上海市丰华高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：3.2原子模型的提出 课时训练（含解析）

3.2原子模型的提出
1．关于下列四幅图说法正确的是
A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运转轨道的半径是任意的；
B．光电效应产生的条件为：入射光的频率大于或等于某个临界值；
C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有粒子性；
D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子核质量和体积都很大．
2．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是( )
A．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了原子的核式结构
B．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
C．查德威克发现了中子，证实了中子是原子核的组成部分
D．爱因斯坦发现的质能方程解释了光电效应产生的原因
3．下列说法正确的是(　 　)
A．放射性元素的半衰期只与温度有关
B．光电效应现象说明光具有波动性
C．α粒子散射实验现象说明原子具有核式结构
D．氢原子发光时只能发出一种频率的光
4．（题文）以下说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为：He+N→O+H
B．铀核裂变的核反应是：U→Ba+Kr+2n
C．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3．两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是：（2m1+2m2-m3）c2
D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长λ2的光子，已知λ1＞λ2．那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子
5．关于α粒子散射实验，α粒子的运动轨迹如图所示，在其中一条α粒子的运动轨迹上标出a、b、c三点．原子核对α粒子的作用力在哪个点最大（ ）
A．a点 B．b点 C．c点 D．三个点一样大
6．关于α粒子散射实验和卢瑟福的原子核式结构，下列说法正确的是（）
A．α粒子散射实验揭示了原子核的组成
B．少数α粒子发生了较大偏转，卢瑟福认为是环境的影响
C．利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径
D．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验
7．关于α粒子散射实验和原子结构模型，下列说法正确的是
A．α粒子散射实验完全否定了汤姆孙关于原子的“枣糕模型”
B．卢瑟福的“核式结构模型”很好地解释了α粒子散射实验
C．少数α粒子发生大角度散射是因为受到很强的引力作用
D．大多数α粒子不发生偏转的原因是正电荷均匀分布在原子内
8．如图4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的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是
A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少
B．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
C．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时稍少些
D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
9．下列说法正确是
A．电子的衍射图样说明光的波动性
B．粒子散射实验证实原子核由质子、中子组成
C．德布罗意波和光波都是概率波
D．康普顿效应和光电效应深入揭示了光的粒子性
10．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，如图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，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 (　 　)
A．动能先减小，后增大
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．加速度先变大，后变小
11．下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型
B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转
C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因
12．下列说法正确的是
A．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
B．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
C．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
13．1911年,英国物理学家卢瑟福用____________________轰击金原子,通过这个实验他提出了原子的核式结构模型。目前我们认为原子核是由两种基本粒子组成的,本别是带正电的___________和不带电的中子。
14．卢瑟福提出的原子核式结构学说能很好地解释粒子散射实验，当粒子在离核较远处穿过原子时，因为________________，所以它们几乎不发生偏转；而当粒子在离核较近处穿过原子且核很小时，因为________________，所以它们会发生大角度的偏转；如果粒子碰到电子，因为________________，所以几乎不影响粒子的运动轨迹.
15．氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m．求氢原子处于n=4激发态时：(电子的质量m=0.9×10-30kg)
（1）原子系统具有的能量；
（2）电子在轨道上运动的动能；
（3）电子具有的电势能；
（4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为多少（保留两位有效数字）？
参考答案
1．B
【解析】
根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；光电效应实验产生的条件为：光的频率大于或等于极限频率，B正确；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，C错误；发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，D错误．
2．C
【解析】
汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了电子，选项A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子的核式结构理论，选项B错误； 查德威克发现了中子，证实了中子是原子核的组成部分，选项C正确； 爱因斯坦发现的光电效应方程解释了光电效应产生的原因，选项D错误；故选C.
3．C
【解析】
放射性元素的半衰期由原子核的种类决定，与物理和化学状态无关，故与温度无关，故A错误；光电效应现象说明光具有粒子性，故B错误；α粒子散射实验现象说明原子内部存在一个集中全部正电荷和几乎全部质量的核，故C正确；氢原子光谱的谱线有多条，故D错误；故选C．
4．B
【解析】卢瑟福通过α粒子轰击氮核得到质子，该核反应方程式电荷数、质量数都守恒，A正确．铀核裂变的核反应是，两边中子不能约，B错误；质子、中子、α粒子的质量分别为．质子和中子结合成一个α粒子，质量亏损，根据质能方程，释放的能量为，C错误；已知，所以，知从a能级状态跃迁到b能级状态时发射光子的能量小于从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子的能量，所以a能级的能量小于c能级的能量，有，即，解得，D正确．
5．B
【解析】
试题分析：α粒子与金原子核间存在静电斥力，即库仑力，根据库仑定律，该力与距离的二次方成正比，故在b位置力最大；故选项B正确。
考点：粒子散射实验；库仑定律．
6．C
【解析】
α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来）是由于斥力，且质量较大，α粒子散射实验是原子核式结构理论的基础，并没有揭示原子核的组成，故A B错误；利用α粒子散射实验现象，极少数大角度偏转，可以估算原子核的半径，故C正确；α粒子散射实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，而玻尔的原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，故D错误．故选C．
【点睛】
明确α粒子散射实验现象的内容以及造成这种现象的原因，正确利用物体受力和运动的关系判断．
7．AB
【解析】
A．α粒子散射实验完全否定了汤姆孙关于原子的“枣糕模型”，故A项正确．
B．卢瑟福的“核式结构模型”很好地解释了α粒子散射实验，故B项正确．
C．原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量，少数α粒子运动过程中靠近原子核时会受到很强的库仑斥力作用发生大角度偏转．故C项错误．
D．绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变．故D项错误．
故选AB
8．BC
【解析】放在A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。故A错误；放在D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B正确；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少。说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小。故C正确；放在CD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D错误。故选BC。
9．CD
【解析】
A．电子的衍射图样说明实物粒子也有波动性，选项A错误；
B．粒子散射实验证实原子的核式结构理论，选项B错误；
C．德布罗意波和光波都是概率波，选项C正确；
D．康普顿效应和光电效应深入揭示了光的粒子性，选项D正确；
故选CD.
10．ACD
【解析】
粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知：从a运动到b过程中电场力做负功，电势能增加，动能减小，从b运动到c过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，整个过程中由于a与c在同一等势线上，则电场力总功为零，故A正确B错误，C正确；根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此α粒子加速度先变大，后变小，故D正确．
11．BCD
【解析】
汤姆孙首先发现了电子，提出了“枣糕”式原子模型，密立根测定了电子电荷量，故A错误；卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转，故B正确；α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，故C正确；卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因，故D正确；故选BCD．
12．BD
【解析】
A、康普顿效应表明光子既具有能量，也具有动量，故A错误；
B、爱因斯坦在普朗克量子理论的基础上提出了光子假说，建立了光电效应方程，故B正确；
C、依据德布罗意波长公式λ=h/p分析知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故C错误；
D、卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故D正确．
故选BD．
【名师点睛】
康普顿效应表明光子有能量，也有动量；爱因斯坦建立了光电效应方程；依据德布罗意波长公式λ=h/p分析波长与动量的关系；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型．
13．α粒子 质子
【解析】
[1][2]1911年,英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金原子,提出卢瑟福核式结构模型:原子是由位于原子中心的原子核和核外绕原子核做圆周运动的电子组成的,原子核由质子和中子组成,质子带正电,电子带负电;原子核几乎集中了原子所有质量.
14．核对粒子的库仑力很小 核对粒子的库仑力很大 电子质量远小于粒子
【解析】
[1]当粒子在离核较远处穿过原子时，根据库伦定律可知，核对粒子的库仑力很小，所以它们几乎不发生偏转；
[2]当粒子在离核较近处穿过原子且核很小时，因为原子的正电荷全部集中于原子核内部，故核对粒子的库仑力很大，所以它们会发生大角度的偏转；
[3]如果粒子碰到电子，因为粒子跟金箔中的电子相撞，满足动量守恒定律，因粒子的质量比电子大得多，尤如飞行的子弹碰撞灰尘一样，粒子的动能和动量几乎没有损失，所以几乎不影响粒子的运动轨迹。
15．（1）（2）0.85eV（3）-1.7eV（4）0.66eV
【解析】
（1）
（2）
所以动能
（3）由于
所以电势能
（4）最多有六种．从n=4→3；3→2；2→1；4→2；4→1；3→1．能级差最小的是n=4→n=3，所辐射的光子能量为：
本题考查的是对氢原子光谱能级及跃迁辐射的理解，根据玻尔氢原子理论和能级关系计算出氢原子处于n=4激发态时具有的能量；根据电子轨道特点计算出其动能；根据总能量等于势能加动能得到电势能；根据跃迁方式得到光子能量；