2025-2026年江苏省湘教版九年级物理第12课原子结构习题集

2025-2026年江苏省湘教版九年级物理第12课原子结构习题集一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在原子结构模型中，原子核所带电荷量与核外电子所带电荷量相等，但电性相反，因此原子对外不显电性。下列说法中正确的是（）A.原子核内的质子数等于核外电子数，这是原子不显电性的根本原因B.原子核所带正电荷量大于核外电子所带负电荷量，导致原子显正电性C.原子核的质量远大于电子的质量，因此原子质量几乎全部集中在原子核上D.原子核内的中子不带电，因此对原子不显电性参考答案：A解析：原子不显电性的根本原因是原子核所带正电荷量与核外电子所带负电荷量相等，即质子数等于电子数。选项B错误，因为原子对外不显电性；选项C正确但与题干无关；选项D错误，中子不带电不影响原子电性。2.汤姆孙通过α粒子散射实验发现了原子核，并提出了原子的核式结构模型。下列关于该实验的说法中正确的是（）A.大多数α粒子能够穿过金箔，说明原子内部大部分是空隙B.少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内部存在带正电的核C.α粒子与原子核发生碰撞时，会损失大部分动能D.实验结果表明原子内部的质量和电荷都均匀分布参考答案：B解析：α粒子散射实验中，大多数α粒子穿过金箔说明原子内部大部分是空隙，少数α粒子大角度偏转说明原子内部存在带正电的核，这是核式结构模型的基础。选项C错误，α粒子与原子核碰撞时动能损失较小；选项D错误，实验表明原子内部质量和电荷集中。3.原子核由质子和中子组成，下列关于质子和中子的说法中正确的是（）A.质子和中子的质量相等，都是原子核主要组成部分B.质子带正电，中子不带电，原子核的电性由质子决定C.质子和中子的半径都约等于10^-15米，因此原子核的体积很小D.质子和中子都是由夸克组成的，因此它们具有相同的性质参考答案：B解析：质子带正电，中子不带电，原子核的电性由质子决定。质子和中子的质量相近但不相等，半径约10^-15米，原子核体积很小。质子和中子由不同夸克组成，性质不同。4.在原子核反应中，质量数守恒和电荷数守恒是基本定律。下列核反应方程中正确的是（）A.²³⁵U→²²¹Ra+¹⁴He+XB.¹²C+¹⁴N→¹⁷O+¹HC.⁴²He+²¹H→⁶Li+¹⁰nD.¹²C→¹²B+⁰-1e参考答案：C解析：核反应中质量数和电荷数守恒。选项A中X应为¹⁰n；选项B中电荷数不守恒；选项D中反应不可能发生。选项C中质量数（4+2=6+1）和电荷数（2+1=3+1）均守恒。5.元素的原子核发生衰变时，会释放出α粒子、β粒子或γ射线。下列关于衰变的说法中正确的是（）A.α衰变会使原子核的质量数减少4，质子数减少2B.β衰变会使原子核的质量数增加1，质子数增加1C.γ衰变会使原子核的电荷数增加，原子序数增加D.衰变过程中原子核会自发地转变为另一种元素参考答案：A解析：α衰变释放氦核（²He），质量数减少4，质子数减少2。β衰变释放电子（⁰-1e），质量数不变，质子数增加1。γ衰变释放高能光子，不改变质量数和电荷数。衰变是自发过程。6.原子核的稳定性与核内质子数和中子数有关。下列关于原子核稳定性的说法中正确的是（）A.质子数和中子数都较多的原子核通常较稳定B.某些中等质量的原子核比轻核或重核更稳定C.所有原子核的半衰期都相同，与外界条件无关D.重原子核容易发生α衰变，轻原子核容易发生β衰变参考答案：B解析：中等质量的原子核（如铁元素）通常较稳定。质子数和中子数都较多的原子核容易发生衰变。半衰期与外界条件无关，但不同原子核半衰期不同。重原子核倾向于α衰变，轻原子核倾向于β衰变。7.在原子结构中，电子绕核运动的轨道是量子化的，能量也是不连续的。下列关于能级的说法中正确的是（）A.电子从较高能级跃迁到较低能级时，会释放出光子B.原子处于基态时，电子只能在最低能级运动C.所有原子都能吸收任意频率的光子D.能级跃迁过程中，原子的总能量会减少参考答案：A解析：电子跃迁时，能量差以光子形式释放。原子处于基态时，电子在最低能级，但能级跃迁需吸收特定频率光子。能级跃迁时总能量守恒。8.同一元素的同位素具有相同的质子数，但中子数不同。下列关于同位素的说法中正确的是（）A.同位素的化学性质完全相同，物理性质也完全相同B.同位素的半衰期相同，但放射性不同C.某些同位素具有放射性，可用于示踪实验D.同位素的原子量等于质子数与中子数之和参考答案：D解析：同位素化学性质相同，但物理性质（如半衰期）不同。放射性同位素可用于示踪实验。原子量等于质子数与中子数之和。9.原子核的结合能是指将原子核分解为单个核子所需的能量。下列关于结合能的说法中正确的是（）A.结合能越大的原子核越稳定B.氢原子的结合能最大，因此最稳定C.结合能的大小与原子核的质量数成正比D.结合能的释放与核反应类型无关参考答案：A解析：结合能越大的原子核越稳定。氢原子核（质子）结合能最小。结合能与质量数近似成正比。核反应中结合能的释放与反应类型有关。10.在核电站中，核能主要通过核裂变或核聚变释放。下列关于核能的说法中正确的是（）A.核裂变是重原子核分裂成较轻原子核的过程，释放巨大能量B.核聚变是轻原子核合并成较重原子核的过程，释放更大能量C.核裂变和核聚变都能在自然界中自发进行D.核电站目前主要利用核聚变技术发电参考答案：A解析：核裂变是重核分裂成轻核，释放能量。核聚变是轻核合并，能量更大但条件苛刻。核裂变可在自然界中自发进行，核聚变需人工条件。核电站目前主要利用核裂变。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.汤姆孙的“葡萄干布丁模型”认为原子是一个带正电的球体，电子像__________一样嵌在其中。参考答案：葡萄干2.卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是原子内部存在一个__________、体积很小但集中了几乎全部质量和正电荷的核心。参考答案：原子核3.原子核的符号表示为²ₓY，其中上标“²”表示__________，下标“ₓ”表示__________。参考答案：质量数；原子序数（质子数）4.α衰变时，原子核释放一个氦核（²He），导致新原子核的质量数减少__________，原子序数减少__________。参考答案：4；25.β衰变时，原子核释放一个电子（⁰-1e），导致新原子核的质子数增加__________，质量数__________。参考答案：1；不变6.原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例有关，当质子数较多时，通常需要更多的__________来维持核的稳定性。参考答案：中子7.在原子结构中，电子绕核运动的轨道是__________的，能量也是__________的。参考答案：量子化；不连续8.同一元素的同位素具有相同的__________，但中子数不同。例如，碳-12和碳-14都是碳元素的同位素，它们的质子数都是__________。参考答案：质子数；69.原子核的结合能是指将原子核分解为单个核子所需的__________，结合能越大的原子核越__________。参考答案：能量；稳定10.核电站利用核裂变反应释放能量，核裂变过程中，质量亏损转化为能量，遵循爱因斯坦的__________公式。参考答案：质能方程（E=mc²）三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.原子核内的质子数决定了原子的化学性质。（）参考答案：正确解析：化学性质主要由核外电子排布决定，但质子数决定了电子排布。2.α粒子散射实验中，大多数α粒子发生大角度偏转，说明原子内部存在一个很小但带正电的核。（）参考答案：错误解析：大多数α粒子穿过金箔，少数发生大角度偏转。3.β衰变时，原子核释放一个质子，导致新原子核的质子数减少1。（）参考答案：错误解析：β衰变释放电子（⁰-1e），质子数增加1。4.所有原子核的半衰期都相同，与外界条件无关。（）参考答案：错误解析：半衰期与原子核性质有关，但受外界条件（如温度、压力）影响。5.原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例有关，当质子数较多时，通常需要更多的中子来维持核的稳定性。（）参考答案：正确6.同位素的化学性质完全相同，物理性质也完全相同。（）参考答案：错误解析：化学性质相同，但物理性质（如半衰期）不同。7.原子核的结合能是指将原子核分解为单个核子所需的能量，结合能越大的原子核越稳定。（）参考答案：正确8.核裂变是重原子核分裂成较轻原子核的过程，释放巨大能量。（）参考答案：正确9.核聚变是轻原子核合并成较重原子核的过程，释放更大能量，但条件苛刻，目前核电站主要利用核聚变技术发电。（）参考答案：错误解析：核聚变能量更大，但条件苛刻，核电站目前主要利用核裂变。10.在原子结构中，电子绕核运动的轨道是量子化的，能量也是不连续的。（）参考答案：正确四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述汤姆孙的“葡萄干布丁模型”的主要内容。参考答案：汤姆孙认为原子是一个带正电的球体，电子像葡萄干一样嵌在其中，正电荷均匀分布，电子均匀分布。2.简述卢瑟福的α粒子散射实验的主要现象和结论。参考答案：实验现象：大多数α粒子穿过金箔，少数发生小角度偏转，极少数发生大角度偏转。结论：原子内部存在一个很小但集中了几乎全部质量和正电荷的核式结构。3.解释什么是α衰变，并说明α衰变后新原子核与原原子核的关系。参考答案：α衰变是原子核释放一个氦核（²He）的过程，导致新原子核的质量数减少4，原子序数减少2，因此新原子核属于另一种元素。4.解释什么是β衰变，并说明β衰变后新原子核与原原子核的关系。参考答案：β衰变是原子核释放一个电子（⁰-1e）的过程，导致新原子核的质子数增加1，质量数不变，因此新原子核属于另一种元素。5.什么是同位素？举例说明。参考答案：同位素是质子数相同但中子数不同的原子。例如，碳-12和碳-14都是碳元素的同位素，它们的质子数都是6，但中子数分别是6和8。6.解释什么是原子核的结合能，并结合实例说明其意义。参考答案：原子核的结合能是指将原子核分解为单个核子所需的能量。结合能越大的原子核越稳定。例如，铁-56的结合能最大，因此铁-56原子核最稳定。7.简述核裂变和核聚变的区别。参考答案：核裂变是重原子核分裂成较轻原子核的过程，核聚变是轻原子核合并成较重原子核的过程。核聚变释放的能量更大，但条件苛刻，核裂变目前广泛应用于核电站。8.解释什么是能级跃迁，并说明能级跃迁与光子的关系。参考答案：能级跃迁是电子从较高能级跃迁到较低能级的过程，跃迁时释放的能量以光子形式释放。光子的频率与能级差成正比。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.某原子核的质量数为238，原子序数为92，该原子核发生α衰变后，新原子核的质量数和原子序数分别是多少？参考答案：α衰变释放²He，质量数减少4，原子序数减少2。新原子核的质量数为238-4=234，原子序数为92-2=90。2.某原子核发生β衰变后，新原子核的质子数增加了1，质量数不变。原原子核的质子数和质量数分别是多少？参考答案：β衰变释放⁰-1e，质子数增加1，质量数不变。设原原子核质子数为x，质量数为y，则新原子核质子数为x+1，质量数为y。因此原原子核质子数为x，质量数为y。3.某元素的原子核发生α衰变和β衰变，最终形成另一种元素。α衰变和β衰变各发生了多少次？参考答案：设α衰变发生了n次，β衰变发生了m次。α衰变使质量数减少4n，原子序数减少2n；β衰变使质量数不变，原子序数增加m。设原原子核质量数为A，原子序数为Z，新原子核质量数为A'，原子序数为Z'，则A-4n=A'，Z-2n+m=Z'。解得n=(A-A')/4，m=Z'+2n-Z。4.某原子核的半衰期为10年，现有100克该原子核，经过30年后剩余多少克？参考答案：经过30年，经历了3个半衰期，剩余质量为100×(1/2)^3=12.5克。5.某原子核的能级差为E，电子跃迁时释放的光子频率是多少？参考答案：光子频率f与能级差E的关系为E=hf，因此f=E/h，其中h为普朗克常数。6.某元素的两种同位素的质量数分别为A1和A2，它们的丰度分别为x%和(100-x)%，该元素的原子量是多少？参考答案：原子量为A1×x%+A2×(100-x)%。7.某核反应方程为²³⁵U→²²¹Ra+X+⁴He，X是什么粒子？参考答案：质量数守恒：235=221+质量数(X)+4，解得质量数(X)=10。电荷数守恒：92=88+电荷数(X)+2，解得电荷数(X)=-2。因此X为¹⁰n（中子）。8.某核电站利用核裂变反应发电，已知核反应释放的能量为E，根据质能方程E=mc²，计算质量亏损是多少？参考答案：质量亏损Δm=E/c²，其中c为光速。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.B3.B4.C5.A6.B7.A8.D9.A10.A二、填空题1.葡萄干2.原子核3.质量数；原子序数（质子数）4.4；22.1；不变6.中子7.量子化；不连续8.质子数；63.能量；稳定10.质能方程（E=mc²）三、判断题1.√2.×3.×4.×5.√6.×7.√8.√9.×10.√四、简答题1.汤姆孙认为原子是一个带正电的球体，电子像葡萄干一样嵌在其中，正电荷均匀分布，电子均匀分布。2.实验现象：大多数α粒子穿过金箔，少数发生小角度偏转，极少数发生大角度偏转。结论：原子内部存在一个很小但集中了几乎全部质量和正电荷的核式结构。3.α衰变是原子核释放一个氦核（²He）的过程，导致新原子核的质量数减少4，原子序数减少2，因此新原子核属于另一种元素。4.β衰变是原子核释放一个电子（⁰-1e）的过程，导致新原子核的质子数增加1，质量数不变，因此新原子核属于另一种元素。5.同位素是质子数相同但中子数不同的原子。例如，碳-12和碳-14都是碳元素的同位素，它们的质子数都是6，但中子数分别是6和8。6