2026年浙江省部编版高一物理第7章原子物理练习题

2026年浙江省部编版高一物理第7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.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子核的存在，并提出了原子核式结构模型C.现代原子结构模型认为原子核由质子和中子组成，质子和中子内部没有结构D.普朗克的量子理论解释了原子光谱的连续性，而非不连续性参考答案：B解析：汤姆孙的葡萄干布丁模型认为原子是带正电的球体，负电子嵌在其中，故A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验发现少数α粒子大角度偏转，提出原子核式结构模型，认为原子质量集中在直径极小的原子核中，故B正确；质子和中子由夸克组成，具有内部结构，故C错误；普朗克提出能量量子化解释了黑体辐射，玻尔理论解释了氢原子光谱，故D错误。2.氢原子的能级跃迁过程中，下列说法正确的是（）A.原子从高能级跃迁到低能级时，会释放光子，光子能量等于两能级之差B.原子从低能级跃迁到高能级时，需要吸收的能量必须等于两能级之差C.氢原子光谱是连续谱，因为能级差是连续变化的D.能级跃迁过程中，原子会自发辐射或吸收光子，但不会改变原子的总能量参考答案：A解析：根据玻尔理论，能级跃迁伴随光子吸收或辐射，能量守恒，即ΔE=hν，故A正确；跃迁需吸收特定能量，非任意值，故B错误；氢原子光谱是线状谱，非连续谱，故C错误；跃迁过程会改变原子能量，故D错误。3.放射性元素衰变过程中，下列说法正确的是（）A.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4B.β衰变时，原子核释放一个电子，原子序数增加1，质量数不变C.γ衰变时，原子核释放高能光子，原子序数和质量数均不变D.半衰期是放射性元素原子核全部衰变所需的时间参考答案：C解析：α衰变释放氦核（2He4），质量数减少4，原子序数减少2，故A错误；β衰变是中子转变成质子并释放电子，原子序数增加1，质量数不变，故B错误；γ衰变释放高能光子，不改变原子序数和质量数，故C正确；半衰期是半数原子核衰变所需时间，非全部，故D错误。4.查德威克发现中子的实验中，使用了（）A.钠原子束轰击铍核B.铀核裂变产生的辐射C.α粒子轰击铍核，并探测到穿透力极强的射线D.汤姆孙的阴极射线管参考答案：C解析：查德威克用α粒子轰击铍核，发现穿透力强的射线，经实验确定是中子，故C正确；A是卢瑟福发现质子的实验，B是核裂变现象，D是汤姆孙发现电子的实验，故均错误。5.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（）A.大于从n=3能级跃迁到n=2能级时的光子能量B.小于从n=3能级跃迁到n=2能级时的光子能量C.等于从n=2能级跃迁到n=1能级时的光子能量D.无法确定，因能级差与电子运动状态无关参考答案：A解析：根据玻尔能级公式E_n=-13.6/n²eV，n=4到n=2的能量差为E_4-E_2=(-13.6/16+13.6/4)eV=2.55eV，n=3到n=2的能量差为E_3-E_2=(-13.6/9+13.6/4)eV=1.89eV，故A正确；C中n=2到n=1的能量差为10.2eV，与前者不同，故C错误；能级差与电子运动状态有关，故D错误。6.下列关于原子核结合能的说法中，正确的是（）A.原子核结合能越大，原子核越稳定B.氢原子的结合能最大，因为其原子核仅含一个质子C.重核裂变时，释放的能量小于轻核聚变时释放的能量D.原子核结合能的测量需要考虑质能方程E=mc²参考答案：A解析：结合能越大，核子束缚越牢固，越稳定，故A正确；氢原子无原子核，其结合能是指核子结合成原子核释放的能量，故B错误；重核裂变和轻核聚变均能释放能量，但聚变效率更高，故C错误；结合能计算需质能方程，故D正确。7.X射线管中，产生X射线的条件是（）A.高速电子轰击金属靶材，发生弹性碰撞B.高速电子轰击金属靶材，发生非弹性碰撞C.金属靶材自身原子核跃迁释放光子D.金属靶材电子壳层电离产生的辐射参考答案：B解析：X射线产生机制是高速电子与靶材原子核发生非弹性碰撞，损失动能转化为光子，故B正确；弹性碰撞不产生X射线，故A错误；C是γ射线产生机制，D是特征X射线产生机制，但非主机制，故均错误。8.下列关于放射性同位素应用的说法中，错误的是（）A.放射性同位素可用于医学诊断，如碘-131治疗甲状腺疾病B.放射性同位素可用于工业探伤，如γ射线检测金属内部缺陷C.放射性同位素可用于农业育种，如钴-60辐射改良作物D.放射性同位素可用于能源发电，如铀-235核裂变发电参考答案：D解析：A、B、C均为放射性同位素的实际应用，故正确；铀-235核裂变发电属于核能利用，而非放射性同位素直接发电，故D错误。9.氢原子光谱中，巴尔末系对应的是电子跃迁到（）A.n=1能级B.n=2能级C.n=3能级D.n=4能级参考答案：B解析：巴尔末系是电子从n≥3跃迁到n=2产生的光谱，故B正确；n=1对应莱曼系，n=3对应帕邢系，故A、C错误。10.根据卢瑟福散射实验，下列说法正确的是（）A.绝大多数α粒子穿过金箔，说明原子内部空旷B.少数α粒子大角度偏转，说明原子存在很小但质量集中的核C.散射角度与α粒子动能成正比D.散射实验结果支持了汤姆孙的葡萄干布丁模型参考答案：B解析：实验现象表明原子大部分是空旷的，但存在集中质量的小核，故A、B正确；散射角度与原子核电荷及距离有关，与动能无关，故C错误；卢瑟福实验否定了汤姆孙模型，故D错误。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，辐射的光子频率为1.09×10¹⁴Hz，则该光子的能量为______J。参考答案：3.03×10⁻¹⁹解析：E=hν=6.63×10⁻³⁴J•s×1.09×10¹⁴Hz≈3.03×10⁻¹⁹J。2.某放射性元素半衰期为5年，经过10年后，该元素剩余质量为原质量的______。参考答案：1/16解析：经过两个半衰期，剩余质量为(1/2)²=1/4，再经过一个半衰期，剩余(1/4)×(1/2)=1/8，故1/16。3.α粒子散射实验中，α粒子与原子核的最小距离约为______m。参考答案：5×10⁻¹⁵解析：根据库仑力提供向心力，r_min≈1.2×10⁻¹⁵m（卢瑟福估算值）。4.查德威克发现中子的实验中，使用的靶材是______，探测到的射线是______。参考答案：铍核；穿透力强的射线解析：实验使用铍核（Be），探测到穿透力强的中子流。5.氢原子光谱中，帕邢系对应的是电子跃迁到______能级。参考答案：n=3解析：帕邢系是电子从n≥4跃迁到n=3产生的光谱。6.X射线管中，产生X射线的核心部件是______，其工作电压越高，产生的X射线______。参考答案：靶材；波长越短解析：靶材是高速电子轰击产生X射线的场所，电压越高，电子动能越大，光子能量越高，波长越短。7.放射性同位素碘-131的半衰期为8天，若初始质量为100克，经过24天后，剩余质量为______克。参考答案：25解析：经过3个半衰期，剩余质量为100×(1/2)³=25克。8.根据玻尔理论，氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=1能级时，辐射的光子能量为______eV。参考答案：34.4解析：ΔE=E_5-E_1=(-13.6/25+13.6)eV=34.4eV。9.卢瑟福散射实验中，α粒子散射角度与原子核电荷的______成正比，与散射距离的______成反比。参考答案：平方；平方10.核反应方程²³⁸U→⁹²Kr+X，则X表示的粒子是______，其质量数为______。参考答案：⁴⁰Ne；4解析：根据质量数守恒（238=92+136+X质量数），电荷数守恒（92=36+X电荷数），X为⁴⁰Ne。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带正电的球体，负电子嵌在其中。参考答案：正确2.β衰变时，原子核释放一个正电子，原子序数减少1。参考答案：错误（释放电子，原子序数增加1）3.氢原子光谱是连续谱，因为能级差是连续变化的。参考答案：错误（氢原子光谱是线状谱，能级差不连续）4.半衰期是放射性元素原子核全部衰变所需的时间。参考答案：错误（半数原子核衰变所需时间）5.X射线产生机制是高速电子与金属靶材原子核发生弹性碰撞。参考答案：错误（非弹性碰撞）6.放射性同位素可用于农业育种，如钴-60辐射改良作物。参考答案：正确7.查德威克发现中子的实验中，使用了α粒子轰击铍核。参考答案：正确8.氢原子光谱中，巴尔末系对应的是电子跃迁到n=1能级。参考答案：错误（跃迁到n=2能级）9.卢瑟福散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔，说明原子内部空旷。参考答案：正确10.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，辐射的光子能量等于从n=3能级跃迁到n=2能级时的光子能量之和。参考答案：错误（能量差不同）四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述玻尔理论的主要内容。参考答案：（1）电子只能在特定轨道上运动，不辐射能量，这些轨道对应的能量是量子化的；（2）电子跃迁时，辐射或吸收光子，光子能量等于两能级之差（ΔE=hν）；（3）氢原子能级公式为E_n=-13.6/n²eV。2.解释α衰变和β衰变的特点。参考答案：α衰变：释放氦核（²He₄），原子序数减少2，质量数减少4，衰变方程为²³⁸U→²³⁴Th+⁴He；β衰变：释放电子（⁰e⁻）或正电子（⁰e⁺），原子序数增加或减少1，质量数不变。3.为什么氢原子光谱是线状谱？参考答案：氢原子能级是不连续的，电子跃迁只能发生在特定能级之间，因此辐射的光子能量也是不连续的，形成线状谱。4.简述X射线的产生机制。参考答案：高速电子轰击金属靶材，发生非弹性碰撞，损失动能转化为光子，产生X射线。5.放射性同位素有哪些应用？参考答案：（1）医学诊断和治疗，如碘-131治疗甲状腺疾病；（2）工业探伤，如γ射线检测金属缺陷；（3）农业育种，如钴-60辐射改良作物；（4）地质勘探，如碳-14测定年代。6.解释卢瑟福散射实验的意义。参考答案：实验结果表明原子大部分是空旷的，质量集中在很小但带正电的原子核中，推翻了汤姆孙的葡萄干布丁模型，提出了原子核式结构模型。7.核反应方程²³⁸U→⁹²Kr+X，求X的符号和质量数。参考答案：根据质量数守恒（238=92+136+X质量数），X质量数为4；电荷数守恒（92=36+X电荷数），X电荷数为56，符号为⁴⁵⁶Ba（但实际应为⁴⁰Ne，见填空题20）。8.为什么原子核结合能越大，原子核越稳定？参考答案：结合能越大，核子间束缚越牢固，需要更多能量才能拆分，因此原子核越稳定。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=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为2.55eV，求该光子的频率。参考答案：E=hν，ν=E/h=2.55eV/(6.63×10⁻³⁴J•s/1.60×10⁻¹⁹J/eV)≈4.86×10¹⁴Hz。2.某放射性元素半衰期为10年，现有100克该元素，经过30年后，剩余多少克？参考答案：经过3个半衰期，剩余质量为100×(1/2)³=12.5克。3.X射线管的工作电压为50kV，求产生的X射线光子的最大能量。参考答案：E_max=eU=1.60×10⁻¹⁹C×50×10³V=8.0×10⁻¹⁵J≈5.0keV。4.查德威克发现中子的实验中，使用α粒子轰击铍核，产生中子流。若α粒子动能为5MeV，求中子的动能。参考答案：根据核反应能量守恒，α粒子与铍核结合能释放能量转化为中子动能，中子动能约为2.2MeV（实际值）。5.氢原子光谱中，巴尔末系第一条谱线（n=3→n=2）的波长为656.3nm，求该光子的能量。参考答案：E=hc/λ=(6.63×10⁻³⁴J•s×3.00×10⁸m/s)/(656.3×10⁻⁹m)≈3.03×10⁻¹⁹J。6.放射性同位素碘-131的半衰期为8天，若初始质量为200克，经过16天后，剩余多少克？参考答案：经过2个半衰期，剩余质量为200×(1/2)²=50克。7.卢瑟福散射实验中，α粒子与原子核的最小距离约为5×10⁻¹⁵m，若α粒子电荷量为2e，求此时库仑力大小。参考答案：F=k•(2e)²/r²=(9.0×10⁹N•m²/C²)×(4×(1.60×10⁻¹⁹C)²)/(5×10⁻¹⁵m)²≈2.3×10⁻²N。8.核反应方程²³⁵U+¹⁰n→²¹⁰Bi+X，求X的符号和质量数。参考答案：质量数守恒：235+10=210+X质量数，X质量数为35；电荷数守恒：92+0=83+X电荷数，X电荷数为9，符号为⁹³Xe。【标准答案及解析】一、单项选择题1.B2.A3.A4.C5.A6.A7.B8.D9.B10.B解析：见各题解析。二、填空题1.3.03×10⁻¹⁹J12.1/1613.5×10⁻¹⁵m14.铍核；穿透力强的射线2.n=316.靶材；波长越短17.2518.34.419.平方；平方20.⁴⁰Ne；4解析：见各题解析。三、判断题1.√22.×23.×24.×25.×26.√27.√28.×29.√30.×解析：见各题解析。四、简答题1.玻尔理论的主要内容：电