α粒子的散射实验

【解析】α 粒子散射实验发现了原子内存在一个集 中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟 福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C对， A、B错．玻尔发现了电子轨道量子化，D错．
5.(2010•银川高三二模)已知金属钙的逸出功为2.7eV， 氢原子的能级图如图1416所示，一群氢原子处于 量子数n=4能级状态，则( ) AC A．氢原子可能辐射6种频率的光子 B．氢原子可能辐射5种频率的光子 C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
【解析】能级差越大，则辐射出光子的频率越高， 波长越短，A正确．而电磁波在同一种介质中传播 速度都相同，B错．不同能级，核外电子出现的概 率不同，C错．原子的跃迁而非原子核，D错．
4.(2011• 东北模拟 ) 卢瑟福和他的助手做 α 粒子轰击 金箔实验，获得了重要发现．关于 α 粒子散射实验 的结果，下列说法正确的是( C ) 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．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集 中在一个很小的核里 D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
【解析】γ射线的产生机理是原子核受激发，是原子核 变化才产生的， A 错；根据跃迁规律可知高能级向低 能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从 n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出的光子能量小 于a光子的能量，不可能为紫外线，B错；根据跃迁规 律可知从 n=4 向 n=2 跃迁时辐射光子的能量大于从 n=3 向n=2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量 大于 b ，又根据光子能量 E=hν 可得 a 光子的频率大于 b ， 则 a 的折射率大于 b ，又 v=c/n 可得在水中传播时， a 光 较 b 光的速度小， C 对；欲使在 n=2 的能级的氢原子发 生电离，吸收的能量一定不小于3.4eV，D错．
第1节
原子结构
考点1：电子的发现 【例 1】一种测定电子比荷的实验装置如图 1413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，形成一细束电子流，以平行 于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域， 若两极板 C 、 D 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 向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁
图1417
【解析】由图可知， b 光折射率大，频率高，光子 能量大，只有A符合要求．
题型二：能级之间跃迁
【例 5】氢原子能级的示意图如图 1414 所示，大 量氢原子从 n=4 的能级向 n=2 的能级跃迁时辐射出 可见光a，从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出 可见光b，则( )
图1414
A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ 射线 B．氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射 出紫外线 C．在水中传播时，a光较b光的速度小 D ．氢原子在 n=2 的能级时可吸收任意频率的光而 发生电离 答案：C
2.(2011•全国) 已知氢原子的基态能量为 E1，激发态 能量 En=E1/n2 ，其中 n=2,3 ， … ，用 h 表示普朗克常 量， c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发 态电离的光子的最大波长为( C )
4hc A． 3E1 4hc C． E1
2hc B． E1 9hc D． E1
地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或 等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子激 发．故正确选项为A、C、D. 答案：ACD 点评：要注意，用 11eV的光子照射和用 11eV 的电子 碰撞其结果是不同的，因为用 11eV 的电子碰撞后其 动能可能部分地被原子吸收，吸收的能量刚好等于 基态与某个激发态能级之差，就可使氢原子激发．
题型一： α粒子的散射实验 【例 4】英国物理学家卢瑟福用 α 粒子轰击金箔， 发现了α粒子的散射现象．下图中，O表示金原子 核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核 附近的α粒子的运动轨迹的图是( )
【解析】α 粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥 力的作用，离核越近，斥力越大，偏转越明显．当 正好击中原子核时由于 α 粒子质量较小而反弹．所 以BCD选项正确． 答案： BCD 点评：对 α粒子散射实验的理解易错点主要表现为 对关键词理解不够；对 α 粒子偏转的原因理解不透 导致错误．
考点3：玻尔理论、能级 【例3】欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可 行的是( ) A．用10.2eV的光子照射 B．用11eV的光子照射 C．用14eV的光子照射 D．用11eV的电子碰撞
【解析】氢原子只能吸收能量刚好等于两能级之 差的光子．由氢原子能级关系不难算出，10.2eV刚 好为氢原子 n=1 和 n=2 的两能级之差，而 11eV 则不 是氢原子基态和任一激发态的能级之差，故选项A 正确，B错．对14eV的光子，其能量大于氢原子电 离能，足可使氢原子电离，不受氢原子能级间跃 迁条件限制，由能的转化和守恒定律不难知道， 氢原子吸收 14eV 的光子电离后产生的自由电子仍 具有 0.4eV 的动能，故选项 C 正确．另外，用电子 去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分
qUl 在竖直方向的速度为v y a y t mdv0 电子飞出到达P点时，在竖直方向经过的距离为 l qUl ( L ) 2 y2 v y t 2 mdv0 q 11 y y1 y2，解得： 1.61 10 C / kg m
考点2：原子的核式结构 【例2】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有极少数α粒 子发生大角度偏转，其原因是( ) A ．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小 的核上 B．正电荷在原子中是均匀分布的 C．原子中存在着带负电的电子 D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O.已知极 板的长度 l=5.00cm ， C 、 D 间的距离 d=1.50cm ，极 板区的中点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， 试求电子的比荷．
图1413
【解析】当CD间既有电场又有磁场时，由电子做 直线运动可知，电子所受的电场力与磁场力大小 相等．设电子经电场加速后的速度为v0 . qU U qv0 B ，则v0 2.12 107 m / s d Bd 当只有电场，到达极板右边缘时，电子在竖直 方向飞行的距离为 1 2 qUl 2 y1 a y t 2 2 2mdv0
图1416
【解析】一群氢原子处于量子数为n的激发态时， n(n 1) 可辐射的光谱线的条数为N ，故A对， 2 B错；这6种频率的光子有3种能量大于2.7eV， C对，D错．
6.(2010•黄冈模拟)氢原子发出a、b两种频率的光， 经三棱镜折射后的光路如图1417所示，若a光是由 能级n=3向n=1跃迁时发出的，则b光可能是( A ) A．从能级n=5向n=1跃迁时发出的 B．从能级n=3向n=1跃迁时发出的 C．从能级n=5向n=2跃迁时发出的 D．从能级n=3向n=2跃迁时发出的
【解析】由题意“极少数 α 粒子发生大角度偏转”， 说明．粒子受到很大的库仑斥力，“极少数”意味 着 α 粒子接近核的机会很小，说明原子的正电荷和 绝大部分质量集中在一个很小的核上． 答案：A
点评：核式结构模型对α粒子散射实验的解释． (1)因为原子核很小，原子的大部分空间是空的， 大部分 α 粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力 很小，运动几乎不受影响，因而，大部分α 粒子穿 过金箔后，运动方向几乎不改变． (2)只有少数α粒子从原子核附近飞过，受到原 子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转．
1.(2011• 上海 ) 卢瑟福利用 α 粒子轰击金箔的实验研 究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( D )
【解析】本题考查 α粒子散射实验和学生对模型的 掌握能力．实验结果表明，绝大多数 α 粒子穿过金 箔后仍沿原来的方向前进，但有少数 α 粒子发生了 较大的偏转，并有极少数 α 粒子的偏转超过 90°， 有的甚至几乎达到180°而被反弹回来．
1 【解析】第一激发态的氢原子能量E2 E1，根据 4 1 c 公式可知电离时满足 E1 h ，得C对，A、B、 4 D错．
3.(2012· 四川 ) 如图 1515 为氢原子能级示意图的 一部分，2012· 四川 ) 如图 1515 为氢原子能级示意图的 一部分，则氢原子( A ) A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁 到n＝2能级辐射出电磁波的波长长 B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁 到n＝4能级辐射出电磁波的速度大 C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率 是一样的 D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外 放出能量