课件16张PPT。课件37张PPT。高压 气体放电 荧光物质 伦琴 贝克勒尔 汤姆生 磁铁 负电荷 电场 垂直于 匀强磁场 1011 相同 各种材料 氢离子 千分之一 带负电 很小 原子 1.758 80×1011C/kg 1.602 19×10－19C 9.109 53×10－31 kg 课时作业（八）课件38张PPT。球体 均匀 嵌在球中 相等 金箔 绝大多数 少数 有的 极少数 原子核 正电荷 质量 原子序数 10－15 m 空旷 课时作业（九）课件47张PPT。向外 原子核的引力 原子核 卢瑟福模型 量子论 对外辐射 两个定态 辐射(或吸收) 能量差 Em－En n2r1 －13.6 eV 分立值 最低 最近 其他轨道 稳定 自发 较低能级 基态 光子 较高能级 吸收 能量差 课时作业（十）课件36张PPT。直接产生 包含一切波长 不连续的亮线 发射光谱 特定波长 较低的物质蒸气 暗线 明线 特征 鉴别和确定 化学 课时作业（十一）综合检测(三)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，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)
1．(2011·天津理综)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】 光电效应实验说明光具有粒子性，故A错误．伦琴射线为电磁波，故B错误．卢瑟福由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C正确．氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D错误．
【答案】 C
2．下列描述，属于经典电磁理论的是( )
A．核外电子的运行轨道是连续的
B．电子辐射的电磁波的频率等于电子绕核转动的频率
C．电子是不稳定的，最终要落到原子核上
D．原子光谱是线状的
【解析】 根据经典电磁理论，电子运行的轨道应是连续的，且运行频率等于辐射电磁波的频率，因而原子光谱应为连续光谱．
【答案】 ABC
3．对玻尔原子结构假说，下列描述正确的是( )
A．电子的运行轨道是连续的，不是量子化的
B．电子在固定轨道上绕行，虽不停地辐射能量，但轨道半径不变
C．原子的能量分布是不连续的
D．能量最低的状态叫基态
【解析】 由玻尔理论的内容可知，电子的运行轨道是不连续的，不同的状态对立不同的轨道，原子的能量是不连续的，原子所处的最低能量状态为基态，由此可知C、D正确．
【答案】 CD
4．(2010·上海单科)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】 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．
【答案】 A
5．氢原子的基态能量为E1，如图所示，下列四个能级图正确代表氢原子能级的是( )
【解析】 根据氢原子能级图的特点：上密下疏，联系各激发态与基态能级间的关系为En＝E1，可判断C正确．
【答案】 C
6．可见光光子的能量在1.61 eV～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1所示)可判断n为( )
图1
A．1 B．2
C．3 D．4
【解析】 从激发态跃迁到n＝1的状态，释放光子的最小能量为E2－E1＝10.20 eV>3.10 eV，由此知n≠1.从较高激发态跃迁到n＝2的状态，释放光子的能量为E3－E2＝1.90 eV，E4－E2＝2.55 eV，由此知n＝2从较高激发态跃迁到n＝3的状态，释放光子的最大能量为E∞－E3＝1.51 eV<1.61 eV，由此知n≠3，同理n≠4，因此B正确．
【答案】 B
7．关于氢原子对光的吸收或辐射条件，下列说法正确的是( )
A．氢原子可吸收一切频率的光子
B．氢原子可吸收大于相邻两个能级差值的所有频率的光子
C．氢原子只吸收满足两个能级差的特定频率的光子
D．氢原子辐射的光子能量一定等于两个能级之间的差值
【解析】 所有原子包括氢原子对光子吸收是选择吸收，辐射的光子是特定频率，都满足hν＝Em－En，故答案为C、D.
【答案】 CD
8．汞原子的能级图如图2所示，现让一束光子能量为8.8 eV的单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的汞原子上，能发出6种不同频率的光．下列说法中正确的是( )
图2
A．最大波长光子的能量为1.1 eV
B．最大波长光子的能量为2.8 eV
C．最大频率光子的能量为2.8 eV
D．最大频率光子的能量为4.9 eV
【解析】 由题意知被光照射后的基态汞原子跃迁到n＝4上，且E4＝－1.6 eV，由n＝4到n＝3时辐射光子能量最小，且等于1.1 eV，波长最长．由n＝4到n＝1时辐射光子能量最大且等于8.8 eV.
【答案】 A
9．(2011·渭南质检)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．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|
B．两次均向低能级跃迁，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】 用紫光照射物质时，电子吸收光子的能量，从低能级向高能级跃迁，原子处在某一激发态时，不稳定，再从高能级向低能级跃迁，发出可见光，释放能量，在此过程中原子吸收的能量|ΔE1|大于从高能级向低能级跃迁时释放的能量|ΔE2|，故选项D正确．
【答案】 D
10．氢原子部分能级的示意图如图3所示，不同色光的光子能量如下表所示：
图3
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】 由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围为1.61～3.10 eV，故可能是氢原子由n＝4能级向n＝2能级跃迁过程中所辐射的光子，E1＝－0.85－(－3.40)＝2.55(eV)，即蓝—靛光；也可能是氢原子由n＝3能级向n＝2能级跃迁过程中所辐射的光子，E2＝－1.51－(－3.40)＝1.89 (eV)，即红光，选项A正确．
【答案】 A
二、填空题(本题2小题，共计10分)
11．(5分)根据玻尔的理论，电子在不同轨道上运动时能量是________的，轨道的量子化对应着________的量子化．这些具有确定能量的稳定状态称为________，能量最低的状态叫________，也就是说，原子只能处于一系列________的能量状态中．
【答案】 不连续 能量 定态 基态 不连续
12．(5分)玻尔对氢原子光谱的解释是：原子从较高的能级向较低的能级跃迁时________光子的能量等于前后__________________，由于原子的能级是________的，所以放出的光子能量也是________的，因此原子的发射光谱只有一些________的亮线．
【答案】 辐射 两个能级的能量差 不连续 不连续 分立
三、计算题(本题包括4个小题，共50分，解答时要写出必要的文字说明、主要的解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(10分)试计算处于基态的氢原子吸收波长为多长的光子，电子可以跃迁到n＝2的轨道上．
【解析】 氢原子基态对应的能量E1＝－13.6 eV，电子在n＝2轨道上时，氢原子的能量为E2＝E1/22＝－3.4 eV.氢原子核外电子从第一轨道跃迁到第二轨道需要的能量：
ΔE＝E2－E1＝10.2 eV＝1.632×10－18 J
由玻尔理论有：
hν＝ΔE，又ν＝c/λ，所以＝ΔE
λ＝＝ m≈1.22×10－7 m.
【答案】 1.22×10－7 m
14．(10分)已知原子的基态能量为－13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10 m，电子质量m＝9.1×10－31 kg，电量为1.6×10－19 C，求：电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？
【解析】 本题考查了氢原子的核外电子绕核运动时相关的物理量与轨道半径的关系．
由氢原子的能量公式知E3＝E1/32＝－13.6 eV/32＝－1.51 eV.
电子在第3轨道时半径为 r3＝n2r1＝32r1①
电子绕核做圆周运动向心力即库仑力，所以
＝②
由①②可得电子动能为
Ek3＝mv
＝
＝ eV
＝1.51 eV
由于E3＝Ek3＋Ep3，故电子的电势能为：Ep3＝E3－Ek3＝－1.51 eV－1.51 eV＝－3.02 eV.
【答案】 －1.51 eV 1.51 eV －3.02 eV
15．(14分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是(完全非弹性碰撞)．一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，设碰撞中损失的能量全部被静止的氢原子吸收．
图4
(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图4所示)．
(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？
【解析】 设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收．若ΔE＝10.2 eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2.由动量守恒和能量守恒有：
mv0＝2mv①
mv＝mv2＋mv2＋ΔE②
mv＝Ek③
Ek＝13.6 eV
解①②③④得，ΔE＝·mv＝6.8 eV
因为ΔE＝6.8 eV<10.2 eV.所以不能使基态氢原子发生跃迁．
(2)若使基态氢原子电离，则ΔE＝13.6 eV，代入①②③得Ek＝27.2 eV.
【答案】 不能 (2)27.2 eV
16．(16分)已知氢原子基态的电子轨道半径r1＝0.53×10－10m，基态的能级值为E1＝－13.6 eV.
(1)求电子在n＝1的轨道上运转形成的等效电流；
(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；
(3)计算这几条光谱线中最长的波长．
【解析】 (1)电子绕核运动具有周期性．设运转周期为T，由牛顿第二定律和库仑定律有：
＝m()2r1①
又轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e，由电流的定义式得所求等效电流．
I＝②
联立①②得I＝
＝× A
＝1.05×10－3A.
(2)这群氢原子自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，如图所示．
(3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级
设波长为λ，由h＝E3－E2，得
λ＝
＝ m
＝6.58×10－7m.
【答案】 (1)1.05×10－3A
(2)见解析图
(3)6.58×10－7m
1．氢原子的量子数越小，则( )
A．电子轨道半径越小
B．原子的能量越小
C．原子的能量越大
D．原子的电势能越小
【解析】 由玻尔理论和氢原子能级图得量子数越小，则轨道半径及总能量越小，电势能也越小．
【答案】 ABD
2．氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时，辐射的光照射到某金属上时能产生光电效应．那么，处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各种频率的光可能使此金属发生光电效应的至少有( )
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
【解析】 氢原子由能级E3向低能级跃迁的可能情形为3→1,3→2,2→1三种，其中3→1发出的光子频率大于2→1发出的光子的频率，3→2发出的光子的频率小于2→1发出的光子频率，故至少有2种光子可使该金属发生光电效应．
【答案】 B
3．一群处于基态的氢原子吸收了能量E0的光子后，释放出多种能量的光子，其中有一种光子的能量为E1，则下列说法正确的是( )
A．E1一定不大于E0 B．E1一定不小于E0
C．E1一定小于E0 D．E1一定等于E0
【解析】 根据玻尔理论原子跃迁时吸收或辐射的光子能量等于能级差，一群处于基态的氢原子吸收E0的能量后跃迁到某一能级则E0＝ΔE，当从该能级直接或间接向基态跃迁时辐射的光子能量E1≤ΔE，故E1小于等于E0，B、C、D错，A对．
【答案】 A
4．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
B．辐射光子的波长为
C．吸收光子的波长为
D．辐射光子的波长为
【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能级跃迁时辐射光子，由关系式hν＝E1－E2得，ν＝，又λ＝，故辐射光子波长为λ＝，选项D正确．
【答案】 D
5．有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，当它们跃迁时，(1)有可能放出几种能量的光子？
(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？波长是多少？
【解析】 由n＝3的激发态向低能级跃迁的路径为n3→n2→n1或n3→n1，其中由n3→n2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长．
(1)共能放出三种能量的光子，即三种频率的光子．
(2)由氢原子能级图，知E2＝－3.4 eV，E3＝－1.51 eV.hν＝E3－E2＝1.89 eV，又知ν＝，则有λ＝＝ m≈6.58×10－7 m.
【答案】 (1)3种
(2)从n3→n2辐射的光子波长最长，大小为6.58×10－7 m
6．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3－3－4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3－3－4
A．40.8 eV B．43.2 eV
C．51.0 eV D．54.4 eV
【解析】 要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件，即吸收的光子的能量必须是任两个能级的差值，40.8 eV是第一能级和第二能级的差值，51.0 eV是第一能级和第四能级的差值，54.4 eV是电子电离需要吸收的能量，均满足条件，选项A、C、D均可以，而B选项不满足条件，所以本题选择B选项．
【答案】 B
7．已知锌板的极限波长λ0＝372 nm.按照玻尔理论，氢原子的基态能量为－13.6 eV，试通过计算说明利用氢原子的光谱中的光能否使锌板发生光电效应．(真空中的光速c＝3.0×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)．
【解析】 氢原子光谱中，相应光子的最大能量为13.6 eV，最短波长λ＝＝9.1×10－8 m<λ0.因此能使锌板发生光电效应．
【答案】 见解析
8．(2011·全国高考)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】 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均错．
【答案】 C
9．氢原子处于n＝2的激发态能量是E2＝－3.4 eV，则：
(1)若要使处于n＝2的激发态的氢原子电离，要用多大频率的电磁波照射该原子？
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射处于n＝2的激发态的氢原子，则电子飞到无穷远处时的动能是多少？
【解析】 (1)要使n＝2的氢原子电离，吸收光子能量E＝3.4 eV
由E＝hν，则
ν＝＝ Hz≈8.21×1014 Hz.
(2)由能量守恒可得Ek＝h－|E2|＝ J－3.4×1.6×10－19 J≈4.51×10－19 J.
【答案】 (1)8.21×1014 Hz (2)4.51×10－19 J
1．对于光谱的产生，下列说法正确的是( )
A．正常发光的霓虹灯属稀薄气体发光，产生的是明线光谱
B．白光通过某种温度较低的蒸气后将产生吸收光谱
C．撒上食盐的酒精灯发出的光是明线光谱
D．炽热高压气体发光产生的是明线光谱
【解析】 霓虹灯为稀薄气体发光，光谱应为明线光谱，A正确；白光通过温度较低的蒸气产生吸收光谱，B正确；撒上食盐的酒精灯的光通过食盐应为吸收光谱，而炽热高压气体发出的光为连续光谱，C、D错误．
【答案】 AB
2．观察钠的吸收光谱，需要( )
A．让炽热的固体钠发出的白光通过较冷的空气
B．让炽热的固体钠发出的白光通过较热的空气
C．让炽热的固体发出的白光通过较冷的钠蒸气
D．让炽热的固体发出的白光通过较热的钠蒸气
【解析】 炽热的固体发出的连续光谱经过低温钠蒸气后形成吸收光谱，故C选项是正确的．
【答案】 C
3．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )
A．太阳光谱与白炽灯光谱都是线状谱
B．霓虹灯与煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是线状谱
C．做光谱分析时，可以用线状谱，也可以用吸收光谱
D．观察月亮光谱可以完全确定月球的化学成分
【解析】 太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光是炽热固体发光是连续谱，故A错；霓虹灯与煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气是稀薄气体发光，是线状谱，B正确，C正确；月亮光是太阳光的反射光，既不是发射光谱，也不是吸收光谱，故D错误．
【答案】 BC
4．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
【解析】 各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的线状谱不同．因此，线状谱又称为原子的特征谱线，所以A、B项正确；鉴别物质的成分可采用分析原子的线状谱，故选项D正确；太阳光通过太阳大气层后某些波长的光被吸收，因此太阳光谱是吸收光谱，不是连续谱，C错误．
【答案】 ABD
5．卢瑟福的核式结构模型正确地指出了________的存在，很好地解释了________，但是经典的物理学既无法解释原子的________，又无法解释原子光谱的________．
【答案】 原子核 α粒子的散射 定态 特征谱线
6．以下说法正确的是( )
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
D．拍摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
【解析】 进行光谱分析不能用连续光谱，只能用线状光谱或吸收光谱；光谱分析的优点是灵敏而迅速；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；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素.
【答案】 B
7．(2011·保亭检测)下列说法中正确的是( )
A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱
B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应
C．气体发出的光只能产生明线光谱
D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱
【解析】 对照连续光谱的特征和产生机理可知A选项正确；对于同一种元素的原子能级结构一定，因此它辐射或吸收的光的能量是一定的，因此B选项正确；高压气体发出的光是连续光谱，低压稀薄气体发出的光是明线光谱，因此C选项错误；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气，其中有部分波长的光被乙物质的原子吸收，因此暗线是与乙物质的原子的能级差对应．所以这样形成的吸收光谱是乙物质的吸收光谱．D选项错误．
【答案】 AB
8．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．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
【解析】 氢原子的发射光谱是不连续的，它只能发出特定频率的光，说明氢原子的能级是分立的，选项B、C正确，A错误，根据玻尔理论可知，选项D错误．
【答案】 BC
9．如图3－4－2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( )
图3－4－2
A．a元素 B．b元素
C．c元素 D．d元素
【解析】 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．
【答案】 B
1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( )
A．阴极射线本质是氢原子
B．阴极射线本质是电磁波
C．阴极射线本质是电子
D．阴极射线本质是Χ射线
【解析】 汤姆生经过大量的实验，证明阴极射线是带电的粒子流，并称组成粒子流的粒子为电子．故选C.
【答案】 C
2．气体在强电场作用下出现放电火花，这说明( )
A．气体分子受到电场的作用获得能量从而与其他分子碰撞产生火花
B．电场自身形成电流产生火花
C．电场使气体分子电离而导电能释放出来产生火花
D．稀薄气体导电产生辉光放电现象是由于电子数目少的缘故
【解析】 气体分子是电中性的，电场不可能使它获得能量，A错误；电场中只有存在定向移动的电荷才能形成电流，电场自身不会形成电流，B错误；由于电场能够使其内的气体分子电离而形成电流而释放出电能产生火花放电，C正确；稀薄气体导电产生辉光放电现象是由于正、负电荷不容易复合，而非电子数目少，D错误．
【答案】 C
3．如图3－1－8是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿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( )
图3－1－8
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】 由于电子沿x轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向；若所加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z轴正方向，由此可知B正确．
【答案】 B
4．(2011·榆林模拟)如图3－1－9为示波管中电子枪的原理示意图．示波管内被抽成真空，K为发射热电子的阴极，A为接在高电势点的加速阳极，K、A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3－1－9
A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开A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A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A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A时的速度变为v
【解析】 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．
【答案】 D
5．如图3－1－10所示是汤姆生的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是( )
图3－1－10
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线打到最右端的P1点
【解析】 实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B的说法错误．加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，因而选项D错误．当不加电场和磁场时，由于电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A的说法正确．
【答案】 AC
6．(2011·赤峰检测)如图3－1－11所示为测量某种离子比荷的装置，让中性气体分子进入电离室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3－1－11
【解析】 离子加速过程由动能定理得qU＝mv2，离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得qvB＝m
解得：＝.
【答案】
7．如图3－1－12为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B＝2.0×10－3 T，在x轴上距坐标原点L＝0.50 m的P处为粒子的入射口，在y轴上安放接收器，现将一带正电荷的粒子以v＝3.5×104 m/s的速率从P处射入磁场，若粒子在y轴上距坐标原点L＝0.50 m的M处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m，电量为q，不计其重力．
求上述粒子的比荷.
图3－1－12
【解析】 设粒子在磁场中的运动半径为r.如图所示，依题意M、P连线即为该粒子在磁场中做匀速圆周运动的直径，由几何关系得
r＝①
由洛伦兹力提供粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力，可得
qvB＝m②
联立①②并代入数据得
＝4.9×107 C/kg.③
【答案】 4.9×107 C/kg
1．在α粒子散射实验中，如图3－2－5所示曲线可能是α粒子径迹的是( )
图3－2－5
A．a B．b
C．c D．d
【解析】 分析此题要从库仑力作用规律、力与运动关系综合考虑．由于α粒子与原子核带同种电荷，互相排斥，故B、D正确．
【答案】 BD
2．卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )
A．原于的中心有个核，叫原子核
B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C．原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里
D．带负电的电子在核外绕核旋转
【解析】 由α粒子散射实验可知，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，有的α粒子偏转角超过90°，极少数甚至被反弹回来，说明这需要很强的相互作用力，除非原子核的大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上，否则大角度散射是不可能的．
【答案】 ACD
3．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】 原子由位于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成的，电子在核外绕核高速旋转，库仑力提供向心力，由此可判定B、C选项正确；根据α粒子散射实验知原子核直径的数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10 m，故A正确，D错误．
【答案】 ABC
4．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
【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．
【答案】 A
5．实验测得α粒子与金Au对心碰撞时所能达到的离金原子核的最小距离约为2×10－14 m，由此数据请你估算金原子核的密度．(结果取1位有效数字)
【解析】 根据卢瑟福的核式结构模型，题设数据可以认为是金原子核的半径r，则金原子核的体积为V＝πr3，金的摩尔质量为M＝197×10－3 kg·mol－1，阿伏伽德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1，则密度ρ＝＝ kg/m3≈1×1016 kg/m3.
【答案】 1×1016 kg/m3
6．(2011·珠海高二检测)如图3－2－6所示为卢瑟福和他的同事们做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A、B、C、D四个位置时，观察到的现象，下述说法中正确的是( )
图3－2－6
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置稍少些
C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．放在D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少
【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粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反射回来，故B、C错，D对．
【答案】 AD
7．如图3－2－7所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM＝100 V．一个α粒子以2.5×105 m/s从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求α粒子在B点时速度的大小．(已知mα＝6.64×10－27 kg)
图3－2－7
【解析】 α粒子在由A到B的过程中，满足动能定理
－2eUNM＝mαv2－mαv由此得
v＝
＝ m/s
＝2.3×105 m/s.
【答案】 2.3×105 m/s
8．(2011·泰州高二检测)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3－2－8所示．图中P、Q两点为轨迹上的点，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3－2－8
A．一定在①区域 B．可能在②区域
C．可能在③区域 D．一定在④区域
【解析】 α粒子运动时，受到原子核排斥力的作用，而做曲线运动的轨迹一定是在合外力方向与速度方向之间，将各区域内任何一点分别与P、Q两点相连并延长，可发现②、③、④区域都不可能，一定在①区域．
【答案】 A
9．1911年前后，物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，取得惊人的发现．试由此实验根据下列所给公式或数据与别人一起讨论探究出金原子核的大小．带电粒子在点电荷电场中的电势能的表达式为Ep＝－k，k＝9.0×109 N·m2/C2.金原子序数为79，α粒子质量Mα＝6.64×10－27 kg，质子质量mp＝1.67×10－27 kg，α粒子速度vα＝1.60×107 m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C.
【解析】 α粒子接近金原子核，克服库仑力做功，动能减少，电势能增加，当α粒子的动能完全转化为电势能时，离金原子核最近，距离为R，R可被认为是金原子核半径，则有Mαv＝k，其中Q为金原子核的电荷量，则有R＝
＝ m
≈4×10－14 m.
【答案】 金原子核的半径为4×10－14 m
