高中物理《原子结构》练习题（附答案解析）

高中物理《原子结构》练习题（附答案解析）

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一、单选题

1.提出原子核式结构模型的科学家是（）

A.汤姆孙B.法拉第C.卢瑟福D.奥斯特

2.卢瑟福预言原子核内除质子外还有中子的事实依据是（）

A.电子数与质子数相等

B.绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比

C.原子核的核电荷数等于质子数

D.质子和中子的质量几乎相等

3.世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用

发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域。原子从高能级向低能级跃迁产生光子，将频率相

同的光子汇聚可形成激光。下列说法正确的是（）

A.频率相同的光子能量相同B.原子跃迁发射的光子频率连续

C.原子跃迁只产生单一频率的光子D.激光照射金属板不可能发生光电效应

4.一个氢原子从〃=5的激发态向低能级跃迁时，产生的光子种类可能是（）

A.4种B.10种C.6种D.8种

5.如图所示为氢原子的能级分布图，己知可见光光子的能量在1.613.10eV范围内，由图可知（）

nE/eV

5----------------------0.54

4----------------------0.85

3----------------------1.51

2----------------------3.40

1--------------------------13.6

A.基态氢原子吸收能量为10.3eV的光子能从n=l能级跃迁到"=2能级

B.基态氢原子的电离能为13.6eV

C.一群处于，?=5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射6种不同频率的光子

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D.氢原子从〃=4能级跃迁到〃=3能级，辐射的是可见光光子

6.下列说法中正确的是（）

A.汤姆孙依据极少数。粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型

B.目前己建成的核电站的能量来自于重核裂变

C.用衰变现象说明电子是原子核的组成部分

D.质子不可能衰变为一个中子和一个正电子

7.如图所示为玻尔原子理论的氢原子能级图，下列说法正确的是（）

n£/eV

8------------0

5--------------0.54

4--------------0.85

3--------------1.51

2--------------3.40

1--------------13.60

A.大量处于〃=5能级的氢原子向基态跃迁，最多可以发出20种不同频率的光

B.处于〃=2能级的氢原子其电势能比处于〃=3能级的氢原子的电势能小

C.若氢原子由〃=4能级分别直接跃迁至n=3和〃=2能级时所发出光的波长为L和入”则储＜3

D.用光子能量为12.5eV的光照射大量处于基态的氢原子，此过程中氢原子最多可以发出3种不同频率的

光

8.处于不同能级的氢原子，电子做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）

A.能量越大的氢原子，电子的向心加速度越大

B.能量越大的氢原子，电子的动能越大，电势能越小

C.处于基态的氢原子，电子的运动周期最大

D.处于基态的氢原子，电子运动的角速度最大

二、多选题

9.对于原子光谱，下列说法正确的是（）

A.原子光谱是不连续的

B.因为原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的

C.各种原子的原子结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的

D.分析物质的光谱，可鉴别物质含哪种元素

10.关于元电荷，下列说法正确的是（）

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A.元电荷就是电子

B.元电荷所带电荷量等于电子或质子所带的电荷量

C.某物体所带电荷量可以是6.6x1。-'9c

D.美国物理学家密立要用实验最早测定了元电荷的数量值

11.下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）

A.图甲：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，发现了质子和中子

B.图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的

C.图丙：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一

D.图丁：每种原子都有自己的特征谱线，故光谱分析可用来鉴别物质

12.图甲为氢原子的能级图，大量处于n=2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级，之

后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子。当用这些辐射出的光子去照射如图乙所示光电管阴极K

时，发生了光电效应，改变电源的正负极并调节滑动变阻器滑片，发现遏止电压为8V,则（）

nE/eV

00-------------------------------0

5-------------------0.54

4--------------------0.85

3--------------------1.51

2--------------------3.4

1--------------------13.6

甲

A.该光电管阴极K的逸出功为7.06eV

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B.吸收的光子能量为2.86eV

C.跃迁过程中辐射出的光子能量是连续的

D.辐射出来的10种光子中只有4种能使该光电管发生光电效应

三、填空题

13.卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是

14.氯原子被电离一个核外电子后形成类氢结构的氢离子。已知基态的氢离子能量E=-54.4eV,氢离子能级

结构如图所示。

V

〃C

8EO/

44

3-3.

-6.

2.0

3..6

1-----------54.4

现有大量类氢结构的氮离子从能级〃=4向低能级跃迁，最多能辐射出种不同频率的光子，辐射

的光子最大能量为eV。

四、实验题

15.如图所示，阴极射线管（A为其阴极）放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A、B两极分别接直流高

压电源的和。此时，荧光屏上的电子束运动轨迹偏转（填“向上”“向

下”或“不”）。通过该实验我们能得出什么结论？

电子束

16.19世纪，科学家在光学，原子和原子核的研究方面有不断的突破，指出下面三幅示意图中所表示的实

验；并说明这些实验能提出的物理模型或物理规律:

放射源金箔荧光屏

A

A图:

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B图：

C图：_________________________________

五、解答题

17.已知一定量氢原子处在量子数〃=3的激发态，分析说明它们发光光谱含有几种谱线。

18.氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为:=R,（"-*）（〃=4,5,6）,

7

/?x=1.10xl0m-'o若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：

（1）帕邢系中，氢原子发光的最长波长；

（2）帕邢系中谱线对应的光在真空中的波速为多少，〃=6时，光的频率为多大。

19.已知氢原子的基态能量为耳，激发态能量纥=4，其中"=2,3,4,….处于"=2激发态的某氢原子以速

n

度%运动，当它向〃=1的基态跃迁时，沿与%相反的方向辐射一个光子，辐射光子前后，可认为氢原子的

质量M不变，光速为求辐射光子后氢原子的速度丫（用/、c、M和%表示）。

参考答案与解析

1.C

【详解】卢瑟福根据a粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故C正确，ABD错误。

故选Co

2.B

【详解】绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比，故原子核内还存在不带电

的中子。

故选Bo

3.A

【详解】A.根据片=如可知，频率相同的光子能量相同，故A正确；

B.原子从一个能量较高的能量态跃迁到另一个能量较低的能量态时，会对外辐射一定频率的光子；光子的

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能量由这两能量态的能量差决定，由于电子轨道是量子化、不连续的，原子能量也是量子化的，不同能量

态之间的能量差也是不连续的，则光子的能量不会连续的，光子的频率是不连续的，故B错误；

C.原子在不同的轨道之间跃迁时，由于能量差不同，从而会产生不同频率的光子，故C错误；

D.根据爱因斯坦光电效应方程e=加-必可知，当激光光子的能量大于金属板的逸出功时，照射金属板即

可发生光电效应，故D错误。

故选A。

4.A

【详解】一个氢原子从n=5的激发态向低能级跃迁时，当逐级跃迁时产生的光子种类最多，则最多能产生

4种光子，故BCD错误A正确。

故选Ao

5.B

【详解】A.根据玻尔理论可知，氢原子跃迁时，吸收的光子能量必须等于能级差，故A错误；

B.基态氢原子电离时的电离能为13.6eV,故B正确；

C.一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射

C；=10

种不同频率的光子，故C错误；

D.氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级，辐射的光子的能量为、

-O.85eV-(-1.5leV)=0.66eV

能量比可见光光子的能量小，不可能是可见光光子，故D错误。

故选Bo

6.B

【详解】A.卢瑟福依据极少数。粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，故A错误；

B.目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B正确；

C.4衰变的实质是原子核中的中子转变为质子和电子，但是电子不是原子核的组成部分，故C错误；

D.根据质量数和电荷数守恒，可知质子可能衰变为一个中子和一个正电子，衰变方程为

!HTn+；e

故D错误。

故选B。

7.B

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【详解】A.根据C；=10可知，大量处于n=5能级的氢原子向基态跃迁时，辐射出的光子频率最多有10种，

A项错误：

B.当氢原子由较低能级跃迁到较高能级时，轨道半径变大，其核外电子的动能将减小，此过程中电场力做

负功，其电势能增大，B项正确；

C.氢原子由〃=4能级分别直接跃迁至〃=3能级时所发出光的波长为人“有

由〃=4能级分别直接跃迁至〃=2能级时所发出光的波长为L

岭=马-£

由于匕-刍＜£,-心，所以有

C项错误：

D.用光子能量为12.5eV的光照射大量处于基态的氢原子，如果氢原子吸收了光子，则能量为

E=E,+12.5eV=-13.6eV+12.5eV=-l.leV

没有能级与之相等，所以处于基态的氢原子不吸收12.5eV的光子，D项错误。

故选Bo

【详解】A.原子核与电子之间的作用力以库仑力为主，由牛顿第二定律

而能量越大的氢原子中电子距离原子核越远，r越大，因此电子的向心加速度越小，故A错误;

B.由牛顿第二定律

电子的动能为

E.=­mv

k2

故可以得出

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瓦岑

可知随着，・增大，电子动能减小，而电子在带正电的原子核产生的电场中与原子核的距离增加，其电势能增

大，故B错误;

C.由牛顿第二定律

k"2%

r~T

可得

故当氢原子处于基态时，电子的半径最小，故其周期也最小，故c错误;

D.由牛顿第二定律

r

可得

[P-

。=J-i

Vmr

可以得出「越小，。越大，所以对处于基态的氢原子，电子运动的角速度最大，故D正确。

故选Do

9.AC

【详解】A.原子光谱是不连续的亮线组成的，是线状谱，不是连续谱，A正确；

BC.原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，而各种原子的原子光谱都有各自的特

征谱线，所以不同原子的原子光谱是不相同的，B错误，C正确；

D.明线光谱和暗线谱特征谱线与原子的结构有关，可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质，但不能利用物质

的连续光谱分析物质中含有哪种元素，D错误。

故选AC。

10.BD

【详解】AB.元电荷是指电子或质子所带的电荷量，是最小的电荷量，不是质子或电子，A错误，B正确；

C.所有带电体的电荷量都等于元电荷的整数倍，6.6x10」9c的电荷量不是元电荷电荷量的整数倍，是不可

能的，C错误；

D.元电荷电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的，D正确。

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故选BDo

11.BCD

【详解】A.卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故A错误；

B.玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；

C.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故C正确；

D.根据玻尔理论可知，每种原子都有自己的特征谱线，故光谱分析可鉴别物质，故D正确。

故选BCDo

12.BD

【详解】B.从n=2能级跃迁到较高能级后能辐射出10种不同频率的光子，由

c-=io

解得n=5,故吸收的光子能量

E=Es—E?=2.86eV

故B正确；

A.跃迁过程中所放出的光子最大能量为

E”,,=-0.54eV-(-13.6eV)=13.06eV

由光电效应方程

Ek—hv—W()

Ek=eU

由题知U=8V,联立可得该光电管阴极K的逸出功

Wo=5.06eV

故A错误；

C.根据玻尔理论可知，跃迁过程中辐射出的光子能量是不连续的，故C错误；

D.由该光电管阴极K的逸出功Wo=5.06eV,可知辐射出的光子能使其发生光电效应的有氢原子从n=5能

级到基态、从n=4能级到基态、从n=3能级到基态、从n=2能级到基态共4种，故D正确。

故选BD„

13.a粒子的散射实验

【详解】卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是a粒子散射实验.

14.651.0

【详解】［1］大量类氢结构的氮离子从能级〃=4向低能级跃迁，最多能辐射出的光子种数为

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C；=6

[2]辐射的光子最大能量为

A£=£4-£'I=51.0eV

15.负极正极向下磁场对运动电荷有力的作用

【详解】[1][2]电子离开阴极后，电场要对其加速，电子带负电，所加电场应该从B指向A,所以A的电势

低，B的电势高，A接负极，B接正极；

[3]磁铁两极之间的磁场从N指向S,电子从A向B运动，根据左手定则可判断电子受洛伦兹力向下，因此

向下偏转；

[4]通过该实验我们能知道磁场对运动电荷有力的作用。

16.根据图像可知为a粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式模型光的双缝干涉实验，证明了光的

波动性光电电效应的实验，证明了光的粒子性

【详解】[1]A图：根据图像可知为a粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式模型；

[2]B图：光的双缝干涉实验，证明了光的波动性；

[3]C图：此实验是光电效应的实验，说明光具有粒子性。

17.3

【详解】根据

C；=3