2026年浙江省部编版高一物理第10章原子物理练习题

2026年浙江省部编版高一物理第10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：卢瑟福通过α粒子散射实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔时几乎不偏转，少数发生大角度偏转，极少数被反弹。这表明原子内部存在一个体积很小但质量和正电荷高度集中的原子核，原子大部分空间是空旷的。故选B、C。3.汤姆孙的枣糕模型认为原子结构类似于（）A.小球弹珠模型B.枣糕模型C.行星系统模型D.云雾模型解析：汤姆孙提出“葡萄干面包模型”，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。该模型被称为枣糕模型。故选B。4.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，轨道半径变化情况是（）A.变大B.变小C.不变D.无法确定解析：根据玻尔理论，电子轨道半径r_n=n^2•r_1，n=3时轨道半径最大，n=2时轨道半径减小。故选B。5.放射性元素衰变过程中，半衰期（）A.随温度升高而缩短B.随压强增大而延长C.由原子核内部性质决定D.与放射出的射线种类有关解析：半衰期是放射性元素原子核半数发生衰变所需时间，由原子核内部性质决定，与外界条件（温度、压强）及射线种类无关。故选C。6.在核反应方程_92^238U→_90^234Th+X中，X表示的粒子是（）A.α粒子（_2^4He）B.β粒子（_1^0e）C.γ射线D.中子（_0^1n）解析：根据质量数守恒238=234+4，电荷数守恒92=90+2，X为α粒子。故选A。7.核反应堆中常用的慢化剂是（）A.重水（D_2O）B.石墨（C）C.氙气（Xe）D.氦气（He）解析：核反应堆中常用石墨、重水或轻水作为慢化剂，使快中子减速为热中子。故选A、B。8.天然放射现象中，α衰变导致原子序数变化（）A.增加1B.减少2C.增加2D.减少1解析：α衰变时原子核释放一个_2^4He，质量数减少4，电荷数减少2，即原子序数减少2。故选B。9.氢原子的能级跃迁中，从n=4跃迁到n=1放出的光子频率（）A.比从n=3跃迁到n=1放出的光子频率高B.比从n=3跃迁到n=1放出的光子频率低C.与从n=3跃迁到n=1放出的光子频率相同D.无法比较解析：根据E=hν，能级差越大，光子频率越高。n=4到n=1的能级差大于n=3到n=1的能级差，故前者频率更高。故选A。10.下列说法正确的是（）A.所有原子都能发生放射性衰变B.原子核的质子数等于中子数时最稳定C.核反应堆中控制棒的作用是吸收中子D.重核裂变时释放的能量大于轻核聚变时释放的能量解析：只有放射性元素能发生衰变；原子核稳定性与质子中子比有关，中子数稍多时更稳定；控制棒通过吸收中子调节反应速率；相同质量下，重核裂变和轻核聚变释放能量效率相当，但聚变反应条件更易实现。故选C。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，辐射出的光子波长为656.3nm，则该跃迁对应的能级差为_______eV。2.卢瑟福α粒子散射实验中，发现约_______的α粒子偏转角度大于90°。3.汤姆孙的枣糕模型中，原子带_______电，电子像_______一样分布其中。4.玻尔理论中，电子在n=2轨道上的动能是n=1轨道上动能的_______倍。5.放射性元素镭-226的半衰期为1600年，经过6400年后，剩余质量为原质量的_______。6.核反应方程_1^2H+_1^3H→_2^4He+_0^1n+_______释放能量。7.核反应堆中常用的冷却剂是_______或_______。8.α衰变过程中，原子核的质量数减少_______，电荷数减少_______。9.氢原子能级公式为E_n=-13.6/n^2eV，其中n=1时能量最低，为_______eV。10.核电站利用_______反应释放的能量发电。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粒子散射实验直接证明了原子核的存在。3.原子核的质子数决定了元素的种类。4.β衰变时，原子核释放一个电子。5.半衰期是放射性元素特有的物理量。6.核反应堆中，控制棒通过吸收中子来调节反应速率。7.重核裂变和轻核聚变都能释放巨大能量。8.氢原子的能级跃迁只能辐射或吸收可见光。9.放射性元素衰变时，半衰期会随温度升高而缩短。10.核电站利用重核裂变释放的能量发电。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。2.解释α粒子散射实验的实验现象及结论。3.说明原子核的半衰期与哪些因素有关。4.比较汤姆孙的枣糕模型与卢瑟福的核式结构模型的区别。5.解释核反应堆中慢化剂的作用。6.说明核反应方程中质量数和电荷数守恒的意义。7.解释为什么氢原子的能级是分立的。8.简述核电站的工作原理。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射出光子，已知n=2能级能量为-3.4eV，n=4能级能量为-0.85eV，计算辐射光子的能量和波长。2.某放射性元素衰变时，经过3个半衰期后剩余质量为原质量的1/8，求该元素的半衰期。3.根据玻尔理论，计算氢原子n=3能级与n=1能级之间的能级差。4.卢瑟福α粒子散射实验中，发现1/8000的α粒子偏转角度大于90°，估算原子核半径。5.核反应堆中，铀-235裂变时释放出2个中子，写出核反应方程。6.某放射性元素衰变时，半衰期为10年，求经过30年后，剩余质量占原质量的百分比。7.解释为什么核聚变反应比核裂变反应更难实现。8.氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级时辐射出光子，已知该光子能使某金属发生光电效应，求该金属的逸出功。【标准答案及解析】一、单项选择题1.C2.B、C3.B4.B5.C6.A7.A、B8.B9.A10.C二、填空题1.1.89eV12.1/800013.正；葡萄干14.1/415.1/1616._1^1H17.重水；轻水18.4；219.-13.620.裂变三、判断题1.×22.×23.√24.√25.√26.√27.√28.×29.×30.√四、简答题1.玻尔理论主要内容：电子在特定轨道上运动时不辐射能量；跃迁时辐射或吸收光子能量等于能级差；轨道半径与n^2成正比。2.实验现象：多数α粒子直线前进，少数偏转，极少数反弹。结论：原子存在很小但集中质量和正电荷的原子核。3.半衰期由原子核内部性质决定，与温度、压强、化学状态无关。4.枣糕模型认为原子均匀分布正电荷，核式结构模型认为原子核集中质量和正电荷。5.慢化剂使快中子减速为热中子，提高中子捕获概率。6.质量数守恒保证核反应前后质量不灭，电荷数守恒保证反应前后电中性。7.氢原子能级由量子化条件决定，跃迁能量为分立的，故辐射光子频率分立。8.核电站利用铀-235裂变释放能量，通过控制棒调节反应速率，经冷却剂循环产生蒸汽驱动汽轮机发电。五、应用题1.解：E=3.4-0.85=2.55eV，λ=c/ν=c/hE=2.998×10^8/(6.626×10^-34×2.55×1.602×10^-19)=4.86×10^-7m=486nm。2.解：3个半衰期后剩余1/8，故半衰期T=30年。3.解：ΔE=13.6/(1^2)-13.6/(3^2)=12.09eV。4.解：设原子核半径R，α粒子散射角度θ≈1/R，θ>90°时R≈1.2×10^-15m。5.解：_92^235U+_0^1n→_56^141Ba+_36^92Kr+3_0^1n。6.解：30年=3T，剩余1/2^3=1/8，占比12.5%。7.聚变反应需要极高温度和压力条件，而裂变反应条件相对温和。8.解：E=hν=hc/λ，若E≥W_0，则金属能