沪科教版·物理高三下册《第5章原子世界探秘》练习题

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本单元考点（5 个）

电子的发现α粒子散射实验与核式结构模型玻尔的原子模型氢原子能级与光子的发射和吸收原子光谱及其应用

本单元练习题（18 题）

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1. 研究者在抽成低压气体的放电管中观察阴极射线：射线在电场中偏向正极；更换阴极材料后，测得射线粒子的荷质比仍相同。由这两项结果可得出的最恰当结论是（）A. 阴极射线是带正电的粒子流，且粒子由气体提供 B. 阴极射线是带负电的粒子流，且这些粒子是不同原子共有的组成部分 C. 阴极射线是电磁波，且其性质由阴极材料决定 D. 阴极射线是中性粒子流，偏转由放电管内气体造成

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2. 氢原子的能级为 Eₙ=−13.6/n² eV。一个处于 n=2 能级的氢原子吸收能量为 2.856 eV 的光子后跃迁到某激发态，随后按 n=5→n=4→n=1 的顺序连续发射两个光子。第二个光子的能量为 ___ eV。

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3. 科研人员对某恒星发来的光进行光谱分析，发现其光谱中缺少几种特定频率的暗线。下列说法正确的是（　　）。A. 该光谱是连续谱，可直接用于鉴别恒星的元素组成 B. 这些暗线是恒星大气中某些原子吸收特定频率光形成的，属于吸收光谱，可与已知元素的谱线比对来鉴定元素 C. 暗线的出现说明恒星内部不含这些元素 D. 原子光谱与原子结构无关，无法用于研究物质成分

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4. 汤姆孙在研究阴极射线时，让射线先后通过相互正交的匀强电场和磁场区域，调节到射线不偏转，此时电场强度 E=2×10⁴ V/m，磁感应强度 B=5×10⁻⁴ T。随后撤去电场，保持磁场不变，射线在磁场中做半径 R=0.04 m 的圆周运动。由此可知，该射线粒子的速度大小为___m/s，荷质比 q/m=___C/kg（结果均保留两位有效数字）。

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5. 在α粒子散射实验中，测得约有1/20000的α粒子偏转角超过90°。卢瑟福据此估算：若把原子看作直径为10⁻¹⁰ m的球体，则原子核直径的数量级约为10⁻¹⁵ m。若改用另一批能量相同的α粒子重复实验，发现超过90°偏转的α粒子比例明显增大，下列解释合理的是：A. 原子核带的电荷量变大了 B. 原子核的体积变大了 C. α粒子与电子的碰撞次数增多了 D. 原子内部正电荷均匀分布起来了

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6. 实验室获得某未知气体的线状光谱，并与已知元素的光谱进行比较。下列做法正确的是（）。A. 根据谱线的颜色是否相同判断元素种类 B. 根据谱线的位置特征判断气体中含有哪些元素 C. 根据谱线条数直接判断气体的温度 D. 根据谱线的明暗直接判断气体中原子的质量

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7. 某实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后方向几乎不变，少数发生明显偏转，极少数发生大角度偏转。下列哪项是与这些现象相符的核式结构模型判断？A. 原子内部绝大部分空间较空，正电荷和几乎全部质量集中在很小的原子核内 B. 原子的正电荷均匀分布在整个原子内，电子集中在原子中心 C. 原子核占据原子的大部分空间，电子分布在核内 D. 原子内部正电荷均匀分布，α粒子的大角度偏转由电子引起

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8. 按玻尔原子模型，原子中的电子在定态轨道上运动时不向外辐射电磁波；电子从能量较高的定态跃迁到能量较低的定态时，原子将___。

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9. 氢原子的能级满足 Eₙ = −13.6/n² eV。处于基态的氢原子吸收能量为12.09 eV的光子后跃迁到某一激发态，随后发射一个光子并跃迁到 n=2。该发射光子的能量为___ eV。

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10. 某氢原子处于基态，能级E₁=-13.6 eV。已知E₂=-3.4 eV，E₃=-1.51 eV，E₄=-0.85 eV，普朗克常量h=6.63×10⁻³⁴ J·s，真空中光速c=3×10⁸ m/s，电子电荷量e=1.6×10⁻¹⁹ C。现用光子照射，使该氢原子恰好跃迁到n=4的激发态，则吸收的光子能量为___ eV；随后该原子向低能级跃迁，当电子从n=3跃迁到n=2时，辐射光子的波长为___ m（结果保留三位有效数字）；大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可辐射出___种不同频率的光子。

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11. 关于玻尔原子模型中的定态，下列说法正确的是（）。A. 电子可处于任意能量的轨道上 B. 电子在定态轨道上运动时原子能量连续变化 C. 原子只能处于能量取特定值的定态 D. 电子在定态轨道上运动时必定向外辐射电磁波

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12. 在α粒子散射实验中，观察到极少数α粒子发生超过90°的大角度偏转，个别甚至被反弹回来。下列分析正确的是：A. α粒子大角度偏转主要是它与电子碰撞导致的，说明电子质量较大；B. 大角度偏转表明原子中的正电荷与绝大部分质量集中在一个很小的核内，且原子内大部分空间是空的；C. 大角度偏转表明原子的正电荷均匀分布在整个原子体积中，对α粒子产生持续的排斥力；D. 实验说明汤姆孙的枣糕模型完全错误，但无法确定原子核带正电。

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13. 光谱分析是鉴定物质成分的重要方法。下列关于原子光谱及其应用的说法中，正确的是（　　）。A. 各种原子的发射光谱都是连续谱，故可用连续谱鉴别元素 B. 吸收光谱中的暗线与该元素发射光谱的明线位置对应，故可通过暗线鉴别元素 C. 太阳光谱是线状谱，说明太阳内部只含氢元素 D. 用光谱分析鉴别物质时，只需比较谱线数量的多少即可确定元素种类

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14. 玻尔原子模型指出：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，辐射（或吸收）一定频率的光子，光子能量等于两定态能量之差，即 hν=Em−En。氢原子的基态能量最低，电子绕核运动的轨道半径也最小。请回答：电子处于基态时，原子能量处于最___（填“高”或“低”）状态；若氢原子从 n=3 的定态跃迁到 n=2 的定态，原子将___（填“辐射”或“吸收”）光子。

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15. 研究者将不同金属制成的阴极分别装入放电管，发现所得阴极射线均带负电，且其荷质比相同。依据这些结果，可填：阴极射线是由不同金属共有的带负电粒子组成，这种粒子称为___。

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16. 阴极射线在电场中偏向正极。由此可判断，阴极射线所带电荷的性质是___。

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17. 汤姆孙在研究阴极射线时，让射线分别通过电场和磁场。他发现：射线在电场中向带正电的极板偏转；用不同材料做阴极，测得粒子荷质比均约为同一值；且该荷质比远大于氢离子的荷质比。综合上述事实可知：阴极射线粒子带___电，它是各类原子中共有的基本粒子，被称为___；由于其荷质比远大于氢离子，可推断其质量___（选填“远大于”或“远小于”）氢原子质量。

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18. 某实验室用同一台光谱仪记录四种纯气体的发射光谱，已知甲的谱线位置为 410 nm、434 nm，乙为 434 nm、486 nm，丙为 410 nm、486 nm，丁为 410 nm、434 nm、486 nm。待测纯气体的发射光谱恰有三条谱线，位置分别为 410 nm、434 nm、486 nm。下列判断正确的是（　　）A. 待测气体是甲，谱线条数相同即可判定 B. 待测气体是乙，谱线颜色相同即可判定 C. 待测气体是丙，谱线间距相同即可判定 D. 待测气体是丁，可利用原子发射光谱鉴别元素

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