2025年高中物理原子结构填空练习试题及答案

2025年高中物理原子结构填空练习试题及答案考试时长：120分钟满分：100分班级：__________姓名：__________学号：__________得分：__________试卷名称：2025年高中物理原子结构填空练习试题及答案考核对象：高中学生题型分值分布：-单选题（10题，每题2分，共20分）-填空题（10题，每题2分，共20分）-判断题（10题，每题2分，共20分）-简答题（3题，每题4分，共12分）-应用题（2题，每题9分，共18分）总分：100分一、单选题（每题2分，共20分）1.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量（）A.大于从n=4能级跃迁到n=2能级的光子能量B.小于从n=4能级跃迁到n=2能级的光子能量C.等于从n=4能级跃迁到n=2能级的光子能量D.无法比较2.根据玻尔理论，原子中电子绕核运动的轨道半径（）A.只能是任意的B.只能是某些特定的值C.随着能级升高而无限增大D.与电子质量成正比3.卢瑟福α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是（）A.原子核带正电B.原子核体积很小C.原子核质量很大D.原子核周围存在电子云4.氢原子光谱中，巴尔末系对应的光子能量（）A.全部位于可见光区域B.全部位于紫外光区域C.部分位于可见光区域D.全部位于红外光区域5.原子核的半衰期（）A.随温度升高而缩短B.随压强增大而延长C.由原子核内部性质决定D.与原子核质量数成正比6.放射性元素衰变过程中，α衰变导致原子序数（）A.增加1B.减少2C.增加2D.减少17.查德威克发现中子的实验中，使用的靶材料是（）A.铍B.铀C.钠D.氢8.原子核的结合能（）A.随质量数增大而线性增加B.随质量数增大而先增大后减小C.与原子核半径成正比D.与原子核内部结构无关9.根据波尔理论，氢原子中，n=2能级的电子动能（）A.大于n=3能级的电子动能B.小于n=3能级的电子动能C.等于n=3能级的电子动能D.无法比较10.X射线管中，产生X射线的条件是（）A.电子直接撞击阳极靶材B.原子核发生衰变C.电子绕核运动跃迁到低能级D.原子核发生裂变二、填空题（每空2分，共20分）1.氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子频率为______Hz（普朗克常量h=6.63×10⁻³⁴J·s，电子电荷e=1.6×10⁻¹⁹C）。2.玻尔理论中，电子在n=2轨道上的动能是n=1轨道上动能的______倍。3.卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子与原子核的最小距离约为______fm（1fm=10⁻¹⁵m）。4.氢原子光谱中，巴尔末系的公式为______，其中R为里德伯常数。5.放射性元素衰变过程中，α衰变使原子核质量数减少______，β衰变使原子序数增加______。6.查德威克发现中子的实验中，中子的质量约为电子质量的______倍。7.原子核的结合能单位通常用______表示。8.根据波尔理论，氢原子中，n=3能级的电势能是n=1能级电势能的______倍。9.X射线管中，阳极靶材通常选用______或钨等高原子序数材料。10.原子核的放射性衰变遵循______定律，其半衰期与衰变率成______比例。三、判断题（每题2分，共20分）1.氢原子光谱的所有谱线都位于可见光区域。（×）2.玻尔理论可以解释所有原子光谱。（×）3.卢瑟福α粒子散射实验证实了原子核的存在。（√）4.原子核的半衰期与外界环境无关。（√）5.α粒子散射实验中，绝大多数α粒子直线穿过金箔。（√）6.查德威克发现中子的实验中，使用了α粒子轰击铍核。（√）7.原子核的结合能越大，原子核越稳定。（√）8.X射线是可见光的一种。（×）9.β衰变过程中，原子核质量数不变。（√）10.原子核的放射性衰变是可逆的。（×）四、简答题（每题4分，共12分）1.简述玻尔理论的主要内容及其局限性。答：玻尔理论的主要内容：（1）电子绕核做分立轨道运动，不辐射能量；（2）电子跃迁时辐射或吸收光子，光子能量为ΔE=hν；（3）轨道半径与能级平方成正比。局限性：仅能解释氢原子光谱，无法解释多电子原子光谱。2.解释卢瑟福α粒子散射实验的现象及其意义。答：现象：绝大多数α粒子直线穿过，少数偏转，极少数大角度偏转。意义：证实原子核存在且体积很小，提出原子核式结构模型。3.说明放射性元素衰变的类型及其特点。答：类型：α衰变（质量数减4，原子序数减2）、β衰变（质量数不变，原子序数增1）、γ衰变（能级跃迁，无质量数变化）。特点：半衰期由原子核内部性质决定，衰变过程不可逆。五、应用题（每题9分，共18分）1.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级，辐射的光子波长为486nm。求：（1）辐射光子的能量；（2）跃迁前后的能级差。解：（1）光子能量E=hν=hc/λ=6.63×10⁻³⁴×3×10⁸/(486×10⁻⁹)=4.09×10⁻¹⁹J；（2）能级差ΔE=E₄-E₂=13.6(1/2²-1/4²)=10.2eV。2.某放射性元素衰变过程中，经过3个半衰期后，剩余质量为原质量的1/8。求：（1）该元素的半衰期；（2）若初始质量为100g，10天后剩余多少克？解：（1）半衰期T=3/ln2≈2.3年；（2）剩余质量m=m₀(1/2)^(t/T)=100×(1/2)^(10/2.3)≈15.6g。标准答案及解析一、单选题1.B；能级差ΔE₁=13.6(1/2²-1/3²)=1.89eV，ΔE₂=13.6(1/2²-1/4²)=2.55eV，ΔE₂>ΔE₁。2.B；玻尔理论认为轨道半径rₙ=n²h²/4πε₀²me²，仅取特定值。3.B；α粒子大角度偏转说明原子核体积很小。4.C；巴尔末系对应n→2跃迁，部分位于可见光。5.C；半衰期由原子核内部性质决定。6.B；α衰变质量数减4，原子序数减2。7.A；查德威克用α粒子轰击铍核发现中子。8.B；结合能先增大后减小，在铁元素附近最大。9.A；n=2轨道半径大于n=3，动能更小。10.A；高速电子撞击阳极靶材产生X射线。二、填空题1.3.28×¹⁰¹⁵；E=hν=hc/λ，ν=hc/λ=6.63×10⁻³⁴×3×10⁸/(486×10⁻⁹)。2.1/4；Eₙ=-13.6/n²，E₂=-3.4eV，E₁=-13.6eV，ΔE/E₁=2.5/4=1/4。3.10⁻¹⁴；α粒子最小距离约为原子核半径，约10⁻¹⁴m。4.1/λ=R(1/2²-1/n²)；巴尔末系公式。5.4；2；α衰变质量数减4，原子序数减2；β衰变原子序数增1。6.1.15×10³；中子质量约1.67×10⁻²⁷kg，电子质量约9.11×10⁻³¹kg。7.MeV；原子核结合能单位为兆电子伏。8.1/9；Eₙ=-13.6/n²，E₃=-1.51eV，E₁=-13.6eV，E₃/E₁=1.51/13.6=1/9。9.钼；钼或钨原子序数高，产额大。10.指数；反比；放射性衰变指数衰减，半衰期与衰变率成反比。三、判断题1.×；巴尔末系部分位于可见光。2.×；玻尔理论仅解释氢原子。3.√；实验证实原子核存在。4.√；半衰期由内部性质决定。5.√；绝大多数α粒子穿过，少数偏转。6.√；查德威克用α粒子轰击铍核。7.√；结合能越大，原子核越稳定。8.×；X射线是电磁波，非可见光。9.√；β衰变原子序数增1，质量数不变。10.×；放射性衰变不可逆。四、简答题1.玻尔理论主要内容：电子分立轨道运动，跃迁辐射光子，轨道半径与能级平方成正比。局限性：仅解释氢原子光谱，无法解释多电子原子光谱。2.现象：绝大多数α粒子直线穿过，少数偏转，极少数大角度偏转。意义：证实原子核存在且体积很小，提出原子核式结构模型。3.类型：α衰变（质量数减4，原子序数减2）、β衰变（质量数不变，原子序数增1）、γ衰变（能级跃迁，无质量数变化）。特点：半衰期由原子核