上海市海滨高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：原子世界探秘 单元测试题（含解析）

原子世界探秘
1．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( )
A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的
B．阴极射线本质是质子
C．阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电
D．阴极射线的比荷比氢原子核大
2．卢瑟福的α粒子散射实验的结果（ ）
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动
D．说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
3．α粒子散射实验首次表明了( )
A．α粒子带正电
B．电子是原子产的组成部分.
C．原子是一个正、负电荷均匀分布的球
D．原子中带正电的部分体积很小.
4．下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是（）
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱不都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
5．仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是（　　）
A．观察时氢原子有时发光，有时不发光
B．氢原子只能发出平行光
C．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
D．氢原子发出的光互相干涉的结果
6．氢原子中巴耳末系中最短波长是(　　)
A． B．R C．R D．
7．根据经典电磁理论，从卢瑟福原子结构模型可以得到的推论是( )
A．原子十分稳定，原子光谱是连续谱
B．原子十分稳定，原子光谱是线状谱
C．原子很不稳定，原子光谱是连续谱
D．原子很不稳定，原子光谱是线状谱
8．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子
A．一直受到重金属原子核的斥力作用
B．动能不断减小
C．电势能先增大后减小
D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果
9．关于卢瑟福的α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．大部分α粒子穿过金属箔没有显著偏转
B．所有α粒子穿过金属箔没有显著偏转
C．只有少数α粒子穿过金属箔时发生偏转，最大偏转角可达180°
D．大部分α粒子穿过金属箔时，发生折射偏向一边
10．卢瑟福的α粒子散射实验说明了下列哪种情况
A．原子内的正电荷全部集中在原子核里
B．原子内的正电荷均匀分布在它的全部体积上
C．原子内的正负电荷是一对一整齐排列的
D．原子的几乎全部质量都集中在原子核里
11．关于原子和原子核，下列说法正确的是（ ）
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C．玻尔原子理论虽然无法解释较复杂原子的光谱现象，但玻尔提出的原子定态和跃迁的概念是正确的
D．原子直径的数量级是10-15m
12．地球上接收到的太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．下列说法正确的是( )
A．太阳光谱是连续光谱
B．太阳表面大气层中存在着相应的元素
C．这些暗线是由于太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时被气体吸收形成的
D．这些暗线是由于太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时发射的
13．法国科学家拉普拉斯曾说过：“认识一位巨人的研究方法对于科学的进步并不比发现本身有更少的用处……”。在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如观察、实验、建立模型、物理类比和物理假说等方法。其中物理假说，是根据一定的科学事实和科学理论对研究的问题提出假说性的看法或说明，例如麦克斯韦的电磁场理论、分子动理论等假说，请你再举出两个物理假说的例子________________________；___________________________。
14．某脉冲激光器的耗电功率为2×103W，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为10-8s，携带的能量为0.2 J，则每个脉冲的功率为_______ W，该激光器将电能转化为激光能量的效率为_______.
15．一个电子由静止经电势差为100 V的加速电场加速后，德布罗意波波长为_______ nm(不考虑相对论效应，电子质量m=0.91×10-30 kg).
16．氢原子能级示意图如图所示，氢原子处于基态时，原子的能级为E1＝－13.6 eV（1 eV=1.6×10－19 J），普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，当氢原子在n＝4的激发态时，求：
(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量值为多大；
(2)若氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出的光恰好使金属A发生光电效应，则金属A的截止频率为多大；
(3)现用氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝1的能级辐射出的电磁波照射金属A的表面，则光电子的最大初动能为多大．
17．(1)一颗质量为5.0kg的炮弹：以200m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大?
若要使它的德布罗意波长与波长是400nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动?
（2）阴极射线管中电子的速度为2×107m/s,请计算它的德布罗意波波长．
参考答案
1．D
【解析】
阴极射线是原子受激发射出的带负电的电子流，故ABC错；电子带电量与氢原子相同，但质量是氢原子的，故阴极射线的比荷比氢原子大，D对；故选D．
2．D
【解析】
此实验不能说明质子的存在，故A错误；此实验不能说明原子核的构成，故B错误；此实验不能说原子中的电子的运动情况。故D错误；α粒子散射实验中大多数α粒子通过金箔后仍沿原来的方向前进，只有少数的发生了偏转，极少数的超过了90°，有的超过了180°甚至被弹了回来，说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上。故D正确。故选D。
3．D
【解析】
卢瑟福根据该实验现象提出了原子具有核式结构模型：原子中心有一很小的核，集中着全部正电荷，及几乎全部质量，电子绕核旋转，D正确．
4．C
【解析】
试题分析：太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故A错误；炽热气体发光是线状光谱，霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱，故B错误；光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线．明线光谱和吸收光谱都是元素的特征光谱，而连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱，故不能用连续光谱，C正确；月球是反射的阳光．分析月光实际上就是在分析阳光，月球又不象气体那样对光谱有吸收作用，因此无法通过分析月球的光谱来得到月球的化学成分，故D错误．
5．C
【解析】
根据玻尔理论得知，氢原子的能量不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，则光子的频率，光子的频率也是不连续的，从而产生几条不连续的亮线，C正确．
6．A
【解析】根据巴耳末公式有：，解得：，当时，波长最短，即最短波长为，A正确；BCD错误；
故选A。
7．C
【解析】
根据经典电磁理论，原子核外电子绕原子核转动会释放电磁破，因此能量降低，原子会做向心运动，且能量是连续的，因此从卢瑟福原子模型可以得到的推论是原子很不稳定，原子光谱是连续谱
故选C。
8．AC
【解析】
A、α粒子和原子核均带正电荷，相互排斥，A正确；
B、C、D、少数α粒子发生了大角度偏转，α粒子与原子核先靠近后远离，故库仑斥力先做负功后做正功，根据功能关系，电势能先增加后减小，动能先减小后增加，BD错误；C正确；
故选AC．
9．AC
【解析】
【详解】
卢瑟福的α粒子散射实验中发现，大部分α粒子穿过金属箔仍按原方向运动，没有显著偏转，少数偏离了原来的方向，有的偏转超过900，甚至有的被反向弹回，最大偏转角可达180°；
A．大部分α粒子穿过金属箔没有显著偏转，与结论相符，选项A正确；
B．所有α粒子穿过金属箔没有显著偏转，与结论不相符，选项B错误；
C．只有少数α粒子穿过金属箔时发生偏转，最大偏转角可达180°，与结论相符，选项C正确；
D．大部分α粒子穿过金属箔时，发生折射偏向一边，与结论不相符，选项D错误；
故选AC.
10．AD
【解析】
卢瑟福的原子核式结构理论的主要内容：原子的中心有个核，叫原子核；原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外绕核旋转；原子核所带的电荷数等于核外的电子数．
故选AD．
11．BC
【解析】
汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷像枣糕一样镶嵌在原子内，选项A错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一，选项B正确； 玻尔原子理论虽然无法解释较复杂原子的光谱现象，但玻尔提出的原子定态和跃迁的概念是正确的，选项C正确； 原子直径的数量级是10-10m，选项D错误；故选BC.
12．BC
【解析】
试题分析：太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳中存在与这些暗线相对应的元素．
太阳光谱是线状谱，A错误；地球上接收到的太阳光谱中有许多暗线，是因为太阳表面大气层中存在相应的元素，B正确；这些暗线是由于太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时被气体吸收形成的，C正确D错误．
13．爱因斯坦光子说光的本性等
【解析】
【详解】
物理假说，是根据一定的科学事实和科学理论对研究的问题提出假说性的看法或说明，例如光的光子说、光的本性．
14．2×1070.1%
【解析】
【分析】
根据每个脉冲持续的时间和携带的能量求出每个脉冲的功率．分别求出1s内产生的激光能量，从而得出激光器将电能转化为激光能量的效率．
【详解】
每个脉冲的功率；1s内激光产生的能量，消耗的电能，则效率．
15．0.123
【解析】
【详解】
根据动能定理可得，由于，所以德布罗意波长为．
16．（1）；（2）；（3）
【解析】
（1）原子的能级为，，使氢原子电离需要的最小能量；
（2）从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为：，再根据得：；
（3）从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为：,根据光电效应方程：,则．
17．(1) 6.63×10-37m ；v=h/λm=3.3×10-28 （2）
【解析】
【详解】
（1）由公式可知子弹的德布罗意波的波长为：；
根据代入数据可得；
（2）根据公式可得；