布在它的全部体积上
D．带负电的电子在核外空间绕原子核旋转
答案：ABD
图18－2－7
4．用α粒子轰击金箔，α粒子在接近金原子核时发生偏转的情况如图18－2－7所示，则α粒子的路径可能是( )
A．a
B．b
C．c
D．a、b、c都是不可能的
解析：选AC.α粒子在穿过金箔时轨迹发生大角度偏转的主要原因是金原子核对α粒子的静电力作用．由于电子质量太小，对α粒子的运动影响甚微，α粒子和金原子核均带正电，故应相互排斥，轨迹a、c是符合实验情况的轨迹．α粒子与原子核(金核)通过库仑力发生作用，二者表现为斥力，而b路径表现为引力，故B不正确．判断α粒子的轨迹时，要根据散射的原理判断．
5．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能量最小
D．α粒子所受金原子核的斥力最大
解析：选AD.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，由库仑定律可知随着距离的减小，库仑斥力逐渐增大．
一、选择题
1．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为( )
A．α粒子与电子根本无相互作用
B．α粒子受电子作用的合力为零，电子是均匀分布的
C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
解析：选C.α粒子与电子之间存在相互作用力，这个作用力是库仑力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的1/7300，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，正确答案是C.
2．卢瑟福的α粒子散射实验结果表明了( )
A．原子核是可分的
B．原子核是由质子、中子组成
C．原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成
D．原子内部有一个很小区域，集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量
解析：选D.据α粒子散射实验的结果，卢瑟福提出了原子核式结构模型，故D正确；题中C项是汤姆孙提出的原子模型，故C错误；此实验也说明原子是可分的，故A错，B虽然正确，但不是由α粒子散射实验得出的，故不选B.
3．(2011年聊城模拟)当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是( )
A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用
B．α粒子一直受到原子核的斥力作用
C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用
D．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小
解析：选B.α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时做正功，速度增大，故D错误．
4．下列对原子结构的认识中，正确的是( )
A．原子中绝大部分是空的，原子核很小
B．电子在核外运动，库仑力提供向心力
C．原子的全部正电荷都集中在原子核里
D．原子核的直径大约是10－10 m
解析：选ABC.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孙模型，提出了原子的核式结构学说，并估算出了原子核直径的数量级为10－15m，原子直径的数量级为10－10m，原子直径是原子核直径的十万倍，所以原子内部十分“空旷”．核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以ABC正确，D错误．
5．如图18－2－8所示，X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的( )
图18－2－8
解析：选D.α粒子离金核越远，其所受斥力越小，轨道弯曲的就越差，故选项D正确．
图18－2－9
6．如图18－2－9所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是( )
A．α粒子在A处的速度比在B处速度小
B．α粒子在B处的速度最大
C．α粒子在A、C处的速度大小相等
D．α粒子在B处速度比在C处速度小
解析：选CD.由能量守恒定律可知，在A、B、C三点上，A、C位于原子核形成的同一等势面上，电势能和动能均相同，则A、C两点速率相等；由A到B，α粒子克服库仑力做功，动能减小，电势能增大，故B点速度最小，D正确．
7．正电子是电子的反粒子，它跟电子电量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质.1997年年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布他们分别制造出了9个和7个反氢原子．这是人类探索反物质的一大进步，你推测反氢原子的结构是( )
A．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
C．一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
D．一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成
答案：D
8．关于原子结构理论与α粒子散射实验的关系，下列说法正确的是( )
A．卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的枣糕模型是错误的
B．卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论
C．卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证“核式结构”理论的正确性
D．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论
解析：选D.由于卢瑟福设计的α粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布，并非为了验证汤姆孙模型是错误的，A错误；卢瑟福并不是认识到“枣糕模型”的错误而提出“核式结构”理论的，B错误；卢瑟福做了α粒子散射实验后，由实验现象提出了“核式结构”理论，C错误，D正确．
二、非选择题
9．假定质子和中子的质量都是1.67×10－27kg，而原子核半径大约是10－15m，请你估算若将剥离了电子的原子核一个挨一个地叠放在一起，求这种材料密度．
解析：ρ＝＝＝kg/m3
＝4×10－17kg/m3.
答案：4×10－17kg/m3
10．在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小，现有一个α粒子以2.0×107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求该α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为E＝k，α粒子质量为6.64×10－27kg.)
解析：当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则
mv2＝k.
d＝2k
＝ m
＝2.7×10－14 m.
答案：2.7×10－14 m(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
1．(2010年高考上海卷)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
解析：选A.卢瑟福根据α粒子的散射实验的结果，提出原子的核式结构模型，所以A项正确．
2．(2011年上海模拟)在卢瑟福进行的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是( )
A．正电荷在原子中是均匀分布的
B．原子的正电荷以及绝大部分质量都集中在一个很小的核上
C．原子中存在带负电的电子
D．原子核中有中子存在
解析：选B.α粒子散射实验证明了原子的核式结构模型，卢瑟福认为只有原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心的一个很小的区域，才有可能出现α粒子的大角度散射，选项B正确．
3．关于特征谱线的说法正确的是( )
A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
B．明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线
C．明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线
D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的
解析：选AD.由于原子发光只发出特定频率的光，光谱为线状谱；而当白光通过这种物质时，同样也只吸收相应频率的光而形成暗线，由此可知A、D正确．
4．关于太阳光谱，下列说法正确的是( )
A．太阳光谱是吸收光谱
B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的
C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成
D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素
解析：选AB.太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，因此，选项A、B正确．
分析太阳的吸收光谱可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观测到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故选项C、D错误．
5．处于基态的氢原子吸收一个光子后，则下列说法不正确的是( )
A．电子绕核旋转半径增大
B．电子的动能增大
C．氢原子的电势能增大
D．氢原子的能级值增大
解析：选B.按玻尔理论，氢原子吸收光子后，由低能级向高能级跃迁，轨道半径增大，库仑引力对电子做负功，电势能增加，动能减少，故A、C正确，B错误；根据能量守恒定律，氢原子吸收光子，总能量增加，故D正确．答案应为B.
6．氢原子从能级A跃迁到能级B时，释放频率为ν1的光子；氢原子从能级B跃迁到能级C时，吸收频率为ν2的光子．若ν2>ν1，则氢原子从能级C跃迁到能级A时，将( )
A．吸收频率为ν2－ν1的光子
B．吸收频率为ν2＋ν1的光子
C．释放频率为ν2－ν1的光子
D．释放频率为ν2＋ν1的光子
解析：选C.由频率条件可知，从能级A跃迁到能级B时，有
EA－EB＝hν1①
从能级B跃迁到能级C时，有
EC－EB＝hν2②
由①②两式可得EC－EA＝h(ν2－ν1)，
因ν2>ν1，所以EC>EA，则从能级C跃迁到能级A时，放出光子，光子频率为ν2－ν1，故C正确．
7．汞原子的能级如图18－2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( )
图18－2
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
解析：选C.汞原子发出三种不同频率的单色光说明汞原子一定吸收能量从基态跃迁到n＝3的激发态上，其能级差为ΔE＝E3－E1＝7.7 eV.故C正确．
8．(2010年高考课标全国卷)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则( )
A．ν0<ν1 B．ν3＝ν2＋ν1
C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.＝＋
解析：选B.因为仅发射出三种不同频率的光子，且ν3>ν2>ν1，所以hν3＝E3－E1，hν2＝E2－E1，hν1＝E3－E2，所以hν3＝hν2＋hν1，故选B项．
9.
图18－3
(2011年陕西西安八校联考)氦原子被电离出一个核外电子，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18－3所示．在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )
A．42.8 eV(光子) B．43.2 eV(电子)
C．41.0 eV(电子) D．54.4 eV(光子)
解析：选A.由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收，故A项中光子不能被吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收，故B、C两项中电子均能被吸收．
10．(2010年高考重庆理综卷)氢原子部分能级的示意图如图18－4所示．不同色光的光子能量如下表所示.
色光 红 橙 黄 绿 蓝－靛 紫
光子能量范围(eV) 1.61～2.00 2.00～2.07 2.07～2.14 2.14～2.53 2.53～2.76 2.76～3.10
图18－4
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )
A．红、蓝－靛
B．黄、绿
C．红、紫
D．蓝－靛、紫
解析：选A.由题表可知处于可见光范围的光子的能量范围为1.61 eV～3.10 eV，处于某激发态的氢原子能级跃迁时：E3－E2＝(3.40－1.51) eV＝1.89 eV，此范围为红光．E4－E2＝(3.40－0.85) eV＝2.55 eV，此范围为蓝 靛光，故本题正确选项为A.
二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．把正确答案填在题中横线上)
11．1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中，α粒子发生了________(选填“大”或“小”)角度散射现象，提出了原子的核式结构模型．若用动能为1 MeV的α粒子轰击金箔，则其速度约为________m/s.(质子和中子的质量均为1.67×10－27kg,1 MeV＝1×106 eV)
解析：卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大多数α粒子没有大的偏转，少数发生了较大的偏转，卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型；1 MeV＝1×106×1.6×10－19J＝mv2，解得v＝6.9×106 m/s.
答案：大 6.9×106
12．(2011年高考江苏卷)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)．
解析：根据玻尔理论可知，氢原子中的电子离核越远，氢原子的能量越大，由mv2＝hν＋E1可得v＝ .
答案：越大
三、计算题(本题共4小题，共38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．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(8分)氢原子的电子在第二条轨道和第三条轨道上运动时，其动能之比、周期之比分别为多少？
解析：电子绕核运动，库仑引力提供向心力，则
得Ek＝，则Ek2∶Ek3＝r3∶r2
又rn＝n2r1，故Ek2∶Ek3＝9∶4
由速度与动能的关系得：v2∶v3＝∶＝3∶2
由T＝知，周期之比T2∶T3＝∶＝×＝8∶27.
答案：9∶4 8∶27
14．(8分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV，求：当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2的能级时，向外辐射的光子的波长是多少？
解析：由E1＝－13.6 eV可得
E3＝－1.51 eV，E2＝－3.4 eV，
由h＝E3－E2得
λ＝
＝m＝6.58×10－7m.
答案：6.58×10－7m
15．(10分)氢原子的能级如图18－5所示，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特？
图18－5
解析：设氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级发出的光子波长为λ0，由n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光子波长为λ，则
E4－E2＝h，E2－E1＝h，
根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能
Ek＝h－h＝hc
＝hc
＝2E2－E1－E4
＝2×(－3.4)eV＋13.6 eV＋0.85 eV
＝7.65 eV.
答案：7.65 eV
16．(12分)将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，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？
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射氢原子，求氢原子电离后电子的速度多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，电子质量me＝0.91×10－30 kg)．
解析：(1)n＝2时，E2＝ eV＝－3.4 eV
所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0.
所以，要使处于n＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV
ν＝＝ Hz≈8.21×1014 Hz.
(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量
E0＝h·ν＝6.63×10－34× J＝9.945×10－19 J
电离能ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J
由能量守恒：hν－ΔE＝mv2
代入数值解得：v＝9.9×105 m/s.
答案：(1)8.21×1014 Hz (2)9.9×105 m/s1．关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有( )
A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说
B．它发展了卢瑟福的核式结构学说
C．它完全抛弃了经典的电磁理论
D．它引入了普朗克的量子理论
解析：选BD.玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故A错，B正确，它的成功就在于引入了量子化理论，缺点是被过多的引入经典力学所困，故C错，D正确．
2．根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大( )
A．电子的轨道半径越大
B．核外电子的速率越大
C．氢原子能级的能量越大
D．核外电子的电势能越大
解析：选ACD.根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大，电子的轨道半径就越大，A正确；核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力k＝m，则半径越大，速率越小，B错误；量子数n越大，氢原子所处的能级能量就越大，C正确；电子远离原子核的过程中，电场力做负功，电势能增大，D正确．
3．(2011年深圳模拟)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )
A．氢原子的能量增加
B．氢原子的能量减少
C．氢原子要吸收一定频率的光子
D．氢原子要放出一定频率的光子
解析：选BD.氢原子的能级越高，核外电子离核越远，故此过程是从高能级向低能级跃迁，要放出光子，从而使原子的总能量减少．
图18－4－6
4．如图18－4－6所示为氢原子最低的四个能级图，一群氢原子处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时( )
A．最多激发出3种不同频率的光子
B．最多激发出6种不同频率的光子
C．由n＝4跃迁到n＝1时发出光子的频率最小
D．由n＝4跃迁到n＝3时发出光子的频率最小
解析：选BD.一群氢原子处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，可最多激发产生C＝6种不同频率的光子，A错，B正确；根据跃迁产生的光子的能量为两能级的能量之差ΔE＝Em－En＝hν，可判断由n＝4跃迁到n＝3时发出光子的频率最小，C错，D正确．
5．已知氢原子的电子轨道半径为r1＝0.528×10－10m，量子数为n的能级的能量值为En＝ eV.
(1)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；
(2)计算这几种光谱线中最短的波长．(静电力常量k＝9×109 N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c＝3.00×108 m/s)
解析：(1)当n＝1时，能量级为E1＝ eV＝－13.6 eV
当n＝2时，能量级为E2＝ eV＝－3.4 eV
当n＝3时，能量级为E3＝ eV＝－1.51 eV
能发出光谱线分别为3→2,2→1,3→1共三种，能级图如图所示．
(2)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．
hν＝Em－En，又知ν＝，则有
λ＝＝m＝1.03×10－7m.
答案：(1)见解析图 (2)1.03×10－7m
一、选择题
1．(2011年广州质检)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条不连续的亮线，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：选D.光谱中的亮线对应不同频率的光，“分离的不连续的亮线”对应着不同频率的光，B、C错．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，A错误，D正确．
2．氢原子放出一个光子后，根据玻尔理论，氢原子的( )
A．核外电子的电势能增大
B．核外电子的动能增大
C．核外电子的转动周期变大
D．氢原子的能量增大
解析：选B.根据玻尔理论，氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低的定态才辐射出光子，反之会吸收光子，所以D错误．氢原子放出一个光子后，核外电子进入低能级轨道运行，半径减小，由k＝m知，随r变小，电子线速度变大，电子动能增大，所以B正确．由T＝知，r变小，线速度v变大，所以T变短，C错误．当电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时，电场力做正功，所以电子电势能变小，A错．
3．如图18－4－7中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量En.用下列几种能量的光子照射处于基态的氢原子，能使氢原子发生跃迁或电离的是( )
图18－4－7
A．9 eV的光子 B．12 eV的光子
C．10.2 eV的光子 D．15 eV的光子
解析：选CD.能使氢原子发生基态电离的最小能量为13.6 eV，能使电子发生跃迁的最小能量为10.2 eV，故选项C、D正确．
4．(2011年高考大纲全国卷)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝E1/n2，其中n＝2,3，….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( )
A．－ B．－
C．－ D．－
解析：选C.处于第一激发态时n＝2，故其能量E2＝，电离时释放的能量ΔE＝0－E2＝－，而光子能量ΔE＝，则解得λ＝－，故C正确，A、B、D错误．
5．处于基态的氢原子被某单色光束照射后，只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1<ν2<ν3，则该照射光的光子能量为( )
A．hν1 B．hν2
C．hν3 D．h(ν1＋ν2＋ν3)
解析：选C.基态的氢原子吸收照射光的能量后，跃迁到激发态．处于激发态的氢原子是不稳定的，会自发地向较低的能级跃迁，并且，从激发态向较低能级跃迁时有各种可能．由题意可知，它只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，可见，原来处于基态的氢原子吸收能量后被激发到n＝3的能级，与这三种频率的光所对应的跃迁如图所示，所以，该照射光的光子能量为hν3.
图18－4－8
6．(2011年福建模拟)红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级图如图18－4－8所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，然后自发地跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长λ为( )
A. B.
C. D.
解析：选A.由题意和玻尔原子理论可知，
E3－E1＝h，E3－E2＝h，
E2－E1＝h，
由以上三式可得＝，A正确．
图18－4－9
7．如图18－4－9画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有( )
A．两种 B．三种
C．四种 D．五种
解析：选C.一群氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时辐射光子的能量有C＝6种，其能量值分别为：
由n＝4到n＝3时，
－0.85 eV－(－1.51)eV＝0.66 eV<2.22 eV
由n＝3到n＝2时，
－1.51 eV－(－3.4)eV＝1.89 eV<2.22 eV
由n＝2到n＝1时，
－3.4 eV－(－13.6)eV＝10.2 eV>2.22 eV
由n＝4到n＝1时…，
前两种不能从钾表面打出光电子，故有4种，C对．
8．(2011年湖北黄冈中学高二检测)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类跃迁：照射时原子能量变化的绝对值为ΔE1，发光时原子能量变化的绝对值为ΔE2.关于原子这两类跃迁的说法正确的是( )
A．均向高能级跃迁，且ΔE1>ΔE2
B．均向低能级跃迁，且ΔE1<ΔE2
C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且ΔE1<ΔE2
D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且ΔE1>ΔE2
解析：选D.照射时，原子吸收光子，向高能级跃迁，发光时向低能级跃迁，吸收的是紫外线光子，放出的是可见光光子，故ΔE1>ΔE2，D对．
二、非选择题
9．核磁共振成像(缩写为MRI)是一种人体不接触放射线，对人体无损害，可进入人体多部位检查的医疗影像技术．基本原理是：外来电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，去掉外来电磁波后，吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号．由于人体内各种组织所含氢原子数量不同，或同种组织正常与病变时所含氢原子数量不同，释放的能量亦不同，将这种能量信号通过计算机转换成图像，就可以用来诊断疾病．
(1)关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的有________．
A．任何频率的电磁波氢原子均可吸收
B．频率足够高的电磁波氢原子才吸收
C．能量大于13.6 eV的光子氢原子才能吸收
D．氢原子只能吸收某些频率的电磁波
(2)人体内吸收了电磁波能量的氢原子会________．
A．可能处于基态 B．可能处于激发态
C．一定电离成氢离子 D．一定处于激发态
(3)吸收电磁波能量的氢原子释放能量形成的核磁共振信号属于________．
A．电信号，是电磁波谱
B．光信号，是吸收谱
C．光信号，是连续谱
D．光信号，是线状谱
解析：(1)氢原子只吸收能量等于两能级差的光子，故D正确．
(2)氢原子吸收能量后，可能被电离，也可能处于某一激发态，故B正确．
(3)被激发的氢原子以光子的形式释放能量，由于是原子光谱，所以是线状谱，D正确．
答案：(1)D (2)B (3)D
10．氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10 m．求氢原子处于n＝4激发态时：(已知能量关系En＝E1，半径关系rn＝n2r1，k＝9.0×109 N·m2/C2)
(1)原子系统具有的能量．
(2)电子在n＝4轨道上运动的动能．
(3)要使n＝4激发态的电子电离，至少要用多大频率的光照射？
解析：(1)E4＝＝－0.85 eV.
(2)因为r4＝42r1，
k＝m.
所以Ek4＝mv2＝
＝J
＝0.85 eV.
(3)因为E4＝－0.85 eV，
所以光子能量E≥0.85 eV的才能使其电离
E＝hν≥0.85 eV，
ν≥Hz
即ν≥2.05×1014 Hz.
答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV
(3)2.05×1014 Hz
