第四章 3 原子的核式结构模型-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

第四章原子结构和波粒二象性。 3.原子的核式结构模型 基础练)习 I知识点Iα粒子散射实验装置及现象。 知识点2α粒子轨迹的分析 1.(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事做：2.（多选）在图中画 粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和 出了a粒子散射 显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四 实验中的一些曲 a粒子 d○ 个位置时，观察到的现象，下述说法正确 线，这些曲线中可 金原子核 的是( 能是α粒子的径迹 第2题图 金箔 荧光屏 的是() 放射源 显微镜 A.a B.b C.e D.d D B 知识点3原子的核式结构模型 第1题图 A.放在A位置时，相同时间内观察到屏 3.(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要 上的闪光次数最多 内容有（) B.放在B位置时，相同时间内观察到屏 A.原子的中心区域，叫作原子核 上的闪光次数只比A位置稍少些 B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中 C.放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 C.原子的全部正电荷和几乎全部质量都 D.放在D位置时，屏上仍能观察到一些 集中在原子核里 闪光，但次数极少 D.带负电的电子在核外绕着核旋转 提升练 4.在α粒子散射实验中，使少数α粒子发 α粒子跟电子碰撞，这是因为() 生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子 A.电子体积非常小，以至于α粒子碰不 的() 到它 A.万有引力 B.库仑力 B.电子质量远比Q粒子的质量小，所以 C.磁场力 D.核力 它对α粒子运动的影响极其微小 5.在α粒子散射实验中，我们并没有考虑到： C.粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消 练 51 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） D.电子在核外均匀分布，所以粒子受 间绕着核旋转。设某一次实验，有一初速 到电子作用的合外力为0 度为vo的α粒子正对着金箔中某一金原 6.(多选)关于原子结构理论与粒子散射 子核Q运动，结果被反向弹回。已知在点 实验的关系，下列说法正确的是() 电荷Q的电场中，粒子在距离Q为r的 A.Q粒子穿过原子时，只有少数粒子发生 点的电势能E,=kQ,k=9.0xI0NmC, 大角度偏转的原因是原子核很小，α 粒子接近原子核的机会很小 金的原子序数为79，a粒子质量m=6.64× B.使α粒子发生大角度偏转的原因是α 10-7kg,a粒子初速度vo=1.6×10?ms, 电子电荷量e=1.6×10-9C。 粒子穿过原子时，原子内部两侧的正 (I)若该粒子距离这个金核r1时，其 电荷对α粒子的斥力不相等 C.卢瑟福的粒子散射实验是为了验证 速度为1，加速度为a1,则在距离 核式结构理论的正确性 这个金核r2时，其速度v2、加速度 D.卢瑟福依据Q粒子散射实验的现象提 2各为多少？ (2)请估算出金原子核的直径d。 出了原子的核式结构理论 7.在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原 子核可以看作静止不动，下列各图画出的 是其中两个粒子经历金箔散射过程的径 迹，其中正确的是() 才、 A *8.1909一1911年，英国物理学家卢瑟福与 其合作者做了用α粒子轰击固定金箔的 实验，发现绝大多数α粒子穿过金箔后 仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发 生了较大的偏转，并且还有极少数α粒 子偏转角度超过了90°，有的甚至被弹 回，偏转角几乎达到180°，这就是粒 子散射实验。为了解释这个结果，卢瑟福： 在1911年提出了原子的核式结构学说： 在原子的中心有一个很小的核，叫作原子 核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都 集中在原子核上，带负电的电子在核外空 52)练8.B【解析】解决本题的关键是知道黑体辐射的强 度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着 温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向 移动。根据黑体辐射的实验规律：随温度升高，各种波 长的辐射强度都有增加，故图线不会有交点，C、D错 误；另一方面，辐射强度的极大值会向波长较短方向移 动，A错误，B正确。 9.C【解析】每个光子的能量E=hv=h%,激光器在 每分钟发出的能量W=60P,故激光器每分钟发出的光子 数为n=”-60P_60P入。C正确。 Eh 10.(1)1.26×106个(2)7.9×10-7s,2.4×102m 【解析】(1)设每秒到达感光胶片的光能量为E, 对于入-500nm的光子能量为E=-h分，因此每秒达到感 光胶片的光子数为=会，代入数据得m1,26x10个。 (2)光子是依次到达感光胶片的，光束中相邻两光 子到达感光胶片的时间间隔为△1=1=7.9xI0s,相邻 两光子间的平均距离为s=c△t=2.4x102m。 >"2.光电效应 基础练习 1.C【解析】对于任何一种金属都存在一个极限频 率，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效 应，波长大的光频率小，所以入射光的波长必须小于这 个极限频率对应的波长，才能产生光电效应，故A错 误；金属电子的逸出功与自身材料有关，与入射光的频 率没有关系，故B错误；发生光电效应时，当入射光的 强度越大，光电流的强度越强，C正确：由于不可见光 的频率有比可见光大，也有比可见光小的，由光电效应 方程E=h-W逸出可知，产生光电子的最大初动能比可见 光产生的最大初动能可能大，也可能小，D错误。 2.B【解析】每个电子吸收一个光子，只有当入射光的 能量大于逸出功，才会有电子飞出，故A错误；锌板在弧光 灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带 正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电，故B正确，C 错误；是否有光电子飞出，与照射光的强度无关，故D错误。 3.B【解折】根据e:乃m知，甲、乙的漫止电压 相等，则光电子的最大初动能相等，丙的遏止电压最大 所以丙光对应的光电子最大初动能最大，根据光电效应 方程Em=hw-Wo知，甲、乙的频率相等，丙的频率最大， 由公式=C可知，丙的波长最小，甲、乙波长相等，由 公式=可知，丙光的动量最大，甲、乙动量相等，同 参考答案与解析。 一金属，截止频率是相同的 4.散射光子的频率要变小，因为波长变大，由c= 可知频率变小。【解析】光子与电子碰撞后电子被反 弹，开始电子静止，动量为0，碰撞后电子动量不为0， 对电子与光子构成的系统，根据动量守恒定律可知碰撞 后光子的动量减小，面光子的动量为=冬，因此碰撞 后光子的波长要变长，又根据C=入v可知，波长变长，而 光速不变，因此光子的频率要变小。 提升练习 5.D【解析】光电管所加的电压，使光电子到达阳 极，则电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，若 将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变， 故A错误；若用红外线照射阴极K时，因红外线的频 率小于黄色光，因此可能不发生光电效应，也可能会发 生光电效应，电流表不一定没有电流通过，故B错误： 若用强度更弱的黄光照射阴极K时，能发生光电效应， 有光子飞出，但光强变弱使得飞出的光子数目减小，电 流表读数减小，故C错误；紫外线的频率大于黄色光的 频率，根据光电效应方程E=hv-W。可知，v用一束紫外 线照射阴极K时，出射光电子的最大初动能一定变大， 与光的强弱无关，故D正确。 6.A【解析】由光电效应方程Emhv-W。可知直线 的斜率表示普朗克常量，所以两条直线平行，C、D错 误；直线与横坐标的交点为金属的极限频率，根据两种 材料的逸出功可知A正确。 7.BD【解析】根据光电效应方程Em=hv-W,对照 图像可知，该金属的逸出功W=ho,由于eU=Ea,所以 遏止电压U=hv_h,当人射光的频率大于极限颜率w ee 时，遏止电压与入射光的频率呈线性关系，故A错误， B正确；因为=心-心，知图线的斜率等于冬，故 C错误；从图上可知，逸出功W=o,根据光电效应方 程，Em=hv-hvo可知，人射光的频率为3wo时，产生的 光电子的最大初动能为2o,故D正确。 8C【解折】对甲：eU-fv-加：对乙：e:多 E-hv-v:vn=号：联立可得v=:所以 v乙 2 专故ABD特，C正。 2 m3.原子的核式结构模型 基础练习 1.AD【解析】α粒子散射实验的结果是，绝大多数 α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，少数α 粒子发生了较大偏转，极少数α粒子被反弹回来。因 59 高中物理选择性必修第三册（人教版） 此，荧光屏和放大镜一起分别放在图中的A、B、C、D 四个位置时，在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别 为绝大多数、少数、少数、极少数，故A、D正确。 2.BD【解析】粒子与金原子核均带正电，相互排 斥，故不可能沿轨迹c运动；a轨迹弯曲程度很大，说 明受到的库仑力很大，但α粒子离核较远，故a轨迹不 可能存在而b轨迹正确：d轨迹是α粒子正对金原子核 运动时的情况，故B、D正确。 3.ACD【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验观察到 的现象，提出原子的正电荷和几乎全部质量都集中在一 个体积很小的核上，电子绕这个核运动。所以A、C、 D正确。 提升练习 4.B【解析】电荷之间是库仑力作用，万有引力很 弱，可不计；核力是在核子之间的作用力，故B正确。 5.B【解析】电子质量远比α《粒子的质量小，所以 它对α粒子运动的影响极其微小，故B正确。 6.AD【解析】粒子穿过原子时，只有少数c粒 子发生大角度偏转的原因是原子核很小，α粒子接近原 子核的机会很小，故A正确；造成α粒子散射角度大的 原因，是在原子中极小的区域内存在对α粒子产生库仑 力的正电荷，粒子受到的斥力比较大，故B错误；卢 瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构 理论，C错误，D正确。 7.C【解析】金箔中的原子核与α粒子都带正电， α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，故 A、D错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲 线运动的条件知，曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，B 错误，C正确。 /11 8.(0V1096xn+ (片(2)86x 104m 【解析】(I)由牛顿第二定律知acF,由库仑定律 知，故布台斧，解得a合 忽略金原子内电子产生的电场的影响，由能量守恒 定律得0+7i-00+m, 解得=V20u方m =V2x9.0x10x70x2x96x102xL-L+i 6.64×1027 TI T2 -Vi096x行5. (2)设α粒子从零势能位置以速度v。对准金原子核 运动，能到达离核最近的距离为s,由能量守恒定律得 mi-04, 60 解得s=2k0 mvo _2x9.0x10x79x2x16x10Ym 6.64×10-2×(1.6×107)2 ≈4.3x10-4m。 金原子核的直径d=2s=2x4.3×104m=8.6×1014m, 所以金原子核的直径约为8.6x104m。 "4.氢原子光谱和玻尔的原子模型 基础练习 1.AD【解析】氢光谱是线状谱，是特定的若干分 立值，A正确；稀薄气体发出线状谱，高压气体发生连 续光谱，B、C错误：元素的线状谱是元素特定的光谱， 与所处的化学存在形式无关，故D正确。 2.C【解析】太阳发出的光是连续光谱，当通过温 度相对较低的太阳大气时，部分特定波长的光会被吸 收，形成吸收光谱传播到地球，故C正确。 3.CD【解析】根据光谱理论知，明线光谱与吸收 光谱都能表示元素的特点，都是元素的特征谱线，而同 一元素的线状谱与吸收光谱都是一一对应的，因此C、 D正确。 4.BD【解析】玻尔的原子模型是在核式结构模型 的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故 A错误，B正确；它的成功就在于引人了量子化理论， 缺点是仍保留过多的经典电磁理论，故C错误，D正确。 5.D【解析】因为是从高能级向低能级跃迁，所以 应放出光子，因此可排除B、C；“直接”从一能级跃 迁到另一能级，只对应某一能级差，故只能发出某一频 率的光子，故D正确。 6.AB【解析】电子的轨道半径越小，越靠近原子 核，对应氢原子能量越小，A正确；从高能级向低能级 跃迁过程中电子和原子核之间的库仑引力做正功，电势 能减小，B正确；大量处于=4能级的氢原子跃迁时能 辐射4(4)-6种频率的光，C错误；基态的氢原子若 2 吸收11.2eV光子，能量为(-13.6+11.2)eV=-2.4eV, 则此光子不能被基态的氢原子吸收，氢原子也不能发生 跃迁，D错误。 提升练习 7.ABC【解析】只要被吸收的光子能量大于或等于 n=3状态所需的电离能1.51eV即可，多余能量作为电 离后自由电子的动能，故A、B、C正确。 8.D【解析】氢原子受某种单色光的照射时跃迁到 高能态，因为能放出三种光，说明此时氢原子处在第3 能级，从第3能级跃迁到基态时放出光子的能量为E= 仁、或者E+凭。能使处于基态氢原子跃迁到第3 入1入2 能级的光子能量和第3能级与基态之间能级差相等。故