第一节 电子的发现与汤姆孙模型
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，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4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.对于原子中正负电荷如何分布的问题，科学家们提出了许多模型.其中较有影响的“西瓜模型”或“枣糕模型”能够解释一些实验现象，这个模型是下列哪位科学家提出的（ ）?
A.密立根 B.汤姆孙?
C.玻尔 D.卢瑟福
2.关于电子的发现，下列说法中正确的是（ ）A.电子是由英国物理学家汤姆孙发现的
B.电子的比荷最早是由英国物理学家汤姆孙测定的?
C.认定阴极射线是电子流即可确定电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元
D.精确测定电子的比荷是由密立根用著名的“油滴实验”完成的
3.下列说法中正确的是（ ）?
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偏转?
C.阴极射线在磁场中一定会受到磁场对它的作用力?
D.阴极射线的本质是带电微粒——电子
4.关于电子的发现，下列说法中正确的是（ ）
A.电子是由德国物理学家普吕克尔发现的?
B.电子是由德国物理学家戈德斯坦发现的?
C.电子是由法国物理学家安培发现的?
D.电子是由英国物理学家汤姆孙发现的
5.关于电子的下列说法中，正确的是（ ）?
A.发现电子是从研究阴极射线开始的?
B.任何物质中均有电子，它是原子的组成部分?
C.电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构
D.电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同
6.关于汤姆孙发现电子的下列说法中正确的是（ ）
A.戈德斯坦是第一个测出阴极射线比荷的人?
B.汤姆孙直接测出了阴极射线的质量?
C.汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是不同的?
D.汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍
7.下列说法正确的是（ ）?
A.汤姆孙发现了电子并精确测出了电子的电荷量
B.稀薄气体导电可以看到辉光现象?
C.阴极射线是一种电磁波?
D.以上说法都不对?
8.关于阴极射线，下列说法正确的是（ ）
A.阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象?
B.阴极射线是在真空管内由阴极放出的电子流
C.阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的
D.示波器的示波管实际就是阴极射线管
9.如1所示，初速度为零的电子在电势差为的电场中加速后，垂直进入电势差为的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角度变大的是( )
图1
A.变大，变大?
B.变小，变大?
C.变大，变小?
D.变小，变小
10.关于原子的下列说法中正确的是（ ）?
A.原子是化学反应中的最小微粒，是不可再分的
B.原子是化学反应中的最小微粒，是可以分割的
C.原子是保持物质化学性质的最小微粒，是可以分割的?
D.认为原子具有复杂结构是从发现电子开始的
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.1897年英国物理学家 通过对 的研究发现了电子，从而揭开了研究原子结构的序幕.
12.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是 .若在如图2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将 （选填“向上”、“向下”、“向里”、“向外”）偏转.?
图2
三、计算题（本题共4小题，共48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.（11分）有两个完全相同的带电绝缘金属小球，分别带有电荷量=6.4×10-9 C,=-3.2×10-9 C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?
14.（11分）如图3所示，电子由静止从点经电场加速后垂直进入匀强磁场中，经偏转后打在板的点，射入点到点的距离为，由此试求电子的比荷的表达式（不考虑电子的重力）.?
图3
15.（13分）如图4所示，一束电子流，在=500 V的电场作用下获得一定速度后，在与两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场中，若两板间距离为=1.0 cm,板长为=5 cm，那么要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？?
?
图4
?
?
?
16.（13分）1910年美国物理学家密立根做了测定电子电荷量的著名实验——“油滴实验”，如图5所示，质量为的带负电的油滴，静止于水平放置的带电平行金属板间，设油滴的密度为，空气密度为，试求：两板间的场强最大值表达式.?
图5
第一节 电子的发现与汤姆孙模型 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13
14.
15
16.
第一节 电子的发现与汤姆孙模型 参考答案
一、选择题
1.B
2.ABCD 解析：由物理学史可知选项A、B、C、D都正确.
3.AD 解析：阴极射线是高速的电子流，所以在电场中一定会受到电场力的作用，选项A正确；如果阴极射线在磁场中的运动方向与磁场平行，则不会受到磁场力的作用，故不会偏转，选项B、C错误；阴极射线的本质是带电微粒——电子,选项D正确.
4. D
5.ABC 解析：发现电子是从研究阴极射线开始的，选项A正确；任何物质中均有电子，它是原子的组成部分，选项B正确；电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构，选项C正确；电子是带负电，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相反,选项D错误.
6.D 解析：汤姆孙是第一个测出阴极射线比荷的人，选项A错误；汤姆孙直接测出了阴极射线粒子的电荷量而不是质量，选项B错误；C.汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是相同的，选项C错误；汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍，选项D正确.
7.B 解析：汤姆孙发现了电子并初步测出电子的电荷量，密立根精确测出了电子的电荷量，选项A错误；稀薄气体导电可以看到辉光现象，选项B正确；C.阴极射线是电子流，选项C错误.?
8.BCD?
9. B 解析：要使电子的偏转角度大，可以由两种途径：(1)减小使发射速度减小，从而增加偏转时间.
(2)增大增加偏转力.综合分析得B正确.
10.BD 解析：原子是可再分的，选项A错误，选项B正确；分子是保持物质化学性质的最小微粒，选项C错误；认为原子具有复杂结构是从发现电子开始的，选项D正确.
二、填空题
11.汤姆孙 阴极射线?
12.电子 向下?
三、计算题
13.见解析 解析：当两小球接触时，带电量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配.由于两小球相同，剩余正电荷必均匀分配，即接触后两小球带?电荷量??
C.?
在接触过程中，电子由球转移到球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使球带的正电，这样，共转移的电子电荷量为?
?
转移的电子数1010 个?
14. 解析：设电子的电荷量为，质量为，在加速电场中加速的过程中，
根据动能定理，有，
解得?
垂直进入磁场后，电子受到的洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，故有
?
由题意知：?
由以上各式整理得电子的比荷为?
.?
15.40 V 解析：设电子经加速电场后的速度为，则有：?
，所以.?
设电子通过两平行板的时间为，则
，?
设两板之间所加电压为时，电子恰能从一个平行金属板的边缘飞出来，则为所加电压的最大值.??
当电子恰能从边缘飞出时，其侧移量为：即?
，?
所以V=40 V.
16. 解析：设油滴的体积为，则，?
油滴受到空气对它的浮力为，则.?
图6
取油滴为研究对象，设其带电荷量为，在电场中受重力、浮力和电场力而平衡，受力如图6所示，有：?
，即?
所以?
又因为任何带电体所带电荷量为电子所带电荷量的整数倍，所以有：，即?
?
当=1时，最大，即.
第三节 玻尔的原子模型
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，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4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.根据玻尔理论，某原子从能量为的轨道跃迁到能量为的轨道，辐射出波长为的光.以表示普朗克常量，表示真空中的光速，等于（ ）
A. B.?
C. D.
2.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
3.氢原子辐射出一个光子之后，根据玻尔理论，以下说法正确的是（ ）?
A.电子的动能减少，电势能增大?
B.电子的动能增大，电势能减小?
C.电子绕核旋转的半径减小，周期变小?
D.电子绕核旋转的半径增大，周期变大
4.氢原子辐射出一个光子后，则（ ）?
A.电子绕核旋转半径增大?
B.电子的动能增加?
C.氢原子电势能增加?
D.原子的能级值增大
5.（江苏高考）氢原子的能级如图1所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV3.11 eV.下列说法错误的是（ ）?
图1
A.处于3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B.大量氢原子从高能级向3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C.大量处于4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光
D.大量处于4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光
6.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＝-54.4 eV，氦离子能级的示意图如图2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（ ）?
图2
A.40.8 eV B.43.2eV?
C.51.0eV D.54.4eV
7.用能量为12.30 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁的说法正确的是（ ）?
A.电子能跃迁到＝2能级上去?
B.电子能跃迁到＝3能级上去?
C.电子能跃迁到＝4能级上去?
D.电子不能跃迁到其他能级上去
8.氢原子核外电子由一个轨道向另一个轨道跃迁时，可能发生的情况是（ ）?
A.原子吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大?
B.原子放出光子，电子的动能减少，原子的电势能减小，原子的能量减小?
C.原子吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大?
D.原子放出光子，电子的动能增加，原子的电势能减小，原子的能量减小
9.如图3中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量.用下列几种能量的光子照射处于基态的原子，能使氢原子发生跃迁或电离的是（ ）
图3
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
10.图4所示为氢原子的四个能级，其中为基态.若氢原子处于激发态，氢原子处于激发态，下列说法正确的是（ ）
图4
A.原子可能辐射出3种频率的光子
B.原子可能辐射出3种频率的光子
C.原子能够吸收原子发出的光子并跃迁到能级
D.原子能够吸收原子发出的光子并跃迁到能级
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到2能级发出的谱线属于巴耳末线系，若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出 条不同频率的谱线.?
12.氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出波长的光子，从能级跃迁到能级时，辐射出波长为的光子.若，则氢原子从能级跃迁到能级时，将 光子，光子的波长为 .
三、计算题（本题共4小题，共48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.（11分）如图5所示，氢原子从＞2的某一能级跃迁到=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eV的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.
图5
14.（11分）有一群氢原子处于=4能级上，已知氢原子的基态能量 eV,普朗克常量6.63×10-34 J·s.求：
（1）这群氢原子的光谱共有几条谱线？?
（2）这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？
15.（12分）氢原子处于基态时，原子的能量为 eV，问：?
（1）氢原子在4定态时，可放出几种光子？（2）若要使处于基态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射此原子？?
16.（14分）氢原子在基态时轨道半径为=0.53×10-10 m.能量=-13.6 eV，求氢原子处于基态时：
（1）电子的动能；
（2）原子的电势能；
（3）用波长多长的光照射可使其电离；
（4）电子在核外旋转的等效电流.
第三节 玻尔的原子模型 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13
14.
15
16.
第三节 玻尔的原子模型 参考答案
一、选择题
1. C 解析：释放的光子能量为：，所以:.
2. BC 解析：氢原子的发射光谱是线状谱，故选项A错误；氢原子光谱说明：氢原子只能发出特定频率的光，氢原子能级是分立的，故选项B、C正确；由玻尔理论知氢原子发射出的光子能量由前、后两个能级的能量差决定，即，故选项D错误.
3. BC 解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子绕核做圆周运动，静电力提供向心力，即，电子运动的动能，由此可知，离核越远，动能越小.氢原子辐射光子后，总能量减少.由于其动能，跃迁到低能级时，变小，动能变大.因此总能量等于其动能和电势能之和，故知电子的电势能减少，故选项B正确.氢原子的核外电子跃迁到低能级时在离核较近的轨道上运动，半径变小，速度变大，由周期公式知，电子绕核运动的周期变小，故选项C正确.
4. B 解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射出光子后，就有从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能就有减少，另由经典电磁理论知，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核子对电子的库仑力：，所以.可见电子运动半径减小，动能增大，再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出能量，所以原子的总能量减少，综上所述只有B选项正确.
5. D 解析：A选项，处于n=3能级的氢原子吸收光子能量，电离的最小能量1.51 eV，又因紫外线的频率大于可见光的频率，所以紫外线光子的能量≥3.11 V，故A正确.
B选项，由能级跃迁理论知，氢原子由高能级向3能级跃迁时，发出光子的能量≤1.51 eV，所以发出光子的能量小于可见光光子能量，由知，发出光子频率小于可见光光子频率，所以发出的光子为红外线，具有较强的热作用，故B正确. C选项，由能级跃迁理论知，由=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可发出6种频率的光子，故C正确. D选项，由能级跃迁理论知，大量处于4能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子能分别为： 0.66 eV(4→3)， 2.55 eV(4→2)，12.75 eV(4→1)，1.89 eV(3→2)，12.09 eV(3→1)，10.2 eV(2→1)，所以，只有3→2和4→2跃迁发出的2种频率的光子属于可见光，故D错误.
6.B 解析：根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁时光子的能量需等于能级差或大于基态能级的绝对值,氦离子的跃迁也是同样的.因为 eV=40.8 eV，选项A是可能的.?
＝-6.0 eV-（-54.4）eV=48.4 eV?
=-3.4 eV-(-54.4) eV=51.0 eV，选项C是可能的.?
=0-(-54.4) eV=54.4 eV,选项D是可能的.所以应选B.?
7.D 解析：根据玻尔理论，原子的能量是不连续的，即能量是量子化的.因此只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子吸收，使氢原子发生跃迁.当氢原子由基态向2,3,4轨道跃迁时吸收的光子能量分别为：?
＝-3.4 eV-（-13.6）eV＝10.20 eV.?
＝-1.51 eV-（-13.6）eV＝12.09 eV.?
＝-0.85 eV-（-13.6）eV＝12.75 eV.
而外来光子的能量为12.30 eV，不等于某两能级间的能量差，故不能被氢原子吸收而发生能级跃迁，所以选D.
8.CD 解析：氢原子核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道，可能有两种情况：一是由较高能级向较低能级跃迁，即原子的电子由距核远处跃迁到较近处，要放出光子，原子的能量（电子和原子核共有的电势能与动能之和，即能级）要减少，原子的电势能要减小（电场力做正功），电子的动能增加；二是由较低能级向较高能级跃迁，情况与上述相反.?
根据玻尔理论，在氢原子中，电子绕核做圆周运动的向心力由原子核对电子的吸引力（库仑力）提供，根据得,可见，原子由高能级跃迁到低能级时，电子轨道半径减小，动能增加.由以上分析可知C、D选项正确.
9.CD 解析：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.
由跃迁条件可知，氢原子在各能级间跃迁时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子，即；当光子的能量大于氢原子的基态电离能时，电子将脱离原子核的束缚而成为自由电子，不受氢原子能级间跃迁条件的限制.
10.B 解析：氢原子从激发态跃迁到基态过程中可发出的光子种数为，则原子只能发出一种光子，原子能发出3种光子.又由玻尔理论知，光子照射氢原子使其跃迁到高能级时，只能吸收特定频率的光子，则C、D错，答案为B.
二、填空题
11. 6 解析：（1）由于这群氢原子自发跃迁发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，故可判断这群氢原子的最高能级为4，画出氢原子谱线示意图（如图6所示）可知，这群氢原子自发跃迁时最多可发出6条不同频率的谱线.?
图6
12.辐射 ?解析：氢原子从能级跃迁到能级时，放出的能量为，从能级跃迁到能级时，放出的能量为，从能级跃迁到能级时，需要的能量为,因为，所以0，即氢原子从能级跃迁到能级时，将辐射光子，由得，，所以光子的波长为.
三、计算题
13. 12.75 eV 跃迁图见图7.
图7
解析：氢原子从n＞2的某一能级跃迁到2的能级，满足2.55 eV，
，所以4.?
基态氢原子要跃迁到4的能级，应提供： eV?
跃迁图见图7.?
14.(1)6条 （2）3.1×1015 Hz?
解析：（1）这群氢原子的能级图如图8所示，由图可以判断出，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的光谱线共有6条.
（2）频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能级差也最大，即从4跃迁到1发出的光子能量最大，根据玻尔第二假设，发出光子的能量,代入数据解得:=3.1×1015 Hz.
图8
15.（1）6种 （2）3.28×1015 Hz
解析：（1）原子处于1定态，这时原子对应的能量最低，这一定态是基态，其他的定态均是激发态，原子处于激发态时，不稳定，会自动地向基态跃迁，而跃迁的方式又多种多样.要使处于基态的氢原子电离，就是要使氢原子第一条可能轨道上的电子获得能量脱离原子核的引力束缚.?
原子在的定态向基态跃迁时，可放出光子数为6(种)
（2）≥=13.6 eV=2.176×10-18 J?
得≥ Hz=3. 28×1015 Hz.
16.（1）13.6 eV (2)-27.2 eV (3)0.914×10-7 m (4)1.05×10-3 A
解析：（1）设处于基态的氢原子核外电子速度为，则有 ①
电子的动能 ②
①②联立得： eV13.6 eV.
（2）=-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV.
（3）设用波长λ的光照射可使其电离
?
m=0.914×10-7 m.
（4）等效电流,又由
得
所以＝1.05×10-3 A.
第二节 原子的核式结构模型
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，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4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.下列说法中正确的是（ ）?
A.使电子束射到金属膜上，发现较高速度的电子很容易穿透原子，是因为原子之间有空隙?
B.原子是一个实心球体?
C.高速电子很容易穿透原子，说明原子不是一个实心球体?
D.电子束射到金属膜上，大部分被反向弹回?
2.如图1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四个位置时，观察到的现象下列描述正确的是（ ）
图1
A.在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B.在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在位置时稍少些
C.在位置时，屏上观察不到闪光
D.在位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
3.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.绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转甚至极少数被弹回?
C.绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有少数穿过?
D.全部发生很大的偏转
4.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2所示，其中两点为轨迹上的点，虚线是过两点并与轨迹相切的直线.两虚线和轨迹将平面分成四个区域，不考虑其他原子核对α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下面说法正确的是（ ）?
图2
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
5.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.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上?
B.正电荷在原子中是均匀分布的?
C.原子中存在着带负电的电子?
D.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内?
6.当α粒子被重核散射时，如图3所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（ ）
图3
7.在α粒子散射实验中，当α粒子穿过金箔时，下列理解正确的是（ ）?
A.与金原子核相距较远的α粒子，可能发生大角度偏转?
B.与金原子核相距较近的α粒子，可能发生大角度偏转?
C.α粒子与金原子核距离最近时，系统的能量最小?
D.α粒子与金原子核距离最近时，系统的势能最大?
8.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型.图4中虚线表示原子核所形成的电场等势面，实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α
图4
粒子从运动到、再运动到的过程中，下列说法中正确的是（ ）?
A.电场力先做负功，后做正功，总功等于零
B.加速度先变小，后变大
C.两点的动能不相等
D.动能与电势能的和不变
9. (上海模拟)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出（ ）?
A.原子的核式结构模型?
B.原子核内有中子存在?
C.电子是原子核的组成部分?
D.原子核是由质子和中子组成的
10.（创新题）如图5所示的四个图中，点表示某原子核的位置，曲线和表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹，正确的图是（ ）?
图5?
二、填空题（本题共2小题，每空3分，共18分.请将正确的答案填到横线上）
11.(上海物理) 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，其速度约为
m/s.（质子和中子的质量均为1.67×10-27 kg，1 MeV=106 eV）
12.在19世纪末 发现了电子，从而认识到原子存在复杂结构，后来 在α粒子散射实验的基础上提出了原子的模型，由α粒子散射实验数据估算原子直径为 m，原子核直径为 m.（后两空只填数量级）
三、计算题（本题共3小题，共42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.（14分）根据卢瑟福的原子模型：氢原子中央是一个带正电的核，核外有一个电子绕核做匀速圆周运动.已知轨道半径为,氢核和电子所带电荷量均为,电子质量为.若把电子绕核旋转看作是一种电流,则其电流为多大？
14.（14分）卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现：在α粒子散射实验中，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，α粒子质量为6.64×10-27 kg）.?
?
15.（14分）氢原子核外电子的电荷量为,它绕核运动的最小轨道半径为，试求出电子绕核做圆周运动时的动能，以及电子所在轨道处的电场强度的大小.若已知电子质量为，则电子绕核运动的向心加速度为多大？?
第二节 原子的核式结构模型 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13
14.
15
第二节 原子的核式结构模型 参考答案
一、选择题
1.C
2.AD 解析：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，在位置观察到屏上的闪光次数比位置应少很多，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.
3.B 解析：本题考查对实验现象的正确描述，由卢瑟福α粒子散射实验现象，不难判断B正确.
4.A 解析：α粒子受到原子核的排斥力指向轨迹弯曲的一侧，α粒子是由至运动，原子核的位置一定在过点切线外侧，故只能在①区域，选项A正确.5.A 解析：原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，才使在α粒子散射实验中，只有少数的α粒子离核很近，受到较大的库仑斥力，发生大角度的偏转，所以选项A正确.
6.BC 解析：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、D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、C路径表示为引力，故B、C不可能.判断α粒子的轨迹时，要根据散射的原理判断.
7. BD 解析：对α粒子散射现象，卢瑟福的核式结构学说做出了圆满的解释，并推算了原子核直径的数量级为10-15 m，只相当于原子直径的十万分之一.α粒子穿过金箔时，只有少数α粒子可能离核较近，金原子核对α粒子的库仑力较大，使α粒子发生角度偏转，故A错，B对，α粒子与金原子核之间的作用力是库仑力，在α粒子向金原子核靠近时，要克服库仑力做功，α粒子的动能减小，α粒子远离金原子核时，库仑力对粒子做功，α粒子的动能增加，电势能减小.α粒子与金原子核组成的系统总能量不变.它们距离最近时，系统的势能最大，故C错D对.
8.AD 解析：α粒子与原子核的力为库仑斥力，从库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从库仑力做正功，动能增加，且与库仑力所做的总功为0，则两点动能相等，因此A正确,C错.因为只有电场力做功，故动能与电势能和不变.故D正确.α粒子与原子核相距越近，库仑力越大，加速度越大，故从加速度先增大后减小，B错.
9. A 解析：卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外的空间运动.由此可知，A正确.
10.D
二、填空题
11.大 6.9×106 解析：设α粒子的速度为，，= m/s≈6.9×106 m/s.
12.汤姆孙 卢瑟福 核式结构 10-10?10-15??
三、计算题
13. 解析：氢原子核与核外电子间的库仑力提供电子绕核运动的向心力，即：
，
.?
电子绕核一周的时间为：?
.?
将电子绕核运动等效为一环形电流，则?
.
14.2.7×10-14 m 解析：α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为?
?
m?
≈2.7×10-14 m
15.
解析：建立经典原子模型，电子绕原子核做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供?
由牛顿第二定律：得：.?
由点电荷的场强公式，得：.?
由牛顿第二定律知，所以有.
第四节 氢原子光谱
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，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4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.关于光谱，下面说法中正确的是（ ）?
A.太阳光谱是连续光谱?
B.稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱?
C.煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱?
D.白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱
2.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
3.氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比为（ ）?
A. B. ? C. D.
4.关于光谱，下面说法中正确的是（ ）?
A.炽热的液体发射连续光谱?
B.太阳光谱中的暗线说明太阳内部缺少与这些暗线相对应的元素?
C.线状光谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析?
D.发射光谱一定是连续光谱
5.根据光谱的特征谱线，可确定物质的化学组成和鉴别物质，以下说法正确的是（ ）?
A.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?
B.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?
C.明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线?
D.同一元素的明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是一一对应的
6.关于光谱，下列说法正确的是（ ）?
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光谱
7.关于巴耳末公式的理解，正确的是（ ）?
A.此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的
B.公式中可取任意值，故氢光谱是连续性?
C.公式中只能取不小于3的整数值，故氢光谱是线状谱?
D.公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱
8.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
9.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
10.如图1甲所示的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（ ）
图1
A.元素 B.元素 C.元素 D.元素
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.用摄谱仪拍摄的太阳，可以分析太阳大气的成分，这是利用太阳光的 光谱.（填“明线”或“吸收”）?
12.氢原子的谱线系间接地反映了 .
三、计算与简答题（本题共4小题，共48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.（11分）从原子核式结构出发能否解释氢原子光谱.
14.（12分）根据巴耳末公式，指出氢原子光谱中巴耳末系的最短波长和最长波长所对应的值，并计算出这两个波长.
15.（14分）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱.氢光谱的波长可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示：，、分别表示氢原子跃迁后所处状态的量子数，=1、2、3…对每一个，有、、…称为里德伯常量，是一个已知量.对于=1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；=2的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系.求氢原子赖曼系光谱中最长的波长和最短的波长.
16.(11分)在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？?
第四节 氢原子光谱 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算与简答题
13
14.
15
16.
第四节 氢原子光谱 参考答案
一、选择题
1. BC 解析：太阳光谱是太阳光产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，所以A不正确；稀薄的氢气发光产生的光谱是原子光谱又叫明线光谱，所以B正确；钠蒸气产生的光谱是原子光谱C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，所以D不正确.应选B、C.
2. AB 解析：太阳光谱是吸收光谱.因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而对某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以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所吸收.上述选项中正确的是A、B.
3. A 解析：由巴尔末公式 =3，4，5，…得
当时，最短波长，当=3时，最长波长
得,故选项A正确.
4. AC 解析：炽热的固体，液体的高压气体发出的是连续光谱，故A正确.?
太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光经过太阳大气层时产生的吸收光谱.太阳中存在的某些元素发出的光谱被大气层存在的对应元素吸收，故B不正确.?
线状光谱和吸收光谱都是原子的特征光谱，都可以用于对物质成分进行分析，故C正确.
发射光谱可能是连续光谱，也可能是明线光谱，故D不正确.?
5.CD
6.ACD?
7. AC 解析：此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，且只能取大于等于3的整数，则不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱.
8.ABD 解析：原子光谱的特征间接地反映了原子的结构特征，不同元素的原子结构是不同的，产生的光谱也不相同，正因如此，我们可以利用光谱来鉴别物质的化学组成.故A、B、D正确.
9.C 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.
10. B 解析：由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，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.
点拨：每个原子都有自己的特征谱线，利用它可以鉴别物质成分.
二、填空题
11.吸收 解析：太阳周围有一层稀薄的大气，太阳通过这层大气时，某些频率的光被太阳大气中各种元素的原子吸收，形成吸收光谱，通过对照各种元素原子的特征谱线就会分析出大气成分，因此是利用了太阳的吸收光谱.
12.氢原子的内部结构 解析：由于光谱是原子受激发而发出的，不同原子受激发，发出的光谱不同，所以氢原子谱线系间接反映了氢原子的内部结构.
三、计算与简答题
13.卢瑟福的核式结构模型不能解释氢原子的光谱的谱线结构.?
解析：根据卢瑟福提出的核式结构，带负电的电子在核外空间运动，由于电子绕核旋转，当原子受到激发发光时，其自身能量会减少，轨道半径会减小，最终会落到核上，因此这种核式结构是不稳定的，与实际情况不符，可见卢瑟福的核式结构模型不能解释氢原子光谱的谱线结构.
14.364.7 nm 656.5 nm 解析：在巴耳末线系中，当∞时对应的波长最短，最短波长为,，解得=3.647×10-7 m=364.7 nm；当=3时对应的波长最长，最长波长为，解得＝6.565×10-7 m656.5 nm.
15.1.2×10-7m 9.1×10-8m 解析：由赖曼公式，=2,3,4…得2时波长最长为 m≈1.2×10-7 m,∞时，波长最短为＝ m≈9.1×10-8 m.?
点拨：用数学公式或函数来表述物理规律是最常用的方法和手段，并且用数学公式或函数表述物理规律有时显得更直观、更简洁.在利用此公式解题时，公式多以信息的形式呈现出来，考查学生的理解能力.
16.见解析 解析：据公式，3,4,5…得?
当3时，波长最大，其次是=4时，?
当=3时，,?
解得＝6.5×10-7 m.?
当4时，,?
解得4.8×10-7 m.?
氢原子光谱是由一系列不连续的谱线组成的线状谱.?
