2026年四川省部编版高二物理第1章原子物理练习题

2026年四川省部编版高二物理第1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E1，从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子能量为E2。下列说法正确的是（）A.E1>E2，因为能级差越大，光子能量越高B.E1<E2，因为n=4到n=2的跃迁涉及更高能级C.E1=E2，因为所有跃迁到n=2能级的辐射能量相同D.E1>E2，因为n=3到n=2的跃迁更接近基态，能量更低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，且体积很小B.原子中存在电子云，分布均匀C.原子核带负电，且体积较大D.原子中存在质子，但分布分散3.汤姆孙的枣糕模型认为原子是（）A.带正电的球体，电子嵌在其中B.带负电的球体，质子嵌在其中C.中性气体，电子和质子随机分布D.空心球壳，电荷均匀分布4.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，跃迁辐射的光子频率ν与从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子频率ν'的关系是（）A.ν>ν'，因为能级差越大，频率越高B.ν<ν'，因为n=5到n=2的跃迁能级差更小C.ν=ν'，因为所有跃迁到n=2的频率相同D.ν>ν'，因为n=5能级更接近基态5.卢瑟福通过α粒子散射实验提出的原子核式结构模型中，原子核的半径大约为（）A.10^-10mB.10^-15mC.10^-8mD.10^-12m6.氢原子的能级公式为E_n=-13.6/n^2eV，其中n为正整数。当n=3时，电子的动能是（）A.1.51eVB.3.4eVC.12.1eVD.13.6eV7.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长λ与从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射的光子波长λ'的关系是（）A.λ>λ'，因为能级差越大，波长越长B.λ<λ'，因为n=2到n=1的跃迁能级差更小C.λ=λ'，因为所有跃迁到n=1的波长相同D.λ>λ'，因为n=3能级更接近基态8.在卢瑟福的α粒子散射实验中，如果α粒子的动能增加，则（）A.散射角度增大，因为α粒子能量更高B.散射角度减小，因为α粒子能量更高C.散射角度不变，因为散射与能量无关D.散射概率降低，因为α粒子能量更高9.汤姆孙的枣糕模型无法解释的现象是（）A.α粒子散射实验中的大角度偏转B.氢原子光谱的离散性C.原子的稳定性D.原子的电中性10.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=4能级跃迁到n=3能级时，原子（）A.吸收光子，能量增加B.吸收光子，能量减少C.辐射光子，能量增加D.辐射光子，能量减少二、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，辐射的光子频率ν与从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子频率ν'之比是________。2.卢瑟福的α粒子散射实验中，绝大多数α粒子________，少数α粒子发生大角度偏转，这一现象说明原子中存在________。3.汤姆孙的枣糕模型认为原子是________，这一模型无法解释________实验结果。4.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E与从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子能量E'之比是________。5.氢原子的能级公式为E_n=-13.6/n^2eV，其中n为正整数。当n=4时，电子的势能是________eV，动能是________eV。6.在卢瑟福的α粒子散射实验中，如果α粒子的动能增加，则散射角度________，因为________。7.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长λ与从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射的光子波长λ'之比是________。8.汤姆孙的枣糕模型认为原子是________，这一模型可以解释________现象。9.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，原子________光子，因为________。10.卢瑟福的原子核式结构模型中，原子核的半径大约为________，这一模型可以解释________现象。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=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量与从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子能量相同。（）2.卢瑟福的α粒子散射实验中，所有α粒子都发生了大角度偏转。（）3.汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中。（）4.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子频率高于从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子频率。（）5.卢瑟福的原子核式结构模型中，原子核的半径大约为10^-10m。（）6.氢原子的能级公式为E_n=-13.6/n^2eV，其中n为正整数。当n=3时，电子的动能是1.51eV。（）7.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长小于从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射的光子波长。（）8.在卢瑟福的α粒子散射实验中，如果α粒子的动能增加，则散射角度减小。（）9.汤姆孙的枣糕模型可以解释原子的电中性现象。（）10.卢瑟福的原子核式结构模型可以解释α粒子散射实验中的大角度偏转现象。（）四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述卢瑟福的α粒子散射实验的主要步骤和现象。2.解释汤姆孙的枣糕模型为什么无法解释卢瑟福的α粒子散射实验。3.根据玻尔理论，氢原子的能级公式是什么？解释能级跃迁时辐射或吸收光子的能量关系。4.解释卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容。5.比较汤姆孙的枣糕模型和卢瑟福的原子核式结构模型的异同点。6.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量是多少？7.解释为什么氢原子光谱是离散的，而不是连续的。8.比较卢瑟福的α粒子散射实验和汤姆孙的枣糕模型的实验基础和结论。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量是多少？2.卢瑟福的α粒子散射实验中，如果α粒子的动能为5MeV，α粒子的质量为6.64×10^-27kg，计算α粒子与原子核的最小距离。3.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子波长是多少？4.汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中，解释为什么这一模型无法解释原子的稳定性。5.卢瑟福的原子核式结构模型中，原子核的半径大约为10^-15m，解释为什么α粒子会发生大角度偏转。6.氢原子的能级公式为E_n=-13.6/n^2eV，其中n为正整数。当n=4时，电子的动能是多少？7.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子频率是多少？8.比较卢瑟福的α粒子散射实验和汤姆孙的枣糕模型的实验基础和结论，说明为什么卢瑟福的模型更符合实验结果。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E1为E1=E4-E2=-13.6/(4^2)-(-13.6/(2^2))=2.55eV；从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E2为E2=E3-E2=-13.6/(3^2)-(-13.6/(2^2))=1.89eV。因此E1>E2。2.A解析：卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转，说明原子中存在带正电的原子核，且原子核体积很小，因为只有靠近原子核的α粒子才会受到强烈的库仑力而发生大角度偏转。3.A解析：汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中，这一模型试图解释原子的电中性和稳定性，但无法解释卢瑟福的α粒子散射实验结果。4.A解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子频率ν为ν=(E5-E2)/h=(-13.6/(5^2)-(-13.6/(2^2)))/h=2.86×10^15Hz；从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子频率ν'为ν'=(E4-E2)/h=(-13.6/(4^2)-(-13.6/(2^2)))/h=2.55×10^15Hz。因此ν>ν'。5.B解析：卢瑟福的原子核式结构模型中，原子核的半径大约为10^-15m，这一模型可以解释α粒子散射实验中的大角度偏转现象。6.A解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E2为E2=E3-E2=-13.6/(3^2)-(-13.6/(2^2))=1.89eV。电子的动能T=E3-E2=-13.6/(3^2)=1.51eV。7.B解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长λ为λ=c/ν=c/(E2-E1)/h=1.22×10^-7m；从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长λ'为λ'=c/ν'=c/(E3-E1)/h=1.03×10^-7m。因此λ<λ'。8.B解析：在卢瑟福的α粒子散射实验中，如果α粒子的动能增加，则α粒子的速度增加，根据α粒子的动能公式E_k=p^2/(2m)，α粒子的动量p增加，因此散射角度减小。9.A解析：汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中，这一模型可以解释原子的电中性现象，但无法解释卢瑟福的α粒子散射实验结果。10.B解析：卢瑟福的原子核式结构模型中，原子核的半径大约为10^-15m，这一模型可以解释α粒子散射实验中的大角度偏转现象。二、填空题1.9:16解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E1为E1=E3-E2=-13.6/(3^2)-(-13.6/(2^2))=1.89eV；从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E2为E2=E4-E2=-13.6/(4^2)-(-13.6/(2^2))=2.55eV。因此E1:E2=1.89:2.55=9:16。2.绝大多数α粒子穿过金箔，少数α粒子发生大角度偏转，这一现象说明原子中存在带正电的原子核。3.带正电的球体，电子嵌在其中，卢瑟福的α粒子散射实验结果。4.9:16解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E1为E1=E5-E2=-13.6/(5^2)-(-13.6/(2^2))=2.86eV；从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E2为E2=E3-E2=-13.6/(3^2)-(-13.6/(2^2))=1.89eV。因此E1:E2=2.86:1.89=9:16。5.-6.8,3.4解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E4为E4=-13.6/(4^2)=-0.85eV；电子的势能为V=-E4=0.85eV；电子的动能为T=E4-E2=-0.85-(-3.4)=2.55eV。6.减小，因为α粒子的动能增加，动量增加，根据α粒子的动能公式E_k=p^2/(2m)，α粒子的动量p增加，因此散射角度减小。7.9:16解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长λ为λ=c/ν=c/(E2-E1)/h=1.22×10^-7m；从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长λ'为λ'=c/ν'=c/(E3-E1)/h=1.03×10^-7m。因此λ:λ'=1.22:1.03=9:16。8.带正电的球体，电子嵌在其中，原子的电中性现象。9.辐射，因为电子从较高能级跃迁到较低能级时，会释放能量，以光子的形式辐射出去。10.10^-15m，α粒子散射实验中的大角度偏转现象。三、判断题1.×解析：氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E1为E1=E3-E2=-13.6/(3^2)-(-13.6/(2^2))=1.89eV；从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E2为E2=E4-E2=-13.6/(4^2)-(-13.6/(2^2))=2.55eV。因此E1≠E2。2.×解析：卢瑟福的α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔，少数α粒子发生大角度偏转。3.×解析：汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中，这一模型无法解释卢瑟福的α粒子散射实验结果。4.√解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E1为E1=E5-E2=-13.6/(5^2)-(-13.6/(2^2))=2.86eV；从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E2为E2=E3-E2=-13.6/(3^2)-(-13.6/(2^2))=1.89eV。因此ν>ν'。5.×解析：卢瑟福的原子核式结构模型中，原子核的半径大约为10^-15m，而不是10^-10m。6.√解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E2为E2=E3-E2=-13.6/(3^2)-(-13.6/(2^2))=1.89eV。电子的动能T=E3-E2=-13.6/(3^2)=1.51eV。7.√解析：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=2能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长λ为λ=c/ν=c/(E2-E1)/h=1.22×10^-7m；从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子波长λ'为λ'=c/ν'=c/(E3-E1)/h=1.03×10^-7m。因此λ<λ'。8.√解析：在卢瑟福的α粒子散射实验中，如果α粒子的动能增加，则α粒子的速度增加，根据α粒子的动能公式E_k=p^2/(2m)，α粒子的动量p增加，因此散射角度减小。9.√解析：汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中，这一模型可以解释原子的电中性现象。10.√解析：卢瑟福的原子核式结构模型可以解释α粒子散射实验中的大角度偏转现象。四、简答题1.卢瑟福的α粒子散射实验的主要步骤和现象：步骤：将α粒子束射向金箔，观察α粒子的散射角度。现象：绝大多数α粒子穿过金箔，少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子发生反射。2.汤姆孙的枣糕模型为什么无法解释卢瑟福的α粒子散射实验：汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中，这一模型无法解释卢瑟福的α粒子散射实验中的大角度偏转现象，因为如果原子是均匀分布的正电荷和电子，α粒子应该只发生小角度偏转，而不是大角度偏转。3.根据玻尔理论，氢原子的能级公式是什么？解释能级跃迁时辐射或吸收光子的能量关系：氢原子的能级公式为E_n=-13.6/n^2eV，其中n为正整数。能级跃迁时，电子从较高能级跃迁到较低能级时，会辐射光子，光子能量为E_photon=E_initial-E_final；电子从较低能级跃迁到较高能级时，会吸收光子，光子能量为E_photon=E_final-E_initial。4.解释卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容：卢瑟福的原子核式结构模型认为原子中存在一个带正电的原子核，原子核的体积很小，但质量很大，电子绕原子核旋转。这一模型可以解释α粒子散射实验中的大角度偏转现象。5.比较汤姆孙的枣糕模型和卢瑟福的原子核式结构模型的异同点：相同点：都认为原子是电中性的。不同点：汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中，而卢瑟福的原子核式结构模型认为原子中存在一个带正电的原子核，电子绕原子核旋转。6.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量是多少：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E=E4-E2=-13.6/(4^2)-(-13.6/(2^2))=2.55eV。7.解释为什么氢原子光谱是离散的，而不是连续的：氢原子光谱是离散的，而不是连续的，因为电子只能在特定的能级之间跃迁，跃迁时辐射或吸收的光子能量是特定的，因此氢原子光谱是离散的。8.比较卢瑟福的α粒子散射实验和汤姆孙的枣糕模型的实验基础和结论：卢瑟福的α粒子散射实验的实验基础是将α粒子束射向金箔，实验结论是绝大多数α粒子穿过金箔，少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子发生反射，这一实验结果支持了卢瑟福的原子核式结构模型。汤姆孙的枣糕模型的实验基础是汤姆孙的阴极射线实验，实验结论是原子是电中性的，这一实验结果支持了汤姆孙的枣糕模型。但卢瑟福的α粒子散射实验结果不支持汤姆孙的枣糕模型。五、应用题1.氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量是多少：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E=E5-E2=-13.6/(5^2)-(-13.6/(2^2))=2.86eV。2.卢瑟福的α粒子散射实验中，如果α粒子的动能为5MeV，α粒子的质量为6.64×10^-27kg，计算α粒子与原子核的最小距离：根据卢瑟福的α粒子散射实验，α粒子与原子核的最小距离r_min可以由以下公式计算：1/(4πε_0)(2e^2)/(r_min^2)=(mαv^2)/r_min其中，ε_0是真空介电常数，e是元电荷，mα是α粒子的质量，v是α粒子的速度。α粒子的速度v可以由动能公式E_k=(mαv^2)/2计算，即v=sqrt(2E_k/mα)=sqrt(25MeV/6.64×10^-27kg)=1.38×10^7m/s。代入公式，r_min=sqrt((2e^2)/(1/(4πε_0)mαv^2))=sqrt((2(1.6×10^-19C)^28.85×10^-12F)/(6.64×10^-27kg(1.38×10^7m/s)^2))=2.82×10^-14m。3.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子波长是多少：根据玻尔理论，氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量E=E3-E2=-13.6/(3^2)-(-13.6/(2^2))=1.89eV。光子波长λ可以由以下公式计算：λ=hc/E=(6.63×10^-34J•s3×10^8m/s)/(1.89eV1.6×10^-19J/eV)=6.56×10^-7m。4.汤姆孙的枣糕模型认为原子是带正电的球体，电子嵌在其中，解释为什么这一模型无法解释原子的稳