第1节 电子的发现
课后训练
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离子的比荷大
D．阴极射线的比荷比氢离子的比荷小
2．英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现( )
A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量
3．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
4．如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹下偏，则( )21世纪教育网版权所有
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．如要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中电流方向来实现
D．电子的径迹与AB间电流的方向无关
5．下列说法正确的是( )
A．电子是原子核的组成部分
B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
C．电子电荷量的数值约为1.602×10－19 C
D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
6．关于密立根“油滴实验”，下列说法正确的是( )
A．密立根利用电场力和重力平衡的方法，测得了带电体的最小带电荷量
B．密立根利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最小带电荷量
C．密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量
D．密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一
7．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( )21教育网
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
8．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。21cnjy.com
9．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推测出的。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，使上面的板带正电，下面的板带负电。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。21·cn·jy·com
两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E。但是油滴太小，其质量m很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度测量油滴的质量。未加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力很快就等于油滴与空气的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v1，再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡。根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴的带电荷量。2·1·c·n·j·y
密立根测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e。
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，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＝kv，则油滴所带的电荷量q＝______。www.21-cn-jy.com
某次实验得q的测量值见下表(单位：10－19 C)：
6.41
8.01
9.65
11.23
12.83
分析这些数据可知：_________________________________________________________。
参考答案
1. 答案：AC 解析：汤姆孙通过实验证实，阴极射线是带负电的粒子流；阴极射线所带的电荷量与氢离子相同，但质量比氢离子小得多，所以它的比荷比氢离子的比荷大。
2. 答案：AD 解析：阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确。由于电子带负电，所以其受力情况与正电荷不同，B错误。不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误。在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根，D正确。
3. 答案：BD 解析：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。【来源：21·世纪·教育·网】
4. 答案：BC 解析：阴极射线带负电，由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里；由安培定则判断AB中电流的方向由B向A。电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变。21·世纪*教育网
5. 答案：BC 解析：电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的。电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，也叫荷质比。www-2-1-cnjy-com
6. 答案：B 解析：密立根“油滴实验”是利用喷雾的方法，在已知小液滴质量的前提下利用电场力和小液滴的重力平衡，推算出每个小液滴带电荷量都是元电荷的整数倍，带电体的带电荷量不是连续的，而是量子化的，并且电子的带电荷量也为元电荷，带负电。故正确选项为B。2-1-c-n-j-y
7. 答案：B 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，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。21*cnjy*com
8. 答案：
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，在磁场中偏转有，而，联立以上三式解得。【来源：21cnj*y.co*m】
9. 答案： 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【出处：21教育名师】
解析：(1) ，mg－kv＝0，解得。(2)分析表中数据可知，油滴的带电荷量约为1.6×10－19 C的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19 C。
第2节 原子的核式结构模型
课后训练
1．关于α粒子散射实验的下列说法中正确的是( )
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回，接近180°
B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转【来源：21·世纪·教育·网】
C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
2．在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，后受到原子核的引力作用
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
3．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些情况( )21教育网
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
4．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．电子是原子的组成部分
D．原子核是由质子和中子组成的
5．如图所示，X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，设入射的动能相同，其偏转轨道可能是图中的( )21·cn·jy·com
6．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从A运动到B、再运动到C的过程中，下列说法中正确的是( )www.21-cn-jy.com
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大
7．假定质子和中子的质量都是1.67×10－27 kg，而原子核半径大约是10－15 m，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。
8．已知电子质量为9.1×10－31 kg，带电荷量为－1.6×10－19 C，当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10 m时，求电子绕核运动的速率、频率、动能和等效的电流。21·世纪*教育网
参考答案
1. 答案：AC 解析：A项是对该实验现象的正确描述，正确；B项中，使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错；C项是对实验结论之一的正确表述；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故D错。故正确选项为A、C。21世纪教育网版权所有
2. 答案：B 解析：α粒子被金原子核散射的过程一直受到原子核对α粒子的库仑斥力作用，靠近过程库仑斥力做负功，电子动能减少，电势能增加；远离过程库仑斥力做正功，电子动能增加，电势能减少。所以散射过程中电子一直受到库仑斥力作用，电子的速度先减小后增大，即正确选项为B。21cnjy.com
3. 答案：AD 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，库仑力做负功，故α粒子动能减少，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。2·1·c·n·j·y
4. 答案：A 解析：α粒子散射实验的结果是大部分α粒子沿原来方向运动，少部分发生大角度偏转，极少数偏转超过90°甚至达到180°，说明原子的几乎全部质量与全部正电荷都集中在很小的核上，据此卢瑟福提出了原子的核式结构模型。2-1-c-n-j-y
5. 答案：D 解析：离金核越远的α粒子受到的斥力越小，偏转角度也就越小，离核较近的粒子方向变化较大，故D正确，A、B、C均错。21*cnjy*com
6. 答案：C 解析：α粒子从A点经B点到达等势点C的过程中电场力先做负功，后做正功，α粒子的电势能先增加，后减少，回到同一等势线上时，电场力做的总功为零，故C项正确。【来源：21cnj*y.co*m】
7. 答案：4×1017 kg/m3
解析：。
8. 答案：2.186×106 m/s 6.57×1015 Hz 2.17×10－18 J 1.07×10－3 A
解析：电子绕原子核做匀速圆周运动，电子与核之间的库仑力充当电子绕核旋转的向心力。由向心力公式可求出速率，继而再求出频率、动能、周期、等效电流。根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力，可知www-2-1-cnjy-com
，而v＝2πfr0
即
设电子运动周期为T，则：
电子绕核的等效电流：
。
第3节 氢原子光谱
课后训练
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．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学成分
2．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
3．太阳光谱中有许多暗线，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
4．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分。关于光谱分析，下列说法正确的是( )
A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过某物质后，光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．同一种物质的线状谱的亮线与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，它们没有关系
5．巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式，n＝3,4,5，…，对此，下列说法正确的是( )
A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式
B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式
D．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值并不是人为规定的
6．如图甲所示的a、b、c、d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( )21世纪教育网版权所有
A．a元素 B．b元素
C．c元素 D．d元素
7．巴耳末系谱线波长满足巴耳末公式，式中n＝3,4,5，…，在氢原子光谱可见光区，最长波长与最短波长之比为多少？21教育网
8．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线(λ1＝656.47 nm，λ2＝486.27 nm)对应的n。21cnjy.com
参考答案
1. 答案：C 解析：物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A、B错；做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱，D错。21·cn·jy·com
2. 答案：B 解析：进行光谱分析不能用连续光谱，只能用线状谱或吸收光谱；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，故只有选项B正确。www.21-cn-jy.com
3. 答案：C 解析：太阳光谱是吸收光谱，物体发出的白光，通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后形成的光谱。2·1·c·n·j·y
4. 答案：B 解析：由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发光的线状谱中的明线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过某物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，C错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。【来源：21·世纪·教育·网】
5. 答案：CD 解析：由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线作了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，由此可知，C、D正确。
6. 答案：B 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。21·世纪*教育网
7. 答案：
解析：巴耳末系的前四条谱线在可见光区，n的取值分别为3、4、5、6。n越小，λ越大，故n＝3时波长最大，；n＝6时波长最小，，故。
8. 答案：3 4
解析：由巴耳末公式得
，解得n1＝3；
，解得n2＝4。
第4节 玻尔的原子模型
课后训练
1．原子的能量量子化现象是指( )
A．原子的能量是不可以改变的
B．原子的能量与电子的轨道无关
C．原子的能量状态是不连续的
D．原子具有分立的能级
2．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
3．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( )21世纪教育网版权所有
A．电子能跃迁到n＝2的轨道上
B．电子能跃迁到n＝3的轨道上
C．电子能跃迁到n＝4的轨道上
D．电子不能跃迁到其他能级上
4．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
5．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( )21教育网
A．40.8 eV B．43.2 eV
C．51.0 eV D．54.4 eV
6．现有1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)( )
A．2 200个 B．2 000个
C．1 200个 D．2 400个
7．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？21cnjy.com
8．有一群氢原子处于n＝4的能级上，已知氢原子的基态能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，求：【来源：21·世纪·教育·网】
(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？
参考答案
1. 答案：CD 解析：正确理解玻尔理论中的量子化概念是解题关键。根据玻尔理论，原子处于一系列不连续的能量状态中，这些能量值称为能级，原子不同的能量状态对应不同的轨道，故C、D选项正确。2·1·c·n·j·y
2. 答案：D 解析：不连续的亮线对应着不同频率的光，选项B、C错误，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，选项A错误，选项D正确。
3. 答案：D 解析：通过计算可知E2－E1＝10.2 eV＜12.3 eV；E3－E1＝12.09 eV＜12.3 eV，E4－E1＝12.75 eV＞12.3 eV，即任意两定态能级差均不等于12.3 eV。故对此光子原子无法吸收。21·cn·jy·com
4. 答案：B 解析：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，所以选项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，由知，随r变小，电子线速度变大，电子动能增大，所以选项B正确。由知，r变小，线速度v变大，所以周期T变短，选项C错误。当电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时，静电力做正功，所以电子电势能变小，选项A错误。21·世纪*教育网
5. 答案：B 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某两个能级的差值，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是电离需要吸收的能量，均满足条件，故A、C、D均可以，而B不满足条件。www-2-1-cnjy-com
6. 答案：A 解析：如图所示，各能级间跃迁的原子个数及处于各能级的原子个数分别为：
n＝4到n＝3，N1＝1 200×＝400，
n＝3能级的原子个数为400个。
n＝4到n＝2，N2＝1 200×＝400，
n＝3到n＝2，N3＝400×＝200，
n＝2能级的原子个数为600。
n＝4到n＝1，N4＝1 200×＝400，
n＝3到n＝1，N5＝400×＝200，
n＝2到n＝1，N6＝600。
所以发出的光子总数为
N＝N1＋N2＋…＋N6＝2 200个。
7. 答案：6.58×10－7 m
解析：由E1＝－13.6 eV可得
E3＝－1.51 eV，E2＝－3.4 eV，
由得
≈6.58×10－7 m。
8. 答案：(1)6 (2)3.1×1015 Hz
解析：(1)这群氢原子的能级如图所示，由图可以判断，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的谱线共有6条。www.21-cn-jy.com
(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n＝4跃迁到n＝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：ν＝3.1×1015 Hz。
