2026年苏教版高中物理必修第10章原子物理测试题及答案

2026年苏教版高中物理必修第10章原子物理测试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。）1.关于原子核式结构模型的建立，下列说法正确的是A.原子是可分的，原子核位于原子的中心B.原子核带正电，电子带负电，两者靠静电引力结合C.原子的大部分体积是由原子核占据的D.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2.氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出的光子能量A.大于从n=3到n=1跃迁时辐射的光子能量B.小于从n=3到n=1跃迁时辐射的光子能量C.等于从n=2到n=1跃迁时辐射的光子能量D.无法确定大小3.下列关于氢原子能级的说法中，正确的是A.氢原子的能级是连续的B.氢原子只能吸收特定频率的光子C.氢原子从较高能级跃迁到较低能级时，会辐射光子D.氢原子的基态能量为零4.α粒子、β粒子、γ射线在下列哪个方面存在显著区别A.电离本领B.穿透本领C.带电情况D.本质5.一种放射性元素经过两个半衰期后A.所有原子都发生了衰变B.剩余原子数是原来的四分之一C.剩余原子数是原来的二分之一D.放射性强度变为原来的四分之一6.下列哪个物理量在α衰变和β衰变过程中是守恒的A.质量数B.电荷数C.动量D.A和B都守恒7.下列关于核反应的说法中，正确的是A.重核裂变是指重原子核分裂成两个或多个中等质量的原子核的过程B.轻核聚变是指轻原子核结合成较重的原子核的过程C.核反应过程中，质量数和电荷数一定都守恒D.核反应释放的能量来自于原子核的化学能8.根据玻尔原子模型，电子在原子核外做圆周运动A.不辐射能量B.辐射能量，且频率不断变化C.辐射能量，且频率恒定D.静止不动9.放射性同位素可用于治疗癌症，其原理主要是利用了A.放射性元素衰变的半衰期短B.放射性元素衰变时释放的α粒子具有很强的电离本领C.放射性元素衰变时释放的β粒子可以破坏癌细胞D.放射性元素衰变时释放的γ射线可以杀死癌细胞10.质能方程E=mc²表示A.物体的质量与其速度有关B.物体的质量与其动能有关C.质量和能量是等价的D.质量可以转化为能量二、多项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题列出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）11.下列说法中正确的是A.汤姆孙的“葡萄干布丁模型”认为原子是均匀带正电的球体，电子像葡萄干一样嵌在其中B.卢瑟福的α粒子散射实验有力地支持了原子核式结构模型C.玻尔模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律D.按照玻尔模型，电子绕核运动的轨道是任意的12.下列关于放射性现象的应用，说法正确的是A.利用放射性同位素的衰变规律可以测定地质年代B.利用放射性元素衰变时释放的α粒子可以探测物质的内部结构C.利用放射性同位素放射出的γ射线可以治疗癌症D.利用放射性同位素可以作为示踪原子研究物质的运动规律13.下列关于原子核的说法中，正确的是A.原子核是由质子和中子组成的B.质子带正电，中子不带电C.原子核的质量数等于其中质子数与中子数之和D.原子核的半径大约与质量数的立方根成正比14.下列关于氢原子能级跃迁的说法中，正确的是A.氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量大于从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量B.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级辐射的光子可以被n=3能级的氢原子吸收C.氢原子吸收一个特定频率的光子，可以从基态跃迁到激发态D.氢原子从较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能减小15.下列物理学家及其主要贡献对应正确的是A.汤姆孙发现电子B.卢瑟福发现质子C.玻尔提出原子核式结构模型D.居里夫妇发现放射性三、填空题（本题共5小题，每小题5分，共25分。）16.汤姆孙通过实验发现了______，并提出了______模型。17.玻尔原子模型中，电子只能在______的轨道上运动，并且在这些轨道上运动时不辐射能量。当电子从一个较高能级的轨道跃迁到一个较低能级的轨道时，会辐射出能量为______的光子。18.放射性元素衰变时，原子核释放出一个______粒子，变成另一种元素的原子核，这种现象称为α衰变。α衰变过程中，原子核的质量数减少______，电荷数减少______。19.写出下列核反应方程：(1)_₇³²U→_₈³³Bi+______(2)_₁²H+_₁¹H→_₂³He+______20.质能方程E=mc²表明质量和能量是等价的，质量可以转化为______，能量也可以转化为______。四、计算题（本题共2小题，共35分。）21.(18分)氢原子的基态能量为-13.6eV，n=2和n=3能级的能量分别为-3.4eV和-1.51eV。(1)计算氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量是多少电子伏特？(2)这个光子的频率是多少赫兹？（普朗克常数h=6.63×10⁻³⁴J·s，光速c=3.00×10⁸m/s）22.(17分)铀-238的半衰期为4.5×10⁹年，现有一块含有1kg铀-238的样品。(1)经过1.35×10⁹年后，样品中还有多少千克的铀-238没有衰变？(2)经过多长时间，样品中铀-238的质量只剩下原来的1/16？试卷答案一、单项选择题1.D2.A3.C4.C5.B6.D7.C8.A9.D10.C二、多项选择题11.ABC12.ABCD13.ABC14.AC15.ABD三、填空题16.电子；葡萄干布丁17.分立的；hν=E_m-E_n18.α；4；219.(1)_⁴⁰²⁰He；(2)_₀¹n20.能量；质量四、计算题21.(1)E=E₃-E₂=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV(2)ν=E/h=(1.89eV×1.60×10⁻¹⁹J/eV)/(6.63×10⁻³⁴J·s)≈4.57×10¹⁴Hz22.(1)经过一个半衰期，剩余质量m=m₀(1/2)^(t/T)=1kg×(1/2)^(1.35×10⁹年/4.5×10⁹年)=1kg×(1/2)^0.3=1kg×0.707≈0.707kg(2)经过两个半衰期，剩余质量为m₀/4。所需时间t=2T=2×4.5×10⁹年=9.0×10⁹年解析一、单项选择题1.汤姆孙的“葡萄干布丁模型”和卢瑟福的核式结构模型都是原子结构模型，但只有卢瑟福的实验（α粒子散射实验）表明原子核的存在，并支持核式结构模型。A错误。原子核带正电，电子带负电，两者靠静电引力结合是错误的，电子绕核运动并非静电平衡。B错误。原子的大部分体积是由电子云占据的，原子核体积很小。C错误。α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔说明原子大部分是空的，少数发生大角度偏转说明原子质量集中在很小区域，存在原子核。D正确。2.氢原子能级不连续，E_n=-13.6/n²eV。n=4到n=2的跃迁能量ΔE₁=E₄-E₂=(-0.85-(-3.4))eV=2.55eV。n=3到n=1的跃迁能量ΔE₂=E₃-E₁=(-1.51-(-13.6))eV=12.09eV。n=2到n=1的跃迁能量ΔE₃=E₂-E₁=(-3.4-(-13.6))eV=10.2eV。显然ΔE₂>ΔE₁>ΔE₃。所以从n=4到n=2的跃迁辐射光子能量小于从n=3到n=1跃迁时辐射的光子能量。B错误，A正确。C错误，不同跃迁能量不同。D错误，能量是特定的。3.氢原子能级是分立的，不是连续的。A错误。氢原子只能吸收特定频率（能量）的光子，使其从较低能级跃迁到较高能级。B错误。氢原子从较高能级跃迁到较低能级时，会辐射出能量等于两能级之差的光子。C正确。氢原子的基态能量为-13.6eV，不是零。D错误。4.α粒子带正电，β粒子（电子）带负电，γ射线是光子，不带电。C正确。α粒子质量大，电离本领强，穿透本领弱。β粒子质量小，电离本领弱，穿透本领较强。γ射线质量为零，电离本领最弱，穿透本领最强。A、B、D描述的是它们的不同性质，而非本质区别。故选C。5.半衰期是统计规律，对大量原子适用。一个半衰期后，一半原子发生衰变，剩余一半。B正确。不是所有原子都衰变。A错误。剩余是二分之一，不是四分之一。C错误。放射性强度与原子数成正比，衰变后减为原来的一半，不是四分之一。D错误。6.α衰变时，原子核放出一个α粒子（_²⁴He），质量数减少4，电荷数减少2。β衰变时，一个中子转变为一个质子并放出一个电子（_⁻¹₀e），质量数不变，电荷数增加1。A错误，B错误。核反应遵循动量守恒。D正确。故选D。7.重核裂变是指重原子核分裂成两个或多个中等质量的原子核的过程，释放巨大能量。A正确。轻核聚变是指轻原子核结合成较重的原子核的过程，也释放巨大能量。B正确。核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒。C正确。核反应释放的能量来自于原子核的核能（结合能的减少），不是化学能。D错误。故选C。8.根据玻尔原子模型，电子在特定半径（分立）的轨道上绕核做圆周运动，不辐射能量。只有在能级跃迁时才辐射或吸收能量。A正确。B、C错误。电子在轨道上运动，不是静止。D错误。9.放射性同位素治疗癌症主要是利用其放射出的γ射线。γ射线具有很强的穿透能力，可以到达深部癌细胞，破坏其DNA结构，阻止其分裂增殖，从而杀死癌细胞。A错误，半衰期与治疗关系不大。B错误，α粒子电离强但穿透弱，不易到达深部。C错误，β粒子穿透力不如γ射线。D正确。10.质能方程E=mc²揭示了质量和能量的统一性，质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。A错误，速度影响动能，但不直接关系此方程。B错误，动能与动量相关，此方程是质量和能量的关系。C正确。D正确，是该方程的两个重要应用方向。二、多项选择题11.汤姆孙通过阴极射线实验发现了电子，提出了“葡萄干布丁模型”。A正确。卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。B正确。玻尔模型成功地解释了氢原子光谱，但不能解释多电子原子光谱。C正确。玻尔模型中，电子只能在分立的能级（轨道）上运动，能量是量子化的。D错误。故选ABC。12.放射性同位素由于其半衰期和放射性质，可用于测定地质年代（放射性碳定年法）。A正确。放射源发出的射线可以探测物质内部结构，如工业探伤、医学成像（CT）。B正确。放射线可用于治疗癌症（放射疗法）。C正确。示踪原子利用放射性同位素在物质中随其迁移的特性，研究物质运动规律。D正确。故选ABCD。13.原子核是由质子和中子组成的。A正确。质子带一个单位正电荷，中子不带电。B正确。原子核的质量数（A）等于其内部质子数（Z）和中子数（N）之和，即A=Z+N。C正确。原子核的半径近似与质量数A的立方根成正比，即R≈r₀A^(1/3)，其中r₀是常数。D正确。故选ABCD。14.氢原子能级E_n=-13.6/n²eV。n=4到n=2的能量差ΔE₁=E₄-E₂=(-0.85-(-3.4))eV=2.55eV。n=3到n=1的能量差ΔE₂=E₃-E₁=(-1.51-(-13.6))eV=12.09eV。n=2到n=1的能量差ΔE₃=E₂-E₁=(-3.4-(-13.6))eV=10.2eV。由于E₁<E₂<E₃<E₄，所以ΔE₁<ΔE₂<ΔE₃。从n=4跃迁到n=2辐射的光子能量（2.55eV）小于从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量（12.09eV）。A错误。能级跃迁吸收或辐射的光子能量必须等于两能级之差。n=4→2的光子能量为2.55eV，n=3→1的光子能量为12.09eV。2.55eV≠12.09eV-10.2eV(0.89eV)。所以不能被n=3能级的氢原子吸收。B错误。氢原子吸收一个能量等于E_m-E_n的光子，可以从能级n到能级m（m>n）。C正确。氢原子从较高能级（如n=4）跃迁到较低能级（如n=2）时，电子轨道半径减小，动能增加（根据k*e²/r²=m*v²/r，r减小，v增大），势能（负值）绝对值增大（减小）。总能量（负值）减小。但题目问动能是否减小，显然动能是增加的。D错误。故选AC。15.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子。A正确。卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子核，并预言了质子的存在，后来也发现了质子。B正确。玻尔提出了玻尔原子模型（量子化轨道模型），解释了氢原子光谱。C正确。居里夫妇（玛丽·居里和皮埃尔·居里）发现了钋和镭两种放射性元素，并深入研究放射性现象。D正确。故选ABCD。三、填空题16.汤姆孙通过阴极射线实验发现了电子，证明了原子是可以再分的。基于此，他提出了“葡萄干布丁模型”来解释原子结构。故填：电子；葡萄干布丁。17.根据玻尔原子模型，电子只能在分立的（不连续的）特定能量轨道（或叫定态）上运动，并且在这些轨道上运动时不辐射能量。当电子从一个较高能级的轨道（激发态）跃迁到一个较低能级的轨道（较低能级）时，会以光子的形式辐射出能量，这个光子的能量等于两个能级的能量差，即hν=E_m-E_n。故填：分立的；hν=E_m-E_n。18.放射性元素衰变时，原子核释放出一个α粒子（_²⁴He），α粒子由2个质子和2个中子组成。原子核放出一个α粒子后，电荷数减少2（质子数减少2），质量数减少4（质子数+中子数减少4）。这种现象称为α衰变。故填：α；4；2。19.(1)α衰变是重核放出一个α粒子变成另一个核的过程。根据电荷数守恒和质量数守恒，方程为_₇³²U→_₈³¹Bi+_²⁴He。故填：_⁴⁰²⁰He。(2)中子与质子聚变生成氦核并释放一个中子。根据电荷数守恒和质量数守恒，方程为_₁²H+_₁¹H→_₂³He+_₀¹n。故填：_₀¹n。20.质能方程E=mc²表明质量和能量是等价的，可以相互转化。质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。故填：能量；质量。四、计算题21.(1)氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量等于两能级之差：E=E₃-E