高中物理《原子結(jié)構(gòu)》練習(xí)題（附答案解析）

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一、單選題

1.提出原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是（）

A.湯姆孫B.法拉第C.盧瑟福D.奧斯特

2.盧瑟福預(yù)言原子核內(nèi)除質(zhì)子外還有中子的事實(shí)依據(jù)是（）

A.電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等

B.絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量與電荷量之比都大于質(zhì)子的質(zhì)量與電荷量之比

C.原子核的核電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)

D.質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相等

3.世界上第一臺激光器誕生于1960年，我國于1961年研制出第一臺激光器，40多年來，激光技術(shù)與應(yīng)用

發(fā)展迅猛，已與多個學(xué)科相結(jié)合形成多個應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。原子從高能級向低能級躍遷產(chǎn)生光子，將頻率相

同的光子匯聚可形成激光。下列說法正確的是（）

A.頻率相同的光子能量相同B.原子躍遷發(fā)射的光子頻率連續(xù)

C.原子躍遷只產(chǎn)生單一頻率的光子D.激光照射金屬板不可能發(fā)生光電效應(yīng)

4.一個氫原子從〃=5的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，產(chǎn)生的光子種類可能是（）

A.4種B.10種C.6種D.8種

5.如圖所示為氫原子的能級分布圖，己知可見光光子的能量在1.613.10eV范圍內(nèi)，由圖可知（）

nE/eV

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

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

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

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

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

A.基態(tài)氫原子吸收能量為10.3eV的光子能從n=l能級躍遷到"=2能級

B.基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV

C.一群處于，?=5能級的氫原子向低能級躍遷時，可輻射6種不同頻率的光子

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D.氫原子從〃=4能級躍遷到〃=3能級，輻射的是可見光光子

6.下列說法中正確的是（）

A.湯姆孫依據(jù)極少數(shù)。粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型

B.目前己建成的核電站的能量來自于重核裂變

C.用衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分

D.質(zhì)子不可能衰變?yōu)橐粋€中子和一個正電子

7.如圖所示為玻爾原子理論的氫原子能級圖，下列說法正確的是（）

n￡/eV

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

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

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

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

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

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

A.大量處于〃=5能級的氫原子向基態(tài)躍遷，最多可以發(fā)出20種不同頻率的光

B.處于〃=2能級的氫原子其電勢能比處于〃=3能級的氫原子的電勢能小

C.若氫原子由〃=4能級分別直接躍遷至n=3和〃=2能級時所發(fā)出光的波長為L和入”則儲＜3

D.用光子能量為12.5eV的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，此過程中氫原子最多可以發(fā)出3種不同頻率的

光

8.處于不同能級的氫原子，電子做勻速圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是（）

A.能量越大的氫原子，電子的向心加速度越大

B.能量越大的氫原子，電子的動能越大，電勢能越小

C.處于基態(tài)的氫原子，電子的運(yùn)動周期最大

D.處于基態(tài)的氫原子，電子運(yùn)動的角速度最大

二、多選題

9.對于原子光譜，下列說法正確的是（）

A.原子光譜是不連續(xù)的

B.因?yàn)樵佣际怯稍雍撕碗娮咏M成的，所以各種原子的光譜是相同的

C.各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的光譜也是不同的

D.分析物質(zhì)的光譜，可鑒別物質(zhì)含哪種元素

10.關(guān)于元電荷，下列說法正確的是（）

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A.元電荷就是電子

B.元電荷所帶電荷量等于電子或質(zhì)子所帶的電荷量

C.某物體所帶電荷量可以是6.6x1。-'9c

D.美國物理學(xué)家密立要用實(shí)驗(yàn)最早測定了元電荷的數(shù)量值

11.下列四幅圖涉及到不同的物理知識，其中說法正確的是（）

A.圖甲：盧瑟福通過分析a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子

B.圖乙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的

C.圖丙：普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一

D.圖?。好糠N原子都有自己的特征譜線，故光譜分析可用來鑒別物質(zhì)

12.圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子吸收一定頻率的光子后躍遷到較高的能級，之

后再向低能級躍遷時輻射出10種不同頻率的光子。當(dāng)用這些輻射出的光子去照射如圖乙所示光電管陰極K

時，發(fā)生了光電效應(yīng)，改變電源的正負(fù)極并調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)遏止電壓為8V,則（）

nE/eV

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

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

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

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

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

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

甲

A.該光電管陰極K的逸出功為7.06eV

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B.吸收的光子能量為2.86eV

C.躍遷過程中輻射出的光子能量是連續(xù)的

D.輻射出來的10種光子中只有4種能使該光電管發(fā)生光電效應(yīng)

三、填空題

13.盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，這一模型建立的基礎(chǔ)是

14.氯原子被電離一個核外電子后形成類氫結(jié)構(gòu)的氫離子。已知基態(tài)的氫離子能量E=-54.4eV,氫離子能級

結(jié)構(gòu)如圖所示。

V

〃C

8EO/

44

3-3.

-6.

2.0

3..6

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

現(xiàn)有大量類氫結(jié)構(gòu)的氮離子從能級〃=4向低能級躍遷，最多能輻射出種不同頻率的光子，輻射

的光子最大能量為eV。

四、實(shí)驗(yàn)題

15.如圖所示，陰極射線管（A為其陰極）放在蹄形磁鐵的N、S兩極間，射線管的A、B兩極分別接直流高

壓電源的和。此時，熒光屏上的電子束運(yùn)動軌跡偏轉(zhuǎn)（填“向上”“向

下”或“不”）。通過該實(shí)驗(yàn)我們能得出什么結(jié)論？

電子束

16.19世紀(jì)，科學(xué)家在光學(xué)，原子和原子核的研究方面有不斷的突破，指出下面三幅示意圖中所表示的實(shí)

驗(yàn)；并說明這些實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岢龅奈锢砟Ｐ突蛭锢硪?guī)律:

放射源金箔熒光屏

A

A圖:

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B圖：

C圖：_________________________________

五、解答題

17.已知一定量氫原子處在量子數(shù)〃=3的激發(fā)態(tài)，分析說明它們發(fā)光光譜含有幾種譜線。

18.氫原子光譜除了巴耳末系外，還有賴曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為:=R,（"-*）（〃=4,5,6）,

7

/?x=1.10xl0m-'o若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域，試求：

（1）帕邢系中，氫原子發(fā)光的最長波長；

（2）帕邢系中譜線對應(yīng)的光在真空中的波速為多少，〃=6時，光的頻率為多大。

19.已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為耳，激發(fā)態(tài)能量紇=4，其中"=2,3,4,….處于"=2激發(fā)態(tài)的某氫原子以速

n

度%運(yùn)動，當(dāng)它向〃=1的基態(tài)躍遷時，沿與%相反的方向輻射一個光子，輻射光子前后，可認(rèn)為氫原子的

質(zhì)量M不變，光速為求輻射光子后氫原子的速度丫（用/、c、M和%表示）。

參考答案與解析

1.C

【詳解】盧瑟福根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故C正確，ABD錯誤。

故選Co

2.B

【詳解】絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量與電荷量之比都大于質(zhì)子的質(zhì)量與電荷量之比，故原子核內(nèi)還存在不帶電

的中子。

故選Bo

3.A

【詳解】A.根據(jù)片=如可知，頻率相同的光子能量相同，故A正確；

B.原子從一個能量較高的能量態(tài)躍遷到另一個能量較低的能量態(tài)時，會對外輻射一定頻率的光子；光子的

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能量由這兩能量態(tài)的能量差決定，由于電子軌道是量子化、不連續(xù)的，原子能量也是量子化的，不同能量

態(tài)之間的能量差也是不連續(xù)的，則光子的能量不會連續(xù)的，光子的頻率是不連續(xù)的，故B錯誤；

C.原子在不同的軌道之間躍遷時，由于能量差不同，從而會產(chǎn)生不同頻率的光子，故C錯誤；

D.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程e=加-必可知，當(dāng)激光光子的能量大于金屬板的逸出功時，照射金屬板即

可發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤。

故選A。

4.A

【詳解】一個氫原子從n=5的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，當(dāng)逐級躍遷時產(chǎn)生的光子種類最多，則最多能產(chǎn)生

4種光子，故BCD錯誤A正確。

故選Ao

5.B

【詳解】A.根據(jù)玻爾理論可知，氫原子躍遷時，吸收的光子能量必須等于能級差，故A錯誤；

B.基態(tài)氫原子電離時的電離能為13.6eV,故B正確；

C.一群處于n=5能級的氫原子向低能級躍遷時，可輻射

C；=10

種不同頻率的光子，故C錯誤；

D.氫原子從n=4能級躍遷到n=3能級，輻射的光子的能量為、

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

能量比可見光光子的能量小，不可能是可見光光子，故D錯誤。

故選Bo

6.B

【詳解】A.盧瑟福依據(jù)極少數(shù)。粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯誤；

B.目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變，故B正確；

C.4衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子，但是電子不是原子核的組成部分，故C錯誤；

D.根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知質(zhì)子可能衰變?yōu)橐粋€中子和一個正電子，衰變方程為

!HTn+；e

故D錯誤。

故選B。

7.B

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【詳解】A.根據(jù)C；=10可知，大量處于n=5能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，輻射出的光子頻率最多有10種，

A項(xiàng)錯誤：

B.當(dāng)氫原子由較低能級躍遷到較高能級時，軌道半徑變大，其核外電子的動能將減小，此過程中電場力做

負(fù)功，其電勢能增大，B項(xiàng)正確；

C.氫原子由〃=4能級分別直接躍遷至〃=3能級時所發(fā)出光的波長為人“有

由〃=4能級分別直接躍遷至〃=2能級時所發(fā)出光的波長為L

嶺=馬-￡

由于匕-芻＜￡,-心，所以有

C項(xiàng)錯誤：

D.用光子能量為12.5eV的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，如果氫原子吸收了光子，則能量為

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

沒有能級與之相等，所以處于基態(tài)的氫原子不吸收12.5eV的光子，D項(xiàng)錯誤。

故選Bo

【詳解】A.原子核與電子之間的作用力以庫侖力為主，由牛頓第二定律

而能量越大的氫原子中電子距離原子核越遠(yuǎn)，r越大，因此電子的向心加速度越小，故A錯誤;

B.由牛頓第二定律

電子的動能為

E.=-mv

k2

故可以得出

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瓦岑

可知隨著，?增大，電子動能減小，而電子在帶正電的原子核產(chǎn)生的電場中與原子核的距離增加，其電勢能增

大，故B錯誤;

C.由牛頓第二定律

k"2%

r~T

可得

故當(dāng)氫原子處于基態(tài)時，電子的半徑最小，故其周期也最小，故c錯誤;

D.由牛頓第二定律

r

可得

[P-

。=J-i

Vmr

可以得出「越小，。越大，所以對處于基態(tài)的氫原子，電子運(yùn)動的角速度最大，故D正確。

故選Do

9.AC

【詳解】A.原子光譜是不連續(xù)的亮線組成的，是線狀譜，不是連續(xù)譜，A正確；

BC.原子都是由原子核和電子組成的，但不同原子的原子結(jié)構(gòu)不同，而各種原子的原子光譜都有各自的特

征譜線，所以不同原子的原子光譜是不相同的，B錯誤，C正確；

D.明線光譜和暗線譜特征譜線與原子的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可以利用明線光譜和暗線譜鑒別物質(zhì)，但不能利用物質(zhì)

的連續(xù)光譜分析物質(zhì)中含有哪種元素，D錯誤。

故選AC。

10.BD

【詳解】AB.元電荷是指電子或質(zhì)子所帶的電荷量，是最小的電荷量，不是質(zhì)子或電子，A錯誤，B正確；

C.所有帶電體的電荷量都等于元電荷的整數(shù)倍，6.6x10」9c的電荷量不是元電荷電荷量的整數(shù)倍，是不可

能的，C錯誤；

D.元電荷電荷量e的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)測得的，D正確。

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故選BDo

11.BCD

【詳解】A.盧瑟福通過分析a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯誤；

B.玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故B正確；

C.普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一，故C正確；

D.根據(jù)玻爾理論可知，每種原子都有自己的特征譜線，故光譜分析可鑒別物質(zhì)，故D正確。

故選BCDo

12.BD

【詳解】B.從n=2能級躍遷到較高能級后能輻射出10種不同頻率的光子，由

c-=io

解得n=5,故吸收的光子能量

E=Es—E?=2.86eV

故B正確；

A.躍遷過程中所放出的光子最大能量為

E”,,=-0.54eV-(-13.6eV)=13.06eV

由光電效應(yīng)方程

Ek—hv—W()

Ek=eU

由題知U=8V,聯(lián)立可得該光電管陰極K的逸出功

Wo=5.06eV

故A錯誤；

C.根據(jù)玻爾理論可知，躍遷過程中輻射出的光子能量是不連續(xù)的，故C錯誤；

D.由該光電管陰極K的逸出功Wo=5.06eV,可知輻射出的光子能使其發(fā)生光電效應(yīng)的有氫原子從n=5能

級到基態(tài)、從n=4能級到基態(tài)、從n=3能級到基態(tài)、從n=2能級到基態(tài)共4種，故D正確。

故選BD?

13.a粒子的散射實(shí)驗(yàn)

【詳解】盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，這一模型建立的基礎(chǔ)是a粒子散射實(shí)驗(yàn).

14.651.0

【詳解】［1］大量類氫結(jié)構(gòu)的氮離子從能級〃=4向低能級躍遷，最多能輻射出的光子種數(shù)為

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C；=6

[2]輻射的光子最大能量為

A￡=￡4-￡'I=51.0eV

15.負(fù)極正極向下磁場對運(yùn)動電荷有力的作用

【詳解】[1][2]電子離開陰極后，電場要對其加速，電子帶負(fù)電，所加電場應(yīng)該從B指向A,所以A的電勢

低，B的電勢高，A接負(fù)極，B接正極；

[3]磁鐵兩極之間的磁場從N指向S,電子從A向B運(yùn)動，根據(jù)左手定則可判斷電子受洛倫茲力向下，因此

向下偏轉(zhuǎn)；

[4]通過該實(shí)驗(yàn)我們能知道磁場對運(yùn)動電荷有力的作用。

16.根據(jù)圖像可知為a粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子核式模型光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，證明了光的

波動性光電電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，證明了光的粒子性

【詳解】[1]A圖：根據(jù)圖像可知為a粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子核式模型；

[2]B圖：光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，證明了光的波動性；

[3]C圖：此實(shí)驗(yàn)是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，說明光具有粒子性。

17.3

【詳解】根據(jù)

C；=3