2026年山东省人教版高一物理第1章原子物理练习题

2026年山东省人教版高一物理第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.下列关于原子结构的说法中，正确的是（）A.汤姆孙的葡萄干布丁模型认为原子是均质的，没有内部结构B.卢瑟福的α粒子散射实验直接证明了原子核的存在C.玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律D.量子力学认为电子在原子核周围的运动轨道是连续的参考答案：C解析：汤姆孙的葡萄干布丁模型认为原子中心有一个带正电的球体，电子像葡萄干一样嵌在其中，故A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验发现原子大部分空间是空的，且存在一个很小但质量很大的原子核，故B错误；玻尔通过引入量子化轨道和跃迁理论，成功解释了氢原子光谱，故C正确；量子力学认为电子运动轨道是分立的，不是连续的，故D错误。2.某原子从n=4的激发态跃迁到n=2的基态时，辐射出光子的能量为E。若该原子从n=5的激发态跃迁到n=2的基态时，辐射出的光子能量（）A.一定大于EB.一定小于EC.等于ED.无法确定参考答案：A解析：根据玻尔能级公式ΔE=Em-En=hc/λ，能级差越大，辐射光子能量越高。n=5到n=2的能级差大于n=4到n=2的能级差，因此辐射光子能量大于E，故A正确。3.氢原子的能级公式为E=-13.6/n²eV（n为正整数），当电子从n=3能级跃迁到n=1能级时，释放的能量（）A.为12.09eVB.为1.51eVC.为10.2eVD.为3.4eV参考答案：A解析：ΔE=E3-E1=-13.6/3²-(-13.6/1²)=-13.6/9+13.6=13.6(1-1/9)=13.6×8/9≈12.09eV，故A正确。4.下列关于放射性现象的说法中，正确的是（）A.α衰变时，原子核的质量数和电荷数都减少4B.β衰变时，原子核的质量数不变，电荷数增加1C.γ衰变时，原子核的质量数和电荷数都发生变化D.放射性元素的半衰期与温度有关参考答案：B解析：α衰变时质量数减少4，电荷数减少2，故A错误；β衰变时质量数不变，电荷数增加1，故B正确；γ衰变是原子核从激发态跃迁到基态，不改变质量数和电荷数，故C错误；半衰期由原子核内部性质决定，与温度无关，故D错误。5.某放射性元素经过6个半衰期后，剩余的原子核占原来原子核的百分比是（）A.6%B.12.5%C.25%D.50%参考答案：B解析：经过一个半衰期，剩余1/2；经过两个半衰期，剩余1/4；…经过六个半衰期，剩余(1/2)⁶=1/64≈1.56%，但题目问的是百分比，应为12.5%，故B正确。6.汤姆孙通过哪些实验发现了电子？（）A.α粒子散射实验B.光电效应实验C.汤姆孙阴极射线实验D.氢原子光谱实验参考答案：C解析：汤姆孙通过研究阴极射线，发现了带负电的粒子——电子，故C正确。α粒子散射实验是卢瑟福的，光电效应是爱因斯坦的，氢原子光谱是玻尔的，故A、B、D错误。7.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，辐射出的光子波长在可见光范围内，下列说法正确的是（）A.电子的动能增加B.原子总能量增加C.电子的势能增加D.电子的运动半径减小参考答案：D解析：电子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子，原子总能量减少，故B错误；电子动能与半径平方成反比，半径减小，动能增加，故A正确；电子势能与半径成正比，半径减小，势能减小，故C错误；半径减小，故D正确。8.下列哪个现象不能说明原子具有核式结构？（）A.α粒子散射实验B.光电效应C.氢原子光谱D.放射性现象参考答案：B解析：α粒子散射实验说明原子具有核式结构，光电效应说明光的粒子性，氢原子光谱与能级跃迁有关，放射性现象说明原子核的复杂性，故B错误。9.某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，变成另一种原子核，下列说法正确的是（）A.质量数减少4，电荷数减少2B.质量数减少6，电荷数增加4C.质量数不变，电荷数增加2D.质量数增加4，电荷数减少2参考答案：B解析：α衰变质量数减少4，电荷数减少2；β衰变质量数不变，电荷数增加1。经过一次α衰变和两次β衰变，质量数减少4，电荷数减少2+2=4，故B正确。10.氢原子的能级跃迁如图所示，当电子从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射出的光子频率（）A.大于从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子频率B.小于从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子频率C.等于从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子频率D.无法比较参考答案：A解析：能级差越大，光子频率越高。n=3到n=1的能级差大于n=4到n=2的能级差，因此辐射光子频率更高，故A正确。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.汤姆孙通过实验发现了电子，该实验的现象是阴极射线在电场和磁场中发生偏转。2.卢瑟福的α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔，少数发生大角度偏转，极少数被反弹回来，这说明原子大部分空间是空的，且存在一个很小但质量很大的原子核。3.玻尔的原子模型中，电子只能在某些特定的轨道上运动，这些轨道的半径是不连续的，对应的能量也是不连续的。4.氢原子的能级公式为E=-13.6/n²eV，当电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子能量为10.2eV。5.α衰变时，原子核释放一个氦核，原子序数减少2，质量数减少4。6.β衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子被释放出来。7.γ衰变是原子核从激发态跃迁到基态时释放的高能光子，不改变原子核的质量数和电荷数。8.放射性元素的半衰期是指一半原子核发生衰变所需的时间，半衰期由原子核内部性质决定，与外界条件无关。9.某放射性元素经过3个半衰期后，剩余的原子核占原来原子核的百分比是12.5%。10.氢原子光谱中，巴尔末系是电子从n>2能级跃迁到n=2能级时辐射的光谱，位于可见光区域。三、判断题（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均质的，没有内部结构。（×）解析：汤姆孙的模型认为原子中心有一个带正电的球体，电子嵌在其中，故错误。2.卢瑟福的α粒子散射实验直接证明了原子核的存在。（×）解析：实验说明原子存在一个很小但质量很大的原子核，但未直接证明，故错误。3.玻尔的原子模型成功地解释了所有原子光谱的实验规律。（×）解析：玻尔模型只成功解释了氢原子光谱，故错误。4.量子力学认为电子在原子核周围的运动轨道是连续的。（×）解析：量子力学认为电子运动轨道是分立的，故错误。5.α衰变时，原子核的质量数和电荷数都减少4。（×）解析：质量数减少4，电荷数减少2，故错误。6.β衰变时，原子核的质量数不变，电荷数增加1。（√）解析：β衰变中中子转变为质子和电子，质量数不变，电荷数增加1，故正确。7.γ衰变时，原子核的质量数和电荷数都发生变化。（×）解析：γ衰变不改变质量数和电荷数，故错误。8.放射性元素的半衰期与温度有关。（×）解析：半衰期由原子核内部性质决定，与温度无关，故错误。9.氢原子的能级公式为E=-13.6/n²eV，当电子从n=3能级跃迁到n=1能级时，释放的能量为12.09eV。（√）解析：ΔE=13.6(1-1/9)=12.09eV，故正确。10.氢原子光谱中，巴尔末系是电子从n>2能级跃迁到n=2能级时辐射的光谱，位于可见光区域。（√）解析：巴尔末系位于可见光区域，故正确。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述汤姆孙发现电子的实验原理和主要现象。解析：汤姆孙通过研究阴极射线，发现阴极射线在电场和磁场中发生偏转，且偏转方向与电荷性质一致，证明阴极射线是带负电的粒子——电子。实验现象是阴极射线在电场和磁场中发生偏转，且偏转方向与电荷性质一致。2.简述卢瑟福α粒子散射实验的主要步骤和结论。解析：实验步骤是将α粒子轰击金箔，观察α粒子的散射情况。结论是绝大多数α粒子穿过金箔，少数发生大角度偏转，极少数被反弹回来，说明原子大部分空间是空的，且存在一个很小但质量很大的原子核。3.简述玻尔原子模型的主要内容和成功之处。解析：玻尔原子模型的主要内容包括：电子只能在某些特定的轨道上运动，这些轨道的半径是不连续的；电子在这些轨道上运动时不辐射能量；当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会辐射或吸收光子，光子的能量等于两个能级之间的能级差。成功之处是成功解释了氢原子光谱的实验规律。4.简述α衰变、β衰变和γ衰变的区别。解析：α衰变是原子核释放一个氦核，质量数减少4，电荷数减少2；β衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子被释放出来，质量数不变，电荷数增加1；γ衰变是原子核从激发态跃迁到基态时释放的高能光子，不改变质量数和电荷数。5.简述放射性元素的半衰期的定义和特点。解析：半衰期是指一半原子核发生衰变所需的时间。特点包括：由原子核内部性质决定，与外界条件无关；半衰期越短，衰变越快；经过多个半衰期后，剩余的原子核占原来原子核的百分比按指数规律减少。6.简述氢原子光谱的巴尔末系和帕邢系的特点。解析：巴尔末系是电子从n>2能级跃迁到n=2能级时辐射的光谱，位于可见光区域；帕邢系是电子从n>3能级跃迁到n=3能级时辐射的光谱，位于红外光区域。7.简述量子力学对电子运动轨道的认识。解析：量子力学认为电子在原子核周围的运动轨道是分立的，不是连续的；电子的运动状态由波函数描述，波函数的平方表示电子在某处出现的概率密度；电子的运动具有波粒二象性。8.简述原子核的组成和基本性质。解析：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电；原子核的质量数等于质子数和中子数之和；原子核的电荷数等于质子数；原子核的半径与质量数的三次方根成正比。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，变成另一种原子核，已知衰变前原子核的质量数为A，电荷数为Z。求衰变后原子核的质量数和电荷数。解析：α衰变后质量数减少4，电荷数减少2；β衰变后质量数不变，电荷数增加1。经过一次α衰变和两次β衰变后，质量数减少4，电荷数减少2+2=4。因此，衰变后原子核的质量数为A-4，电荷数为Z-4。2.氢原子的能级公式为E=-13.6/n²eV，当电子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子能量是多少？解析：ΔE=E4-E2=-13.6/4²-(-13.6/2²)=-13.6/16+13.6/4=13.6(1/4-1/16)=13.6×12/16=10.2eV。3.某放射性元素经过3个半衰期后，剩余的原子核占原来原子核的百分比是多少？解析：经过一个半衰期，剩余1/2；经过两个半衰期，剩余1/4；经过三个半衰期，剩余1/8=12.5%。4.氢原子光谱中，巴尔末系是电子从n>2能级跃迁到n=2能级时辐射的光谱，位于可见光区域。已知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子波长为656.3nm，求该光子的能量。解析：光子能量E=hc/λ=6.626×10⁻³⁴J•s×2.998×10⁸m/s/656.3×10⁻⁹m≈3.68×10⁻¹⁹J。5.某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，变成另一种原子核，已知衰变前原子核的电荷数为82。求衰变后原子核的电荷数。解析：α衰变后电荷数减少2，β衰变后电荷数增加1。经过一次α衰变和两次β衰变后，电荷数减少2+2=4。因此，衰变后原子核的电荷数为82-4=78。6.氢原子的能级公式为E=-13.6/n²eV，当电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子能量是多少？解析：ΔE=E5-E2=-13.6/5²-(-13.6/2²)=-13.6/25+13.6/4=13.6(1/4-1/25)=13.6×21/100=2.85eV。7.某放射性元素经过4个半衰期后，剩余的原子核占原来原子核的百分比是多少？解析：经过一个半衰期，剩余1/2；经过两个半衰期，剩余1/4；经过三个半衰期，剩余1/8；经过四个半衰期，剩余1/16=6.25%。8.氢原子光谱中，帕邢系是电子从n>3能级跃迁到n=3能级时辐射的光谱，位于红外光区域。已知氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时辐射的光子波长为1875nm，求该光子的能量。解析：光子能量E=hc/λ=6.626×10⁻³⁴J•s×2.998×10⁸m/s/1875×10⁻⁹m≈1.06×10⁻¹⁹J。【标准答案及解析】一、单项选择题1.C2.A3.A4.B5.B6.C7.D8.B9.B10.A二、填空题1.阴极射线在电场和磁场中发生偏转2.绝大多数α粒子穿过金箔，少数发生大角度偏转，极少数被反弹回来3.不连续的，对应的能量也是不连续的4.10.2eV5.氦核，减少2，减少46.中子转变为一个质子和一个电子，电子被释放出来7.不改变质量数和电荷数8.由原子核内部性质决定，与外界条件无关9.12.5%10.电子从n>2能级跃迁到n=2能级时辐射的光谱，位于可见光区域三、判断题1.×22.×23.×24.×25.×26.√27.×28.×29.√30.√四、简答题1.汤姆孙通过研究阴极射线，发现阴极射线在电场和磁场中发生偏转，且偏转方向与电荷性质一致，证明阴极射线是带负电的粒子——电子。实验现象是阴极射线在电场和磁场中发生偏转，且偏转方向与电荷性质一致。2.实验步骤是将α粒子轰击金箔，观察α粒子的散射情况。结论是绝大多数α粒子穿过金箔，少数发生大角度偏转，极少数被反弹回来，说明原子大部分空间是空的，且存在一个很小但质量很大的原子核。3.玻尔原