原子核的组成

一、单选题：本大题共18小题，从第1小题到第3小题每题3分小计9分；

从第4小题到第18小题每题4分小计60分；共计69分。

1、根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后

[]

A．原子的能量增加，电子的动能减少

B．原子的能量增加，电子的动能增加

C．原子的能量减少，电子的动能减少

D．原子的能量减少，电子的动能增加

2、如图所示，是原子核人工转变实验装置示意图，A是α粒子源，F是铝箔，

S为荧光屏．在容器中充入氮气后屏S上出现闪光，该闪光是由于

[]

A．α粒子射到屏上产生的

B．α粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的

C．α粒子从F上打出的某种粒子射到屏上产生的

D．粒子源中放出的γ射线射到屏上产生的

3、氢原子光谱在可见光部分有4条光谱线．一条红色，一条蓝色，两条紫色，

它们分别是从n=3、4、5、6能级向n=2的能级跃迁产生的，则

[]

A．色光谱线是氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁产生的．

B．蓝色光谱线是氢原子从n=6或n=5能级向n=2能级跃迁产生的．

C．从n=6能级向n=1能级跃迁将产生紫外光．

D．若原子从n=6向n=2能级跃迁所产生的辐射不能使金属产生光电效应，则原

子从n=6向n=3能级跃迁所产生的辐射可能使金属产生光电效应．

4、根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是

[]

A．原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内

B．原子中的质量均匀分布在整个原子范围内

C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内

D．原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内

5、图为粒子轰击金原子核发生散射现象的实验中，一同学绘制的四个粒

子的轨迹示意图，其中绘制基本正确的是

[]

A．①、②、④粒子的径迹B．①、②、③粒子的径迹

C．②、③、④粒子的径迹D．①、③、④粒子的径迹

6、两个同位素原子核符号分别为Y，那么正确的是

[]

A．M=NB．A=B

C．M-A=N-BD．M-N=A-B

7、目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成，

u夸克带电量为，d夸克带电量为，e为元电荷，则：

[]

A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成

B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成

C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成

D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成

8、卢瑟福做α粒子散射实验时用的“靶”是金箔，这是由于金是延展性最好

的金属，薄的金箔可以做到只有几十纳米厚．例如某金箔的厚度是

80nm(1nm=10-9m)，并认为其中的金原子是紧密排列的，那么α粒子在穿过这金箔

的过程中，需要穿过的金原子数最接近下面的哪一个？

[]

A．2000B．200

C．20D．2

9、粒子散射实验：用粒子轰击金箔，实验中发现粒子

[]

A．全部穿过或发生很小的偏转

B．绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回

C．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过

D．全部发生很大的偏转

10、在粒子散射实验中，粒子轰击金箔后可以观察到的现象是

[]

A．粒子全部穿过金箔或几乎不发生偏转

B．绝大多数粒子穿过金箔，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回

C．绝大多数粒子发生很大偏转，甚至被弹回，只有极少数能穿过

D．粒子全部发生很大偏转，甚至被弹回

11、氧核中，是由若干质子和若干中子组成的

[]

A．8个质子，17个中子；B．8个质子，9个中子；

C．17个质子，8个中子；D．9个质子，8个中子．

12、卢瑟福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、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上

D、说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动

13、卢瑟福的α粒子散射实验证明了

[]

A．原子核的存在B．原子能级的存在

C．电子的存在D．原子核具有放射性

14、在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生很大角度偏转，其原

因是

[]

A．原子的正电荷和绝大部分质量都集中在一个很小的核上

B．正电荷在原子中不是集中分布的

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

15、卢瑟福提出的原子的核式结构学说，包括下列内容中的哪一些?

[]

(1)原子中心有一个很小的原子核

(2)原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里

(3)原子核由质子、中子和电子组成的

(4)电子在核外绕原子核旋转

A．只包括(1)(3)B．只包括(1)(2)(4)

C．只包括(2)(3)(4)D．(1)(2)(3)(4)都包括

16、对一种未知特性的X粒子进行有关实验,获得如下结果：X粒子在磁场

中的偏转方向与α粒子相同，X粒子的荷质比是α粒子的荷质比的2/3．下列

符号中哪一个对X粒子最合适

[]

17、同位素是指

[]

A．核子数相同而中子数不同的原子

B．核子数相同而质子数不同的原子

C．中子数相同而核子数不同的原子

D．质子数相同而核子数不同的原子

18、根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是：

[]

A．原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内

B．原子中的质量均匀分布在整个原子范围内

C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内

D．原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内

二、填空题：本大题共3小题，从第19小题到第20小题每题4分小计8分；

第21小题为6分；共计14分。

19、根据原子的核式结构来分析：当一束α粒子穿过金箔后，为何能出现把

α粒子按绝大多数、少数、极少数这样分类的三种不同运动轨迹?

答：______________________________________________________．

20、α粒子与金核Au197发生对心碰撞时，能够接近金核的最小距离为

2×m，试估算金核的密度为_________．(1u=1.660×10-27kg)

21、图为一名宇航员“漂浮”在地球外层空间的照片，根据照片展现的情景

提出两个与物理知识有关的问题(所提的问题可以涉及力学、电磁学、热学、光

学、原子物理学等各个部分，只需要提出问题，不必作出回答和解释)：例：这

名“漂浮”在空气中的宇航员相对地球是运动还是静止．

①___________________________________．

②___________________________________．

三、多选题：本大题共1小题，第22小题为4分；共计4分。

22、同位素指的是

[]

A．具有相同的核子数而质子数不同的原子

B．具有相同的质子数而核子数不同的原子

C．具有相同的核子数而中子数不同的原子

D．具有相同的质子数而中子数不同的原子

四、计算题：本大题共1小题，第23小题为10分；共计10分。

23、氢原子处于基态时，能量为－13.6eV，电子轨道半径为r1，电子电量为

e，静电引力恒量为k．若氢原子的电子跃迁到n＝3的轨道上，求①原子将吸收

或放出多少能量？②电子在n＝3的轨道上运动时，轨道半径为多少？③电子在

n＝3的轨道上运动的动能Ek3为多少？

一、单选题：本大题共18小题，从第1小题到第3小题每题3分小计9分；

从第4小题到第18小题每题4分小计60分；共计69分。

1、◆标准答案：D

★试题提示：根据玻尔理论原子的能级公式为En=，从外

层轨道跃迁到内层轨道，量子数由大变小，所以原子的能量减少．原子减少的能

量以光子的形式辐射出去．

由于原子核对电子的库仑力为电子绕核做匀速做圆周运动的向心力．根据牛顿第

二运动定律、库仑定律和向心加速度公式，有：，

又根据玻尔理论的轨道公式：rn=n2r1．

综合上述公式可知，电子在轨道上运动时的动能为：．

当轨道量子数减少时，电子的动能增加．

此题涉及原子能量、电子动能和势能两方面问题．玻尔应用量子化假设很好地解

释了氢原子能级(能量)问题．氢原子只能处于一些不连续的能量状态，这些能量

状态与核外电子沿不同的圆形轨道绕核运转(动能+势能)相对应．量子数为n(对

应电子在第n条轨道上)的氢原子能量为．氢原子由于吸收或辐射光子而

使能量改变时，能量的改变不能是任意的，只能为两个能级之差．当氢原子核外

电子从高能级向低能级(从n较大的高轨道向n较小的低轨道)跃迁时，氢原子辐

射光子能量后减少；电子动能(速度)增加；电场力对电子做正功，电子的

电势能减少．

在分析核外电子动能变化时，一些考生把电子绕氢原子核运转与行星运转规律相

类比，以为电子跃迁到不同轨道上绕氢原子核运转过程中能量守恒，电子从较高

轨道跃迁到较低轨道过程中，总能量不变，动能则增加，这样理解是不对的．还

有的同学死套公式最容易出现以下的错误：从外层轨道跃迁到内层轨道，量子数

由大变小，n2减小，根据En=，原子的能量增加．这样做错误的直接原因是忘

记了原子能量的规定：设电子距离原子核无限远处时为原子的能量零点，在各层

轨道上原子的能量均为负值．

2、◆标准答案：B

★试题提示：这是卢瑟福用来发现质子的实验装置，荧光屏上的闪光是

α粒子轰击氮核后的新粒子撞击在荧光屏上．F是铝箔，选择适当厚度的铝箔可

以吸收α粒子，使其不能打到荧光屏．

3、◆标准答案：C

★试题提示：依照题意做出氢原子能级图，如图所示．

①氢原子从高能级向低能级跃迁的过场中向外辐射光子，每份光子所具有的能量

由氢原子跃迁的两个能级差所决定：．根据可以判断，从

n=3、4、5、6能级向n=2的能级跃迁的过程中，从n=6能级向n=2能级跃迁所

辐射的光子能量是最大的，这份光子的频率也是最高：．

氢原子跃迁辐射光子的频率的关系是．已知的四条光谱线的频率

关系是：所以ν4对应着题目中所给的红光，ν3对应着蓝光，

ν1和ν2对应着紫光．

②同理，．题目中说可见光部分只有4条谱线，所以ν5是不可见的，应该

是紫外光．

③由光电效应的规律可知，只有大于金属极限频率的入射光照射金属才能产生光

电效应．当原子从n=6向n=2能级跃迁所产生的辐射不能使金属产生光电效应，

说明ν1小于极限频率，那么原子从n=6向n=3能级跃迁所产生辐射光的频率比ν1

小，所以也不能产生光电效应．

氢原子的特征光谱中，多条不同颜色谱线的产生，是氢原子在不同的两个能级间

跃迁的结果．不同颜色的光，频率是不同的，红光的频率最低，紫光的频率最高．而

高频率的光是原子在两个较大能量差值的能级间跃迁时放出的．解决类似问题

时，一定要画出能级图进行分析，画出各能级之间可能的跃迁过程，将抽象的物

理问题具体化．

4、◆标准答案：D

5、◆标准答案：A

6、◆标准答案：B

7、◆标准答案：B

8、◆标准答案：B

★试题提示：一般原子的大小数量级都是10-10m，金原子是比较大的原

子，约200个金原子紧密排列，接近80nm．

9、◆标准答案：B

10、◆标准答案：B

11、◆标准答案：B

12、◆标准答案：C

13、◆标准答案：A

14、◆标准答案：A

15、◆标准答案：B

16、◆标准答案：B

17、◆标准答案：D

18、◆标准答案：D

二、填空题：本大题共3小题，从第19小题到第20小题每题4分小计8分；

第21小题为6分；共计14分。

19、★试题详解：极少数α粒子产生大角度的散射，需要很强的相互

作用力，只有原子内带正电的部分体积极小，而且集中了大部分质量才能出现这

种运动轨迹．而绝大多数a粒子穿过金箔，说明原子内部很空．

20、★试题提示：

★试题详解：

21、★试题提示：宇航员是否受地球引力的作用？宇航员受力是否平

衡？宇航员怎样与飞船或地面控制中心保持通信联系？宇航员所穿的宇航服是

否隔热？宇航员背后的天空为什么是黑暗的？宇航员的宇航服能否防宇宙射线

的辐射？

三、多选题：本大题共1小题，第22小题为4分；共计4分。

22、◆标准答案：BD

四、计算题：本大题共1小题，第23小题为10分；共计10分。

23、★试题提示：根据玻尔的原子模型，原子的能级处于不连续的．当

原子从低能级向高能级跃迁时需要从外界吸收能量，否则要释放能量．处于激发

态的原子所具有的能量和电子绕原子核运动的轨道半径，与处于基态的原子相比

存在如下关系：，．玻尔原子模型的成功之处在于大胆地引入

了量子理论，所以要能准确使用玻尔原子模型对氢原子的相关物理量进行计算．

玻尔的理论认为，原子在稳定状态时电子绕原子核做运算圆周运动，并且在这个

过程，电子的运动仍然遵循我们高中学习的动力学规律．就是说我们仍然可以运

用动力学规律解决电子的周期、速度、动能等问题．

解决氢原子类似的问题，掌握根据玻尔的基本假设推出的能级公式：En＝E1/n2、

轨道半径公式：rn＝n2r1以及能级跃迁公式hν＝E2－E1是至关重要的．电子绕核转

动问题还是原子物理与力学、电磁学进行综合的一个重要知识点，必须按照力学

基本思路操作．

★试题详解：①氢原子中的电子由基态(n=1)跃迁到n=3的轨道上，是

由低能级向较高能级跃迁，故应吸收能量．所吸收的能量值为两状态的能量差值，

即：

△E＝E3－E1＝E1/n2－E1=－1.51－(－13.6)eV＝12.09eV.

②电子在n=3的轨道上运动时，轨道半径为：r3=n2r1=9r1．

③使电子绕核做匀速圆周运动的向心力为原子核对电子的库仑力．据库仑定律、

牛顿第二定律和圆周运动向心加速度公式，有：．

所以电子在n=3的轨道上运动时的动能为：