2025届高考物理一轮复习专项训练：原子结构

2025届高考物理一轮复习专题训练原子结构

一、单选题

1.在真空的玻璃管中封有两个电极，当加上一定电压后，会从阴极射出一束高速电子

流，称为阴极射线。若在玻璃管的正上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电

流方向如图所示，则阴极射线将会（）

A.向上偏转B.向下偏转C.向纸内偏转D.向纸外偏转

2.1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手盖革、马斯登一起进行了著名的“a粒子

散射实验”。如图所示，某同学描绘了几个a粒子穿过金箔前后的可能轨迹，下列叙述

正确的是（）

A.卢瑟福早于贝克勒尔发现了a射线

B.通过卢瑟福的“a粒子散射实验”可以估算出原子核半径的数量级

C.轨迹d的大角度偏转不可能出现

D.轨迹0、。的大角度偏转可能出现

3.图甲是氢原子的部分能级图，图乙是光电效应演示装置，装置中金属锌的逸出功为

3.4eVo用大量从〃=4能级跃迁到“=1能级时的氢原子发出的光去照射锌板，下列说法

正确的是（）

CnO------Eo/eV

4--------------------0.85氢

3--------------------1.51原

子

2---------------------3.40发

出

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

图甲

A.光电效应本质上是p衰变

B.锌板不会发生光电效应

C.发生光电效应时会发生质量亏损

D.从锌板打出来的光电子获得的最大初动能为9.35eV

4.“通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段，如通

过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量

子化特点的重要实验，实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与

栅极G间的电场使电子加速，G、A间加有电压为0.5V的反向电场使电子减速，电流

表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充

入汞蒸气后，发现K、G间电压U每升高4.9V时，电流表的示数/就会显著下降，如

图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现

象应从汞原子能量量子化的角度去解释。仅依据本实验结果构建的微观图景合理的是

A.汞原子的能量是连续变化的

B.存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能

C.相对于G极，在K极附近时电子更容易使汞原子跃迁

D.电流上升，是因为单位时间内使汞原子发生跃迁的电子个数减少

5.氢原子从能级机跃迁到能级”时辐射红光的频率为看,从能级〃跃迁到能级左时吸

收紫光的频率为七,已知普朗克常量为〃，若氢原子从能级左跃迁到能级处则（）

A.吸收光子的能量为丸匕+hv2B.辐射光子的能量为无匕+hv2

C.吸收光子的能量为加2-“匕D.辐射光子的能量为/I%-"匕

6.大量处于〃=3能级的氢原子，向低能级跃迁时辐射光子的晕短波长为九已知氢原

子的能级公式为纥=二（4未知），普朗克常量为力，光速为。则氢原子的基态能

n

量（）

.尸9hcc“9hc"„She卜一She

A.E=------B.E=----C.E=------D.E=

18A18219/1192

7.根据玻尔的原子理论，可认为氢原子的核外电子绕核做匀速圆周运动。若处于基态

的氢原子具有的电势能为综，当其吸收频率为v的光子时恰好发生电离。电子的电荷

量为e,质量为如静电力常量为左，普朗克常量为鼠以下说法正确的是（）

A.氢原子的核外电子由离核较远轨道跃迁到离核较近轨道上时，原子能量减小

B.氢原子处于基态时的能量是hv

C.氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能增加，电势能减小

D.氢原子处于基态时的轨道半径r=一-—

2（7zv+Ep）

8.如图所示，在a粒子散射实验中，图中实线表示a粒子的运动轨迹，假定金原子核

位置固定，八氏c为某条轨迹上的三个点，其中。、c两点距金原子核的距离相等（）

A.卢瑟福根据a粒子散射实验提出了能量量子化理论

B.大多数a粒子几乎沿原方向返回

C.从a经过人运动到c的过程中，a粒子的电势能先增大后减小

D.a粒子经过a、。两点时动能相等

9.如图所示，为氢原子的能级图，处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时，若从〃=3

能级跃迁到〃=2能级，辐射的光子恰能使某种金属发生光电效应，则其他跃迁中能使

该金属发生光电效应的有（）

n=4-------------0.85eV

w=3—r-----------1.5leV

n=2—---------3.4eV

n=\--------------13.6eV

A.5种B.4种C.3种D.2种

10.根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数附=1）的氢

原子上，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光

子能量为（）

neV

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

5-0.54eV

4----------------------------0.85eV

3----------------------------1.51eV

2----------------------------3.4eV

1------------------------------13.6eV

A.13.6eVB.3.4eVC.10.2eVD.12.09eV

IL1909年卢瑟福指导他的学生做了著名的a粒子散射实验。a粒子轰击金箔的轨迹

如图所示。下列说法不正确的是（）

A.少数a粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞

B.绝大多数a粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的

C.极少数a粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小、带正电且占有原子几乎全部质

量的核

D.a粒子散射实验中，当a粒子最接近原子核时，电势能最大

12.如图，卢瑟福进行的a粒子散射实验现象表明（）

荧光屏

A.原子核具有复杂结构B.在原子的中心有一个很小的核

C.原子核集中了原子所有的质量D.核外电子在绕核做圆周运动

二、多选题

13.图示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于〃=4的激发态，当向低能级

跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（）

nE/eV

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

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

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

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

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

A.最容易表现出衍射现象的光是由〃=4能级跃迁到n=3能级产生的

B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=l能级产生的

C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D.用n=2能级跃迁到n=l能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铝能发生光电效

应

14.如图所示为氢原子的能级图，当群氢原子从〃=3能级向低能级跃迁时，共辐射出

三种不同频率的光子，光子的频率分别为匕、匕、匕，且匕〉匕〉匕，则下列说法正确

的是（）

nEZ

x-----------——0

5-0.54

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

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

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

1-13.6

111

AA.—+—=—

匕“匕

B.匕=v2+v3

C.从“=3能级跃迁到“=2能级，辐射出的光子频率为匕

D.辐射出频率为匕的光子能量比频率为匕的光子能量大

15.氢原子从激发态跃迁到基态，根据玻尔理论，下列说法正确的是（）

A.电子的动能变小B.电子的电势能变小

C.氛原子总能量变小D.氢原子吸收能量

三、填空题

16.原子从。能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为4的光子；原子从人能级状态跃迁到c能级

状态时吸收波长为4的光子，已知4＞小.原子从a能级状态跃迁到c能级状态时（填“吸

收”或“辐射”）波长为的光子。

17.按照玻尔原子理论，氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，要

（填“释放”或“吸收”）能量.已知氢原子的基态能量为印与电子质量为机，则基态氢

原子的电离能为,基态氢原子中的电子吸收一频率为v的光子后被电离，电离后电子的速度

大小为.（已知普朗克常量为h）

四、计算题

18.如图为氢原子的能级示意图，一群处于基态的氢原子吸收能量为E的光子后跃迁

到激发态，最多可以辐射出6种不同频率的光子。

〃

E/

eV

n

8

0

6

-0.38

5

0

-.54

4

-

0.85

3

-1.51

2

-

3.40

.

-------136

1----------------

能量E

1)求光子的

(

远子

后

子为

求电

飞到无限处，

的光子，电子

吸收能量E

激发态的氢原

(2)处于〃=4

能

飞到

纭。

无限远处的动

参考答案

1.答案：A

解析：根据右手定则判定通电导线下方部分的磁场方向垂直纸面向外；根据左手定则

判断电子在磁场中受力方向向上，故阴极射线将向上偏转。故选A。

2.答案：B

解析：A.贝克勒尔发现了天然放射现象，人们意识到原子核可以再分，后来卢瑟福发

现放射性物质，放射出的射线并不单一，发现了a射线，A错误；

B.卢瑟福通过“粒子散射实验”发现，大部分a粒子可以穿过金箔，约有焉的a粒子

8000

发生了大角度偏转，原子核的截面积约为原子截面积焉，在知道了原子的大小的数

8000

量级的情况下，从而得出原子核很小，其半径的数量级为lO^m,B正确；

C.轨迹d的大角度偏转恰好是a粒子与原子核相碰，是可能出现的，C错误；

D.a粒子与原子核带同种电荷，不可能出现轨迹反c的偏转情况，D错误。

故选B。

3.答案：D

解析：A.根据光电效应的概念可知选项A错误；

B.氢原子从n=4能级跃迁到n=l能级时，辐射的光子能量为

△E=s4一4=12.75eV>3.4eV

故锌板会发生光电效应，故选项B错误；

C.光电效应不是核反应，故不会出现质量亏损，故选项C错误；

D.根据爱因斯坦光电效应方程

/max=/zv—W=12.75eV—3.40eV=9.35eV

D正确。

故选D。

4.答案：B

解析：从题图2可知，电流是随着电压起伏变化的，则汞原子吸收电子能量是跃迁

的，不是连续的，故A错误；K、G间电压。每升高4.9V时，电流表的示数/就会显

著下降，这说明4.9eV的能量可能对应汞原子低能级之间的一次跃迁，当电子的动能

较大时，存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能，故B正确；汞原子发生跃迁

吸收的能量来自与电子碰撞时电子的动能，电子的动能越大，越容易使汞原子获得足

够的能量发生跃迁，K、G间加的电压使电子加速，因此相对于G极，在K极附近时

电子动能较小，不容易使汞原子发生跃迁，故C错误；电流上升，是因为电子通过

K、G间电场加速，与汞原子碰撞后，剩余动能较多，以至于在G、A间运动时，有足

够的能量克服其间的反向电场力做功，到达A极的电子数较多，故D错误。

5.答案：D

解析：氢原子从能级机跃迁到能级〃时辐射红光，说明能级加高于能级小则有

E「E””,而从能级“跃迁到能级左时吸收紫光，说明能级上也比能级〃高，则

纥-纥=初2，而紫光的频率％大于红光的频率匕，所以/“2〉/%，因此能级上比能级

机高，所以氢原子从能级左跃迁到能级机时应辐射光子，且光子能量应为加-丸匕，

故D正确。

6.答案：A

解析：根据题意可知，〃=3能级的能量为用=且由能级跃迁原理有△石=加=丸£可

92

知，能级差越大，辐射光子的波长越短，则由〃=3跃迁到〃=1时，辐射光子的波长最

短，则有区-4=丸二解得及=-2”故选A。

3282

7.答案：A

解析：A.氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，

能量减小，减小的能量以光子的形式释放出来。故A正确；B.为发生光电效应的光子

能量，并非氢原子基态能量。故B错误；C.氢原子从基态跃迁到激发态后，其运动半

径变大，此时电场力对核外电子做负功，故电势能增大，动能减小。故C错误；D.根

据光电效应逸出功公式可知/=6-线=纥因此"=,m丫2=*—纥电场力提供了电

uKpK2P

子运动时的向心力，可得加匕=年，r=竺与之前的公式联立可得厂=产、故

rrmv2\hv-E\

D错误，故选A。

8.答案：C

解析：A.卢瑟福通过对a粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克

根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故A错误;B.根据a粒子散射现象

可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误;C.粒子受到电场力作用，

根据电场力做功特点可知a粒子从a经过人运动到c的过程中电场力先做负功后做正

功，所以粒子的电势能先增大后减小，故C正确;D.由于a粒子从a运动到6的过程中

电场力做负功，则动能减小，故D错误。故选C。

9.答案：B

解析：根据玻尔理论和光电效应规律，光子能量与跃迁的能级差有关，能级差越大，

辐射光子的能量越高，光电效应越容易发生。氢原子在如图所示的各能级间跃迁时能

产生6种不同能量的光子，由〃=4能级向n=3能级跃迁时辐射的光子的能量小于由

n=3能级向〃=2能级跃迁时辐射的光子的能量，则由〃=4能级向n=3能级跃迁时辐射

的光子不能使金属产生光电效应外，其余4种均可.A.5种，与结论不相符，选项A错

误；B.4种，与结论相符，选项正确；C.3种，与结论不相符，选项C错误；D.2种，

与结论不相符，选项D错误.

10.答案：D

解析：受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，知跃迁到第3能级，则吸收的

光子能量为AE=—1.51+13.6eV=12.09eV。故D正确，ABC错误。

故选：D.

11.答案：A

解析：A.少数a粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于a粒子受到金箔原子核的

斥力作用较大，而非与电子发生了碰撞，A错误，符合题意;B.绝大多数a粒子沿直线

穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的，B正确，不符合题意;C.极少数a

粒子被弹单回，说明原子中心是一个体积小，带正电且占有原子几乎全部质量的核，

C正确，不符合题意;D.a粒子散射实验中，当a粒子接近原子核时，受到电场斥力作

用，则电场力对粒子做负功，电势能增大，因此当a粒子最接近原子核时，电势能最

大，D正确，不符合题意。故选A。

12.答案:B

解析：

13.答案：AD

解析：AB.根据

c

AE=hv=h—

2

可得

由〃=4能级跃迁到〃=3能级产生的