2026年四川省部编版高二物理第8章原子物理练习题

2026年四川省部编版高二物理第8章原子物理练习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子能量为E。若氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子能量为E'，则E与E'的关系为（）A.E=E'B.E>E'C.E<E'D.无法确定解析：根据氢原子能级公式E_n=-13.6/(n^2)eV，n=4时E_4=-13.6/16=-0.85eV，n=2时E_2=-13.6/4=-3.4eV，E=E_2-E_4=2.55eV；n=5时E_5=-13.6/25=-0.544eV，E'=E_2-E_5=2.856eV。计算可知E<E'，故选C。2.α粒子散射实验中，发现少数α粒子发生大角度偏转，这一现象说明（）A.原子核带正电B.原子大部分空间是空旷的C.原子核体积很小D.原子核带负电解析：卢瑟福散射实验中，绝大多数α粒子直线穿过金箔，少数发生偏转，极少数大角度偏转，说明原子内部存在很小但质量集中的带正电区域即原子核，原子大部分是空旷的。故选B、C。3.某原子核经过两次α衰变和两次β衰变后，变成另一种新原子核，则新原子核与原原子核相比（）A.质量数减少4，电荷数减少2B.质量数减少8，电荷数不变C.质量数不变，电荷数减少4D.质量数减少4，电荷数增加4解析：α衰变质量数减4、电荷数减2；β衰变质量数不变、电荷数加1。两次α衰变质量数减8、电荷数减4，两次β衰变电荷数加2，总变化为质量数减8、电荷数减2。故选A。4.氢原子的核外电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，下列说法正确的是（）A.原子辐射光子，电子动能增加B.原子辐射光子，电子动能减小C.原子吸收光子，电子动能增加D.原子吸收光子，电子动能减小解析：能级跃迁时原子辐射光子，电子从高能级跃迁到低能级，电势能减小，根据ke^2/r^2=mv^2/r，轨道半径减小导致动能增加。故选A。5.关于放射性元素衰变的半衰期，下列说法正确的是（）A.半衰期与原子核质量成正比B.半衰期与外界温度有关C.半衰期由原子核内部因素决定D.半衰期越短，放射性越强解析：半衰期是统计规律，由原子核内部结构决定，与质量、温度、化学状态无关。放射性强度与半衰期成反比。故选C。6.某放射性元素衰变时，其质量随时间变化的关系如图所示，则该元素的半衰期为（）A.10天B.20天C.30天D.40天解析：由图可知，经过一个半衰期后质量减为初始质量的一半，即从100g减为50g，对应时间间隔为20天。故选B。7.按照玻尔理论，氢原子核外电子从n=4轨道跃迁到n=2轨道时，下列说法正确的是（）A.电子动能和电势能都增加B.电子动能和电势能都减小C.电子动能增加，电势能减小D.电子动能减小，电势能增加解析：电子从高能级跃迁到低能级时，电势能绝对值增大即减小，动能增加。故选C。8.在α粒子散射实验中，如果用质量是α粒子4倍的β粒子（带负电）代替α粒子进行实验，其他条件不变，则（）A.大角度偏转的粒子数会增加B.大角度偏转的粒子数会减少C.粒子不发生偏转D.无法确定解析：根据库仑力F=kq_1q_2/r^2，β粒子电荷量与α粒子相同但质量为4倍，受到的库仑力相同但惯性更大，偏转角度更小。故选B。9.某放射性元素经过6个半衰期后，剩余的放射性元素占原来质量的（）A.1/6B.1/12C.1/64D.63/64解析：经过n个半衰期后剩余质量为m_0(1/2)^n，n=6时剩余质量为m_0(1/2)^6=1/64。故选C。10.氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射出的光子，其（）A.波长最短B.波长最长C.频率最低D.能量最小解析：能级差越大，辐射光子能量越高，频率越高，波长越短。n=3到n=1的能级差最大，故波长最短。故选A。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子，其频率为6.0×10^14Hz，则该光子的波长为________m。2.在α粒子散射实验中，发现少数α粒子发生大角度偏转，这一现象说明原子核的体积约为________m。3.某放射性元素半衰期为5天，经过15天后，该元素剩余质量为原来质量的________。4.按照玻尔理论，氢原子核外电子从n=4轨道跃迁到n=2轨道时，辐射出的光子能量为________eV。5.氢原子能级公式为E_n=-13.6/(n^2)eV，则电子在n=1轨道时的电势能为________V。6.α衰变时，原子核的质量数减少________，电荷数减少________。7.β衰变时，原子核的质量数________，电荷数增加________。8.某放射性元素经过3个半衰期后，其放射性强度变为原来的________。9.按照玻尔理论，氢原子核外电子在n=2轨道时的动能是n=1轨道时动能的________倍。10.在α粒子散射实验中，如果用质量是α粒子2倍的γ粒子（带正电）代替α粒子进行实验，其他条件不变，则γ粒子受到的库仑力是α粒子的________倍。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级时，需要吸收光子。2.α粒子散射实验中，所有粒子都会发生大角度偏转。3.半衰期是放射性元素特有的性质，与外界条件无关。4.按照玻尔理论，电子在轨道上运动时不辐射能量。5.β衰变时，原子核的质量数增加1。6.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子，其能量等于n=4能级的能量。7.在α粒子散射实验中，粒子偏转角度的大小与粒子质量成反比。8.某放射性元素经过一个半衰期后，其放射性强度减为原来的一半。9.按照玻尔理论，氢原子核外电子在n=3轨道时的动能是n=1轨道时动能的1/9倍。10.α衰变和β衰变都能使原子核的质量数减少。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述卢瑟福α粒子散射实验的主要现象和结论。2.解释氢原子能级跃迁时辐射或吸收光子的原因。3.说明半衰期的概念及其在放射性测量中的应用。4.按照玻尔理论，解释为什么氢原子只能处于某些特定的能量状态。5.比较α衰变和β衰变对原子核质量数和电荷数的影响。6.解释为什么在α粒子散射实验中只有少数粒子发生大角度偏转。7.说明氢原子核外电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，电势能和动能的变化。8.解释放射性元素衰变时，其质量随时间变化的关系为什么呈指数衰减。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.某氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子，其波长为486nm。求该光子的能量。2.某放射性元素半衰期为10天，现有100g该元素，经过30天后剩余多少克？3.按照玻尔理论，计算氢原子核外电子在n=2轨道时的动能。4.在α粒子散射实验中，α粒子与原子核的距离为5×10^-14m，求α粒子受到的库仑力。5.某放射性元素经过2个半衰期后，其放射性强度变为原来的1/4。求该元素的半衰期。6.氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射出的光子，其频率为2.46×10^15Hz。求该光子的波长。7.某放射性元素经过5个半衰期后，剩余质量为原来质量的1/32。求该元素的半衰期。8.按照玻尔理论，计算氢原子核外电子在n=3轨道时的电势能。【标准答案及解析】一、单项选择题1.C2.B、C3.A4.A5.C6.B7.C8.B9.C10.A二、填空题1.5.0×10^-7m2.10^-153.1/164.10.2eV5.-27.2V6.4,27.不变,18.1/89.410.2三、判断题1.×22.×23.√24.√25.×26.×27.√28.√29.√30.√四、简答题1.主要现象：绝大多数α粒子直线穿过，少数偏转，极少数大角度偏转。结论：原子存在很小但质量集中的带正电区域即原子核。2.电子跃迁时，能级差等于辐射或吸收光子的能量，E=hf。3.半衰期是统计规律，经过一个半衰期后一半原子发生衰变，适用于放射性测量和年代测定。4.玻尔理论认为电子只能在特定轨道上运动，跃迁时辐射或吸收光子，能量守恒。5.α衰变：质量数减4，电荷数减2；β衰变：质量数不变，电荷数加1。6.只有少数粒子靠近原子核才发生大角度偏转，因为原子核体积很小。7.电势能减小，动能增加。8.放射性衰变是随机事件，符合指数衰减规律。五、应用题1.E=hf=hc/λ=(6.63×10^-34J•s)(3×10^8m/s)/(486×10^-9m)=4.09×10^-19J2.剩余质量=100×(1/2)^3=6.25g3.E_k=n^2E_1/4=1/4×13.6eV=3.4eV4.F=kq_1q_2/r^2=(9×10^9)(2×1.6×10^-19)^2/(5×10^-14)=9.1×10^-15N5.半衰期=30/(2-1)=10天6.λ=c/f=(3×10^8m/s)/(2.46×10^15Hz)=1.22×10^-7m7.半衰期=5/(5-1)=1.67天8.E_p=-E_k=-13.6/(3^2)=-1