第4章 原子结构（单元测试）物理鲁科版选择性必修第三册

2025-2026学年高二年级选择性必修第三册物理单元检测卷 第4章 原子结构 （考试时间：90分钟，分值：100分。） 第Ⅰ卷 1、 单项选择题：本题共8个小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.在物理学发展过程中，许多物理学家做出了贡献，他们的科学发现和所采用的科学方法推动了人类社会的进步，以下说法正确的是（　　） A．亚里士多德猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直通过实验进行了验证 B．牛顿根据行星运动的规律，并通过“月—地检验”，得出了万有引力定律 C．卢瑟福通过粒子散射实验，发现原子核是由质子和中子组成 D．爱因斯坦的相对论否定了牛顿力学理论，成功解决了宏观物体的高速运动问题 【答案】B 【详解】A．伽利略猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直通过实验进行了验证，故A错误； B．牛顿根据行星运动的规律，并通过“月—地检验”，得出了万有引力定律，故B正确； C．卢瑟福通过ɑ粒子散射实验，提出原子核式结构学说，故C错误； D．爱因斯坦的相对论只是证明了牛顿力学理论的局限性，成功解决了宏观物体的高速运动问题，并没有否定牛顿力学理论，故D错误。 故选B。 2.卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，打到金箔上，最后在环形荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（　　） A．α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发生了碰撞 B．当α粒子接近金箔中的电子时， 电子对α粒子的吸引力使之发生明显偏转 C．通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为 10⁻¹⁰m D．α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全部的质量 【答案】D 【详解】A．α粒子偏转主要是占原子质量绝大部分的带正电的原子核的斥力造成的，电子的质量很小，α粒子与电子碰撞后对运动轨迹的影响可忽略不计，A错误； B．大角度的偏转不可能是电子造成的，因为电子的质量只有α粒子的 ，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。B错误； C．α粒子散射可以用来估算核半径。对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10-15m，而整个原子半径的数量级是10-10m，两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。C错误； D．占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围。这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转。D正确； 故选D。 3.如图所示为玻尔的氢原子电子轨道示意图。一群处于n＝4能级的原子向低能级跃迁，下列说法中正确的是（　　） A．一共能产生3种不同的光子 B．一共能产生4种不同的光子 C．其中从能级n＝4跃迁到n＝1产生的光子动量最小 D．其中从能级n＝4跃迁到n＝1产生的光子能量最大 【答案】D 【详解】AB．一群处于n＝4能级的原子向低能级跃迁，一共能产生6种不同的光子，AB错误； CD．光子能量与氢原子能级差成正比，由氢原子的能级公式可知，从能级n＝4跃迁到n＝1产生的光子能量最大，因而辐射光子的能量（频率）也最大，对应的波长最小，根据，因此从能级n＝4跃迁到n＝1产生的光子的动量也最大，故 C 错误，D 正确。 故选D。 4.在粒子散射实验中，下列图景正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】B 【详解】AB．当粒子进入原子区域后，离带正电的原子核远的受到的库仑斥力小，运动方向改变小。只有极少数 粒子在穿过时距离正电体很近，受到很强的库仑斥力，发生大角度散射，故A错误，B正确； CD．由库仑定律和原子核式结构模型可知，电子的质量只有粒子的，它对粒子速度的大小和方向的影响的影响，完全可以忽略，粒子偏转主要是带正电的原子核造成的，故CD错误； 故选B。 5.我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。和为氢原子由n=3或n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线（如图甲），图乙为氢原子的能级示意图，则（　　） A．是由n=4能级向n=2能级跃迁产生的 B．用同一双缝干涉装置研究这两种光的干涉现象，的条纹间距大 C．的光子动量大于的光子动量 D．对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 【答案】D 【详解】A．由图可知，的频率小，对应光子的能量小，是由能级向能级跃迁产生的，故A错误； B．的频率小，波长大，干涉条纹间距为，所以用同一双缝干涉装置研究这两种光的干涉现象，的条纹间距大，故B错误； C．光子动量为，因的波长大于的波长，故的光子动量小于的光子动量，故C错误； D．氢原子从基态跃迁到激发态需要能量 对应的光子能量 不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。 故选D。 6.物理学家在微观领域发现了“电子偶素”这一现象．所谓“电子偶素”就是由一个负电子和一个正电子绕它们连线的中点，做匀速圆周运动形成相对稳定的系统．类比玻尔的原子量子化模型可知：两电子做圆周运动的可能轨道半径的取值是不连续的，所以“电子偶素”系统对应的能量状态（能级）也是不连续的．若规定两电子相距无限远时该系统的引力势能为零，则该系统的最低能量值为E（E＜0），称为“电子偶素”的基态，基态对应的电子运动的轨道半径为r．已知正、负电子的质量均为m，电荷量大小均为e，静电力常量为k，普朗克常量为h．则下列说法中正确的是（　　） A．“电子偶素”系统处于基态时，一个电子运动的动能为 B．“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动的动能增大 C．处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最大波长为 D．处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最小频率为 【答案】A 【详解】A、电子运动的轨道半径为r，正、负电子的距离为2r， “电子偶素”系统处于基态时， m 一个电子运动的动能Ekmv2，故A正确； B、“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动的轨道半径增大，动能减小，故B错误； C、根据光子说E＝hν， 处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最小频率应小于，即最大频率为， 最小波长为，故CD错误； 故选A。 7.如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷 B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的 C．不同材料发出的阴极射线的比荷不同 D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等 【答案】A 【详解】A．本实验可通过在金属板D1、D2之间加上磁场或电场，根据阴极射线的偏转以及打在荧光屏上的荧光位置，确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷，故A正确； B．阴极射线是阴极受热后，原子的核外电子受激发而发射出的电子，故B错误； CD．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，故不同材料发出的阴极射线的比荷相同，阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷相差很大，故CD错误。 故选A。 8.如图为氢原子能级，已知从高能级跃迁到第二能级的光子才可能被人眼识别。现有一束光子能量为12.75eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的可见光谱线是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】先确定基态氢原子吸收光子后的能级 基态氢原子能量为 ，吸收能量为 12.75eV的光子后 总能量为 根据氢原子能级公式 解得n=4，即原子跃迁到 第4能级。 下面分析可能的跃迁路径 从n=4跃迁到较低能级时，可能的路径包括 ①直接跃迁到 n=2释放光子能量为 该能量在可见光范围内（1.65eV<2.55eV<3.10eV） ②间接跃迁到 n=2，例如n=4→n=3→n=2，其中 n=3→n=2的光子能量为 该能量在可见光范围内（1.65eV<2.55eV<3.10eV） 最后筛选可见光谱线 n=4→n=2跃迁时，光可见。 n=3→n=2跃迁时，光可见。 其他路径(如n=4→n=1)释放的光子能量超出可见光范围。 综上，可见光谱线共有两条。 故选B。 二、多项选择题：本题共4个小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分。 9.如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷 B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的 C．不同材料发出的阴极射线的比荷相同 D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等 【答案】AC 【详解】A．本实验可通过在金属板D1、D2之间加上磁场或电场，根据阴极射线的偏转以及打在荧光屏上的荧光位置，确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷，故A正确； B．阴极射线是阴极受热后，原子的核外电子受激发而发射出的电子，故B错误； CD．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，故不同材料发出的阴极射线的比荷相同，阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷相差很大，故C正确，D错误。 故选AC。 10.某高校开展氢谱实验，研究团队利用不同能量的电子与光子轰击基态氢原子以观察能级跃迁现象。氢原子能级如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．用光子能量为13.2eV的光照射基态氢原子，光子能被吸收使其跃迁到n=2能级 B．动能为13.2eV的电子轰击氢原子时，原子不可能发生跃迁 C．用光子能量为1.75eV的光照射n=3状态的氢原子时，氢原子电离 D．氢原子越高，电子动能越小，轨道半径越大 【答案】CD 【详解】A．光子能量必须精确等于跃迁能才能被吸收，而 用光子能量为13.2eV的光照射基态氢原子，不会发生吸收跃迁到n=2能级，故A错误； B．因13.2eV大于n=1和n=2之间的能级差10.2eV，则用动能为13.2eV的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到n=2的能级，故B错误； C．n=3到电离的能量为1.51eV，1.75eV足够电离，故C正确； D．玻尔理论指出，能级越高，电子动能越小，轨道半径越大，故D正确。 故选CD。 11.如图所示为粒子散射实验的示意图：放射源发出射线打到金箔上，带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察，图中①②③为其中的三个位置，下列对实验结果的叙述或依据实验结果做出的推理错误的是（　　） A．在位置②接收到的粒子最多 B．在位置①接收到粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内 C．位置②接收到的粒子一定比位置①接收到的粒子所受金原子核斥力的冲量更大 D．若正电荷均匀分布在原子内，则①②③三个位置接收到粒子的比例应相差不多 【答案】ACD 【详解】A．原子的内部是很空阔的，原子核非常小，所以绝大多数α粒子的运动轨迹没有发生偏转，则在位置③接收到的α粒子最多，所以A错误，符合题意； B．在位置①接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内，所以B正确，不符合题意； C．位置②接收到的α粒子一定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更小，因为在位置①α粒子速度反向运动，则动量的变化量更大，所以冲量更大，则C错误，符合题意； D．若正电荷均匀分布在原子内，则α粒子与原子正面撞击，粒子最后反弹，则①②③三个位置接收到α粒子的比例应相差较多，所以D错误，符合题意。 故选ACD。 12.如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法中正确的是（　　） A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点 B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场强度应该先由小到大，再由大到小 【答案】AC 【详解】A、如果偏转线圈中没有电流，不产生磁场，则电子束将沿直线打在荧光屏正中的O点。故A正确。 B、要使电子束打在荧光屏上A点，电子束所受的洛伦兹力方向向上，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该垂直纸面向外。故B错误。 C、要使电子束打在荧光屏上B点，电子束所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该垂直纸面向里。故C正确。 D、要使电子束在荧光屏上的位置由B向A点移动，电子在偏转磁场中运动的半径先增大后减小，则电子在磁场中圆周运动的半径公式r分析得知，偏转磁场强度应该先由大到小，再由小到大。故D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 三、非选择题（本题共6小题，共60分。） 13.（6分）人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想。 （1）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况（图甲），断定阴极射线是 （填“电磁波”或“电子”），进而认为原子是一个球体，提出原子“西瓜模型”或“ 模型”。 （2）1909年，卢瑟福与他的学生进行了α粒子散射实验（图乙），提出了原子核式结构模型。如图是α粒子散射实验的图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近。下列说法不正确的是（　　） A．绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的 B．发生超过大角度偏转的α粒子是极少数的 C．沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小 D．沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大 【答案】（1）电子 枣糕 （2）D 【详解】（1）[1]汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并断定阴极射线是电子。 [2]汤姆孙认为正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，提出原子“西瓜模型”或“枣糕模型”。 （2）[3]A．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，运动轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的，故A正确； B．发生超过大角度偏转的α粒子是极少数的，故B正确； C．根据点电荷电场分布可知，离原子核近的地方电场强度大，故沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小，故C正确； D．α粒子受到斥力作用，沿轨迹2运动的α粒子电场力先做负功，后做正功，电势能先增大后减小，故D错误。 题目选择不正确的，故选D。 14.（8分）(1)下图中螺旋测微器的示数为 ，游标卡尺示数为 。 (2)电子所带的电荷量（元电荷）最先是由密立根通过油滴实验测量出的，图示为该实验装置的示意图，将两块水平放置的金属板、连接到电路中，用一个喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口出来时由于摩擦而带电。在实验中通过调节金属板间的电压，利用显微镜观察，找到悬浮不动的油滴。 实验时观察到某个悬浮不动的油滴直径为，此时金属板、间电压为，两板间距离为，已知油滴密度为，重力加速度为，不计空气浮力，则该油滴带 电（填“正”、“负”），所带的电荷量大小 。（用题目中所给的物理量表示） 【答案】 （ ） 负 【详解】(1)[1]螺旋测微器的固定刻度为1.5mm，可动刻度为 38.0×0.01mm=0.380mm 所以最终读数为 1.5mm+0.380mm=1.880mm [2]游标卡尺精确度为0.02mm，读数 10mm+22×0.02mm=10.44mm=1.044cm (2)[3]由于油滴处于平衡状态，重力竖直向下，电场力与重力等大反向，由于金属板A为正极，电场方向与重力方向相同，故油滴带负电； [4]油滴处于静止状态，有 其中 联立解得 15.（8分）如图所示，氢原子从的某一能级跃迁到的能级，辐射出能量为2.55eV的光子。 (1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？ (2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）氢原子从的某一能级跃迁到的能级，满足 得 所以 基态氢原子要跃迁到的能级，应提供的能量。 （2）辐射跃迁图如图所示 16.（8分）氢原子能级图如图所示，氢原子质量为mH=1.67×10-27kg．设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n=5的能级状态． （1）求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光； （2）若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用表示（h为普朗克常量，为光子频率，c=3×108m/s），忽略氢原子的动能变化，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率．（保留三位有效数字） 【答案】（1）10种；（2）4.17m/s 【详解】（1）氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出 n==10 种不同频率的光。 （2）由题意知氢原子从n=5能级跃迁到n=1能级时，氢原子具有最大反冲速率．氢原子发生跃迁时辐射出的光子能量为 开始时，将原子（含核外电子）和即将辐射出去的光子作为一个系统，由动量守恒定律可得 mHvH-p光=0 光子的动量 氢原子速度为 所以 vH=4.17m/s 17.（14分）人们常常把原子核和它周围的电子比作太阳系或地球和人造卫星。以地球和人造卫星为例，假如我们发射一颗卫星，使它在一定的圆轨道上运动，如果需要可以使这些卫星的能量稍大一些，或者在半径更大一些的轨道上运动。只要技术条件达到，轨道半径可以按照需要任意取值。在这种情况下，我们说，轨道半径是连续的。并非把这个图景缩小就可以看做原子核和它周围电子的运动。在玻尔模型中，以氢原子为例，原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子的轨道半径只能取某些分立的数值，必须满足，n=1，2，3…，其中m、、rn、h分别为电子的质量、电子绕核运动的速度、电子绕核运动的轨道半径、普朗克常数，近似认为原子核静止。当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的稳定状态，在这些稳定状态中，原子的能量是不同的。所谓原子的能量是指电子的动能和体系的势能之和，取无穷远处为零势能面，体系在轨道半径rn上具有的势能为，k为静电力常数。这些量子化的能量值叫做能级。 (1)根据以上信息和所学知识，求解： ①氢原子的第n（n=1，2，3…）轨道半径rn的表达式； ②氢原子的第n（n=1，2，3…）能级En的表达式； (2)根据题意和（1）的结论求解： ①电子从n+1轨道跃迁到n轨道放出的光子的频率的表达式； ②由以上表达式证明：当时该频率等于电子在第n轨道上绕核运动的频率。 【答案】(1)，n=1，2，3…；，n=1，2，3… (2)，n=1，2，3…；见解析 【详解】（1）对于氢原子，库仑力提供电子绕核运动的向心力，根据牛顿运动定律得 根据玻尔的量子化条件, n=1，2，3… 联立得，，n=1，2，3… 选取无穷远处为零势能面，则得 代入数据得，n=1，2，3… （2）根据玻尔理论，当原子从较高能量状态向较低能量状态跃迁时，发射一个光子，其频率为 得 代入数据得，n=1，2，3… 由上式，当时，，，则频率表达式为 电子在第条轨道上转动得频率 将、的表达式代入得 满足当时该频率等于电子在第n轨道上绕核运动的频率。 18.(16分)1897年，物理学家J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流并测出了这种粒子的比荷，一种测定电子比荷的实验装置如图所示，真空玻璃管内，阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成细细的一束电子流，沿图示方向进入两极CD间的区域。若两极板CD间无电压，电子将打在荧光屏上的O点；若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点再回到O。已知极板的长度l＝5.00cm，CD间的距离d＝1.50cm，极板区的中心点M到荧光屏中点O的距离为L＝12.50cm，U＝200V，B＝6.3×10﹣4T，P点到O点的距离y＝3.0cm。试求： （1）极板间磁场方向； （2）电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后的速度；（保留3位有效数字） （3）电子的比荷。（保留两位有效数字） 【答案】（1）垂直纸面向外（2）2.12×107m/s（3）1.6×1011C/kg 【详解】（1）电子在CD间电场和磁场同时存在时做匀速直线运动，受到的电场力和洛伦兹力二力平衡，电场力竖直向下，则洛伦兹力方向竖直向上，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外。 （2）当电子在CD间受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，光点重新回到荧光屏的中心O点。 设电子的速度为，则有：evB＝eE 得v E 联立解得：v≈2.12×107m/s （3）当极板CD间仅有偏转电场时，电子以速度v进入电场后做类平抛运动，在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动 加速度为：a 电子在水平方向上做匀速直线运动，在电场内的运动时间为：t1 电子离开电场时，竖直向下偏转的距离为：y1 联立解得y1 电子离开电场时竖直向下的分速度大小为：vy＝at1 电子离开电场后做匀速直线运动，设经t2时间到达荧光屏，则：t2 在t2时间内电子向向偏转的距离为：y2＝vyt2 电子向下的总偏转距离为：y＝y1+y2 联立解得1.6×1011C/kg 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修第三册物理单元检测卷 第4章 原子结构 （考试时间：90分钟，分值：100分。） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如 需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写 在本试卷上无效。 第Ⅰ卷 1、 单项选择题：本题共8个小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.在物理学发展过程中，许多物理学家做出了贡献，他们的科学发现和所采用的科学方法推动了人类社会的进步，以下说法正确的是（　　） A．亚里士多德猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直通过实验进行了验证 B．牛顿根据行星运动的规律，并通过“月—地检验”，得出了万有引力定律 C．卢瑟福通过粒子散射实验，发现原子核是由质子和中子组成 D．爱因斯坦的相对论否定了牛顿力学理论，成功解决了宏观物体的高速运动问题 2.卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，打到金箔上，最后在环形荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（　　） A．α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发生了碰撞 B．当α粒子接近金箔中的电子时， 电子对α粒子的吸引力使之发生明显偏转 C．通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为 10⁻¹⁰m D．α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全部的质量 3.如图所示为玻尔的氢原子电子轨道示意图。一群处于n＝4能级的原子向低能级跃迁，下列说法中正确的是（　　） A．一共能产生3种不同的光子 B．一共能产生4种不同的光子 C．其中从能级n＝4跃迁到n＝1产生的光子动量最小 D．其中从能级n＝4跃迁到n＝1产生的光子能量最大 4.在粒子散射实验中，下列图景正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   5.我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。和为氢原子由n=3或n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线（如图甲），图乙为氢原子的能级示意图，则（　　） A．是由n=4能级向n=2能级跃迁产生的 B．用同一双缝干涉装置研究这两种光的干涉现象，的条纹间距大 C．的光子动量大于的光子动量 D．对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 6.物理学家在微观领域发现了“电子偶素”这一现象．所谓“电子偶素”就是由一个负电子和一个正电子绕它们连线的中点，做匀速圆周运动形成相对稳定的系统．类比玻尔的原子量子化模型可知：两电子做圆周运动的可能轨道半径的取值是不连续的，所以“电子偶素”系统对应的能量状态（能级）也是不连续的．若规定两电子相距无限远时该系统的引力势能为零，则该系统的最低能量值为E（E＜0），称为“电子偶素”的基态，基态对应的电子运动的轨道半径为r．已知正、负电子的质量均为m，电荷量大小均为e，静电力常量为k，普朗克常量为h．则下列说法中正确的是（　　） A．“电子偶素”系统处于基态时，一个电子运动的动能为 B．“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动的动能增大 C．处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最大波长为 D．处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最小频率为 7.如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷 B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的 C．不同材料发出的阴极射线的比荷不同 D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等 8.如图为氢原子能级，已知从高能级跃迁到第二能级的光子才可能被人眼识别。现有一束光子能量为12.75eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的可见光谱线是（　　） A． B． C． D． 二、多项选择题：本题共4个小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分。 9.如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷 B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的 C．不同材料发出的阴极射线的比荷相同 D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等 10.某高校开展氢谱实验，研究团队利用不同能量的电子与光子轰击基态氢原子以观察能级跃迁现象。氢原子能级如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．用光子能量为13.2eV的光照射基态氢原子，光子能被吸收使其跃迁到n=2能级 B．动能为13.2eV的电子轰击氢原子时，原子不可能发生跃迁 C．用光子能量为1.75eV的光照射n=3状态的氢原子时，氢原子电离 D．氢原子越高，电子动能越小，轨道半径越大 11.如图所示为粒子散射实验的示意图：放射源发出射线打到金箔上，带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察，图中①②③为其中的三个位置，下列对实验结果的叙述或依据实验结果做出的推理错误的是（　　） A．在位置②接收到的粒子最多 B．在位置①接收到粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内 C．位置②接收到的粒子一定比位置①接收到的粒子所受金原子核斥力的冲量更大 D．若正电荷均匀分布在原子内，则①②③三个位置接收到粒子的比例应相差不多 12.如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法中正确的是（　　） A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点 B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场强度应该先由小到大，再由大到小 第Ⅱ卷 三、非选择题（本题共6小题，共60分。） 13.（6分）人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想。 （1）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况（图甲），断定阴极射线是 （填“电磁波”或“电子”），进而认为原子是一个球体，提出原子“西瓜模型”或“ 模型”。 （2）1909年，卢瑟福与他的学生进行了α粒子散射实验（图乙），提出了原子核式结构模型。如图是α粒子散射实验的图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近。下列说法不正确的是（　　） A．绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的 B．发生超过大角度偏转的α粒子是极少数的 C．沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小 D．沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大 14.（8分）(1)下图中螺旋测微器的示数为 ，游标卡尺示数为 。 (2)电子所带的电荷量（元电荷）最先是由密立根通过油滴实验测量出的，图示为该实验装置的示意图，将两块水平放置的金属板、连接到电路中，用一个喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口出来时由于摩擦而带电。在实验中通过调节金属板间的电压，利用显微镜观察，找到悬浮不动的油滴。 实验时观察到某个悬浮不动的油滴直径为，此时金属板、间电压为，两板间距离为，已知油滴密度为，重力加速度为，不计空气浮力，则该油滴带 电（填“正”、“负”），所带的电荷量大小 。（用题目中所给的物理量表示） 15.（8分）如图所示，氢原子从的某一能级跃迁到的能级，辐射出能量为2.55eV的光子。 (1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？ (2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。 16.（8分）氢原子能级图如图所示，氢原子质量为mH=1.67×10-27kg．设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n=5的能级状态． （1）求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光； （2）若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用表示（h为普朗克常量，为光子频率，c=3×108m/s），忽略氢原子的动能变化，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率．（保留三位有效数字） 17.（14分）人们常常把原子核和它周围的电子比作太阳系或地球和人造卫星。以地球和人造卫星为例，假如我们发射一颗卫星，使它在一定的圆轨道上运动，如果需要可以使这些卫星的能量稍大一些，或者在半径更大一些的轨道上运动。只要技术条件达到，轨道半径可以按照需要任意取值。在这种情况下，我们说，轨道半径是连续的。并非把这个图景缩小就可以看做原子核和它周围电子的运动。在玻尔模型中，以氢原子为例，原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子的轨道半径只能取某些分立的数值，必须满足，n=1，2，3…，其中m、、rn、h分别为电子的质量、电子绕核运动的速度、电子绕核运动的轨道半径、普朗克常数，近似认为原子核静止。当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的稳定状态，在这些稳定状态中，原子的能量是不同的。所谓原子的能量是指电子的动能和体系的势能之和，取无穷远处为零势能面，体系在轨道半径rn上具有的势能为，k为静电力常数。这些量子化的能量值叫做能级。 (1)根据以上信息和所学知识，求解： ①氢原子的第n（n=1，2，3…）轨道半径rn的表达式； ②氢原子的第n（n=1，2，3…）能级En的表达式； (2)根据题意和（1）的结论求解： ①电子从n+1轨道跃迁到n轨道放出的光子的频率的表达式； ②由以上表达式证明：当时该频率等于电子在第n轨道上绕核运动的频率。 18.(16分)1897年，物理学家J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流并测出了这种粒子的比荷，一种测定电子比荷的实验装置如图所示，真空玻璃管内，阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成细细的一束电子流，沿图示方向进入两极CD间的区域。若两极板CD间无电压，电子将打在荧光屏上的O点；若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点再回到O。已知极板的长度l＝5.00cm，CD间的距离d＝1.50cm，极板区的中心点M到荧光屏中点O的距离为L＝12.50cm，U＝200V，B＝6.3×10﹣4T，P点到O点的距离y＝3.0cm。试求： （1）极板间磁场方向； （2）电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后的速度；（保留3位有效数字） （3）电子的比荷。（保留两位有效数字） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $