2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練原子結(jié)構(gòu)

一、單選題

1.在真空的玻璃管中封有兩個電極，當(dāng)加上一定電壓后，會從陰極射出一束高速電子

流，稱為陰極射線。若在玻璃管的正上方平行放置一根通有強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線，其電

流方向如圖所示，則陰極射線將會（）

A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)D.向紙外偏轉(zhuǎn)

2.1909年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手蓋革、馬斯登一起進(jìn)行了著名的“a粒子

散射實(shí)驗(yàn)”。如圖所示，某同學(xué)描繪了幾個a粒子穿過金箔前后的可能軌跡，下列敘述

正確的是（）

A.盧瑟福早于貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了a射線

B.通過盧瑟福的“a粒子散射實(shí)驗(yàn)”可以估算出原子核半徑的數(shù)量級

C.軌跡d的大角度偏轉(zhuǎn)不可能出現(xiàn)

D.軌跡0、。的大角度偏轉(zhuǎn)可能出現(xiàn)

3.圖甲是氫原子的部分能級圖，圖乙是光電效應(yīng)演示裝置，裝置中金屬鋅的逸出功為

3.4eVo用大量從〃=4能級躍遷到“=1能級時的氫原子發(fā)出的光去照射鋅板，下列說法

正確的是（）

CnO------Eo/eV

4--------------------0.85氫

3--------------------1.51原

子

2---------------------3.40發(fā)

出

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

圖甲

A.光電效應(yīng)本質(zhì)上是p衰變

B.鋅板不會發(fā)生光電效應(yīng)

C.發(fā)生光電效應(yīng)時會發(fā)生質(zhì)量虧損

D.從鋅板打出來的光電子獲得的最大初動能為9.35eV

4.“通過觀測的結(jié)果，間接構(gòu)建微觀世界圖景”是現(xiàn)代物理學(xué)研究的重要手段，如通

過光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)確定了光具有粒子性。弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)是研究汞原子能量是否具有量

子化特點(diǎn)的重要實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示，燈絲K發(fā)射出初速度不計(jì)的電子，K與

柵極G間的電場使電子加速，G、A間加有電壓為0.5V的反向電場使電子減速，電流

表的示數(shù)大小間接反映了單位時間內(nèi)能到達(dá)A極電子的多少。在原來真空的容器中充

入汞蒸氣后，發(fā)現(xiàn)K、G間電壓U每升高4.9V時，電流表的示數(shù)/就會顯著下降，如

圖2所示?？茖W(xué)家猜測電流的變化與電子和汞原子的碰撞有關(guān)，玻爾進(jìn)一步指出該現(xiàn)

象應(yīng)從汞原子能量量子化的角度去解釋。僅依據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果構(gòu)建的微觀圖景合理的是

A.汞原子的能量是連續(xù)變化的

B.存在同一個電子使多個汞原子發(fā)生躍遷的可能

C.相對于G極，在K極附近時電子更容易使汞原子躍遷

D.電流上升，是因?yàn)閱挝粫r間內(nèi)使汞原子發(fā)生躍遷的電子個數(shù)減少

5.氫原子從能級機(jī)躍遷到能級”時輻射紅光的頻率為看,從能級〃躍遷到能級左時吸

收紫光的頻率為七,已知普朗克常量為〃，若氫原子從能級左躍遷到能級處則（）

A.吸收光子的能量為丸匕+hv2B.輻射光子的能量為無匕+hv2

C.吸收光子的能量為加2-“匕D.輻射光子的能量為/I%-"匕

6.大量處于〃=3能級的氫原子，向低能級躍遷時輻射光子的暈短波長為九已知?dú)湓?/p>

子的能級公式為紇=二（4未知），普朗克常量為力，光速為。則氫原子的基態(tài)能

n

量（）

.尸9hcc“9hc"?She卜一She

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

18A18219/1192

7.根據(jù)玻爾的原子理論，可認(rèn)為氫原子的核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動。若處于基態(tài)

的氫原子具有的電勢能為綜，當(dāng)其吸收頻率為v的光子時恰好發(fā)生電離。電子的電荷

量為e,質(zhì)量為如靜電力常量為左，普朗克常量為鼠以下說法正確的是（）

A.氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)軌道躍遷到離核較近軌道上時，原子能量減小

B.氫原子處于基態(tài)時的能量是hv

C.氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動能增加，電勢能減小

D.氫原子處于基態(tài)時的軌道半徑r=一-—

2（7zv+Ep）

8.如圖所示，在a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，圖中實(shí)線表示a粒子的運(yùn)動軌跡，假定金原子核

位置固定，八氏c為某條軌跡上的三個點(diǎn)，其中。、c兩點(diǎn)距金原子核的距離相等（）

A.盧瑟福根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了能量量子化理論

B.大多數(shù)a粒子幾乎沿原方向返回

C.從a經(jīng)過人運(yùn)動到c的過程中，a粒子的電勢能先增大后減小

D.a粒子經(jīng)過a、。兩點(diǎn)時動能相等

9.如圖所示，為氫原子的能級圖，處于〃=4能級的氫原子向低能級躍遷時，若從〃=3

能級躍遷到〃=2能級，輻射的光子恰能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則其他躍遷中能使

該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的有（）

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

w=3—r-----------1.5leV

n=2—---------3.4eV

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

A.5種B.4種C.3種D.2種

10.根據(jù)氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)（量子數(shù)附=1）的氫

原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光

子能量為（）

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年盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生做了著名的a粒子散射實(shí)驗(yàn)。a粒子轟擊金箔的軌跡

如圖所示。下列說法不正確的是（）

A.少數(shù)a粒子穿過金箔后發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)是由于其與電子發(fā)生了碰撞

B.絕大多數(shù)a粒子沿直線穿過，偏轉(zhuǎn)角很小，說明原子內(nèi)部大部分是中空的

C.極少數(shù)a粒子被彈回，說明原子中心是一個體積小、帶正電且占有原子幾乎全部質(zhì)

量的核

D.a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)a粒子最接近原子核時，電勢能最大

12.如圖，盧瑟福進(jìn)行的a粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明（）

熒光屏

A.原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)B.在原子的中心有一個很小的核

C.原子核集中了原子所有的質(zhì)量D.核外電子在繞核做圓周運(yùn)動

二、多選題

13.圖示為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于〃=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級

躍遷時輻射出若干不同頻率的光。關(guān)于這些光下列說法正確的是（）

nE/eV

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

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

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

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

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

A.最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由〃=4能級躍遷到n=3能級產(chǎn)生的

B.頻率最小的光是由n=2能級躍遷到n=l能級產(chǎn)生的

C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

D.用n=2能級躍遷到n=l能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鋁能發(fā)生光電效

應(yīng)

14.如圖所示為氫原子的能級圖，當(dāng)群氫原子從〃=3能級向低能級躍遷時，共輻射出

三種不同頻率的光子，光子的頻率分別為匕、匕、匕，且匕〉匕〉匕，則下列說法正確

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.從“=3能級躍遷到“=2能級，輻射出的光子頻率為匕

D.輻射出頻率為匕的光子能量比頻率為匕的光子能量大

15.氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，根據(jù)玻爾理論，下列說法正確的是（）

A.電子的動能變小B.電子的電勢能變小

C.氛原子總能量變小D.氫原子吸收能量

三、填空題

16.原子從。能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為4的光子；原子從人能級狀態(tài)躍遷到c能級

狀態(tài)時吸收波長為4的光子，已知4＞小.原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時（填“吸

收”或“輻射”）波長為的光子。

17.按照玻爾原子理論，氫原子中的電子從離原子核較近的軌道躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道，要

（填“釋放”或“吸收”）能量.已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為印與電子質(zhì)量為機(jī)，則基態(tài)氫

原子的電離能為,基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為v的光子后被電離，電離后電子的速度

大小為.（已知普朗克常量為h）

四、計(jì)算題

18.如圖為氫原子的能級示意圖，一群處于基態(tài)的氫原子吸收能量為E的光子后躍遷

到激發(fā)態(tài)，最多可以輻射出6種不同頻率的光子。

〃

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

(

遠(yuǎn)子

后

子為

求電

飛到無限處，

的光子，電子

吸收能量E

激發(fā)態(tài)的氫原

(2)處于〃=4

能

飛到

紜。

無限遠(yuǎn)處的動

參考答案

1.答案：A

解析：根據(jù)右手定則判定通電導(dǎo)線下方部分的磁場方向垂直紙面向外；根據(jù)左手定則

判斷電子在磁場中受力方向向上，故陰極射線將向上偏轉(zhuǎn)。故選A。

2.答案：B

解析：A.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，人們意識到原子核可以再分，后來盧瑟福發(fā)

現(xiàn)放射性物質(zhì)，放射出的射線并不單一，發(fā)現(xiàn)了a射線，A錯誤；

B.盧瑟福通過“粒子散射實(shí)驗(yàn)”發(fā)現(xiàn)，大部分a粒子可以穿過金箔，約有焉的a粒子

8000

發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，原子核的截面積約為原子截面積焉，在知道了原子的大小的數(shù)

8000

量級的情況下，從而得出原子核很小，其半徑的數(shù)量級為lO^m,B正確；

C.軌跡d的大角度偏轉(zhuǎn)恰好是a粒子與原子核相碰，是可能出現(xiàn)的，C錯誤；

D.a粒子與原子核帶同種電荷，不可能出現(xiàn)軌跡反c的偏轉(zhuǎn)情況，D錯誤。

故選B。

3.答案：D

解析：A.根據(jù)光電效應(yīng)的概念可知選項(xiàng)A錯誤；

B.氫原子從n=4能級躍遷到n=l能級時，輻射的光子能量為

△E=s4一4=12.75eV>3.4eV

故鋅板會發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B錯誤；

C.光電效應(yīng)不是核反應(yīng)，故不會出現(xiàn)質(zhì)量虧損，故選項(xiàng)C錯誤；

D.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程

/max=/zv—W=12.75eV—3.40eV=9.35eV

D正確。

故選D。

4.答案：B

解析：從題圖2可知，電流是隨著電壓起伏變化的，則汞原子吸收電子能量是躍遷

的，不是連續(xù)的，故A錯誤；K、G間電壓。每升高4.9V時，電流表的示數(shù)/就會顯

著下降，這說明4.9eV的能量可能對應(yīng)汞原子低能級之間的一次躍遷，當(dāng)電子的動能

較大時，存在同一個電子使多個汞原子發(fā)生躍遷的可能，故B正確；汞原子發(fā)生躍遷

吸收的能量來自與電子碰撞時電子的動能，電子的動能越大，越容易使汞原子獲得足

夠的能量發(fā)生躍遷，K、G間加的電壓使電子加速，因此相對于G極，在K極附近時

電子動能較小，不容易使汞原子發(fā)生躍遷，故C錯誤；電流上升，是因?yàn)殡娮油ㄟ^

K、G間電場加速，與汞原子碰撞后，剩余動能較多，以至于在G、A間運(yùn)動時，有足

夠的能量克服其間的反向電場力做功，到達(dá)A極的電子數(shù)較多，故D錯誤。

5.答案：D

解析：氫原子從能級機(jī)躍遷到能級〃時輻射紅光，說明能級加高于能級小則有

E「E””,而從能級“躍遷到能級左時吸收紫光，說明能級上也比能級〃高，則

紇-紇=初2，而紫光的頻率％大于紅光的頻率匕，所以/“2〉/%，因此能級上比能級

機(jī)高，所以氫原子從能級左躍遷到能級機(jī)時應(yīng)輻射光子，且光子能量應(yīng)為加-丸匕，

故D正確。

6.答案：A

解析：根據(jù)題意可知，〃=3能級的能量為用=且由能級躍遷原理有△石=加=丸￡可

92

知，能級差越大，輻射光子的波長越短，則由〃=3躍遷到〃=1時，輻射光子的波長最

短，則有區(qū)-4=丸二解得及=-2”故選A。

3282

7.答案：A

解析：A.氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離原子核較近的軌道上時，

能量減小，減小的能量以光子的形式釋放出來。故A正確；B.為發(fā)生光電效應(yīng)的光子

能量，并非氫原子基態(tài)能量。故B錯誤；C.氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，其運(yùn)動半

徑變大，此時電場力對核外電子做負(fù)功，故電勢能增大，動能減小。故C錯誤；D.根

據(jù)光電效應(yīng)逸出功公式可知/=6-線=紇因此"=,m丫2=*—紇電場力提供了電

uKpK2P

子運(yùn)動時的向心力，可得加匕=年，r=竺與之前的公式聯(lián)立可得廠=產(chǎn)、故

rrmv2\hv-E\

D錯誤，故選A。

8.答案：C

解析：A.盧瑟福通過對a粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，普朗克

根據(jù)黑體輻射的規(guī)律第一次提出了能量量子化理論，故A錯誤;B.根據(jù)a粒子散射現(xiàn)象

可知，大多數(shù)粒子擊中金箔后幾乎沿原方向前進(jìn)，故B錯誤;C.粒子受到電場力作用，

根據(jù)電場力做功特點(diǎn)可知a粒子從a經(jīng)過人運(yùn)動到c的過程中電場力先做負(fù)功后做正

功，所以粒子的電勢能先增大后減小，故C正確;D.由于a粒子從a運(yùn)動到6的過程中

電場力做負(fù)功，則動能減小，故D錯誤。故選C。

9.答案：B

解析：根據(jù)玻爾理論和光電效應(yīng)規(guī)律，光子能量與躍遷的能級差有關(guān)，能級差越大，

輻射光子的能量越高，光電效應(yīng)越容易發(fā)生。氫原子在如圖所示的各能級間躍遷時能

產(chǎn)生6種不同能量的光子，由〃=4能級向n=3能級躍遷時輻射的光子的能量小于由

n=3能級向〃=2能級躍遷時輻射的光子的能量，則由〃=4能級向n=3能級躍遷時輻射

的光子不能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)外，其余4種均可.A.5種，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯

誤；B.4種，與結(jié)論相符，選項(xiàng)正確；C.3種，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯誤；D.2種，

與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯誤.

10.答案：D

解析：受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，知躍遷到第3能級，則吸收的

光子能量為AE=—1.51+13.6eV=12.09eV。故D正確，ABC錯誤。

故選：D.

11.答案：A

解析：A.少數(shù)a粒子穿過金箔后發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)是由于a粒子受到金箔原子核的

斥力作用較大，而非與電子發(fā)生了碰撞，A錯誤，符合題意;B.絕大多數(shù)a粒子沿直線

穿過，偏轉(zhuǎn)角很小，說明原子內(nèi)部大部分是中空的，B正確，不符合題意;C.極少數(shù)a

粒子被彈單回，說明原子中心是一個體積小，帶正電且占有原子幾乎全部質(zhì)量的核，

C正確，不符合題意;D.a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)a粒子接近原子核時，受到電場斥力作

用，則電場力對粒子做負(fù)功，電勢能增大，因此當(dāng)a粒子最接近原子核時，電勢能最

大，D正確，不符合題意。故選A。

12.答案:B

解析：

13.答案：AD

解析：AB.根據(jù)

c

AE=hv=h—

2

可得

由〃=4能級躍遷到〃=3能級產(chǎn)生的