2026年人教版高一物理第六章原子物理练习题

2026年人教版高一物理第六章原子物理练习题一、单项选择题（每题2分，共20分）1.汤姆孙通过α粒子散射实验发现了原子核，其实验结果表明（）A.原子是一个均匀分布的正电荷球体B.原子中绝大部分空间是空的，带正电的物质集中在原子中心的小区域C.原子中存在带负电的电子D.原子核的质量远大于电子的质量2.氢原子的能级公式为E_n=-13.6/n²eV，其中n为正整数。当氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为（）A.10.2eVB.12.8eVC.15.8eVD.20.2eV3.在卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是（）A.α粒子与原子中的电子发生碰撞B.α粒子穿过原子内部时受到原子核的库仑力作用C.α粒子与原子中的正电荷均匀分布发生作用D.α粒子被原子中的中子散射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，原子释放的光子波长λ与电子在n=2能级时的动能K的关系为（）A.λ=hc/KB.λ=hK/cC.λ=hc/K²D.λ=h²c/K5.天文学家通过观测遥远星系光谱的“红移”现象，推断宇宙正在膨胀。这一现象与原子物理中的（）原理有关。A.能级跃迁B.德布罗意波C.库仑定律D.多普勒效应6.查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子，该实验中观察到的现象是（）A.产生高速α粒子B.产生γ射线C.产生不带电的粒子流D.铍核发生裂变7.原子核的半衰期是指放射性元素的一半原子核发生衰变所需的时间。下列说法正确的是（）A.半衰期与原子核的质量成正比B.半衰期与原子核的放射性强度成正比C.半衰期由原子核内部性质决定，与外界环境无关D.半衰期越短，原子核越稳定8.根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒，下列哪个方程是正确的？（）A.²⁴₁₁Na+⁴₂He→²⁷₁³Al+¹₀eB.¹²₆C→¹²₅B+⁴₂HeC.⁹₀²²Rn→⁸⁸²¹Xe+⁴₂HeD.¹³₇₅⁵Cs+¹₀n→¹³⁸₅⁵Ba+⁴₁H9.放射性同位素³²P可用于治疗肿瘤，其半衰期为14.3天。若某时刻测得样品中³²P的质量为8克，则经过57.2天后，样品中剩余³²P的质量为（）A.2克B.4克C.6克D.8克10.根据核能的质能方程E=mc²，1克铀-235完全裂变释放的能量约等于多少吨标准煤燃烧释放的能量？（已知1吨标准煤释放的能量约7.6×10¹⁰焦耳）A.0.1吨B.1吨C.10吨D.100吨二、填空题（每空2分，共20分）1.汤姆孙的“葡萄干布丁模型”认为原子中的正电荷均匀分布在整个原子体积内，带负电的电子像______一样镶嵌其中。2.玻尔理论中，电子在原子核周围做圆周运动时，其角动量mvr必须等于______的整数倍。3.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射的光子频率ν与电子在n=2能级时的动能K的关系为ν=______。4.卢瑟福的α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔时几乎不偏转，说明原子中绝大部分空间是______。5.根据质能方程E=mc²，1kg质量相当于______焦耳的能量。6.放射性元素衰变时，原子核的______发生改变，但原子核的化学性质不变。7.核反应方程¹²₆C→¹²₅B+X中，X表示的粒子是______。8.根据多普勒效应，若光源远离观察者，光子的频率将______（填“增大”“减小”或“不变”）。9.查德威克发现中子的实验中，使用的靶材料是______。10.核电站利用核裂变的链式反应释放能量，其核心设备是______。三、判断题（每题2分，共20分）1.原子核的质子数决定了该元素的化学性质。（）2.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，吸收的光子能量大于从n=3能级跃迁到n=2能级时吸收的光子能量。（）3.卢瑟福的α粒子散射实验直接证明了原子核的存在。（）4.根据玻尔理论，电子在原子核周围做圆周运动时不会辐射能量。（）5.放射性同位素的半衰期与其温度有关，温度越高半衰期越短。（）6.核反应方程²³⁸U→²³⁴Th+X中，X表示的粒子是α粒子。（）7.根据质能方程E=mc²，质量可以完全转化为能量。（）8.天文学家观测到的宇宙“红移”现象支持了宇宙膨胀的理论。（）9.查德威克发现中子的实验中，观察到的粒子是带正电的。（）10.核电站利用核聚变反应释放能量。（）四、简答题（每题4分，共16分）1.简述玻尔理论的主要内容及其对氢原子光谱的解释。2.解释卢瑟福的α粒子散射实验中，为什么绝大多数α粒子几乎不偏转，而少数α粒子发生大角度偏转。3.说明放射性同位素在医学、农业等领域的应用原理。4.比较核裂变和核聚变在能量释放机制、应用前景等方面的异同。五、应用题（每题6分，共24分）1.氢原子的能级公式为E_n=-13.6/n²eV。计算氢原子中电子从n=5能级跃迁到n=2能级时辐射的光子波长。2.某放射性元素的质量为16克，经过3个半衰期后，剩余该元素的质量是多少？3.根据质能方程E=mc²，计算1kg质量完全转化为能量时释放的能量（已知c=3×10⁸m/s）。4.查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子。该实验的核反应方程为⁴₂He+⁹₀Be→¹²₆C+X。求X表示的粒子及其质量数。【标准答案及解析】一、单项选择题1.B（汤姆孙的实验表明原子中存在带正电的核，原子大部分是空的）2.A（E_4-E_2=-13.6/4²-(-13.6/2²)=10.2eV）3.B（α粒子带正电，与原子核发生库仑力作用导致大角度偏转）4.A（λ=hc/E_2-E_3=hc/K，其中K为电子在n=2能级的动能）5.D（光谱红移是多普勒效应在光波中的体现）6.C（实验中观察到不带电的粒子流，即中子）7.C（半衰期由原子核内部性质决定，与外界环境无关）8.C（质量数守恒：4+226=4+221；电荷数守恒：90+0=88+2）9.A（经过4个半衰期，剩余质量为8×(1/2)⁴=2克）10.B（1kg铀-235释放能量约8.2×10¹⁰焦耳，相当于1吨标准煤）二、填空题1.葡萄干2.h（普朗克常数）3.K/hc4.空的5.9×10¹⁶6.电荷数7.¹⁴₇N8.减小9.铍核10.核反应堆三、判断题1.√2.×（n=4跃迁吸收的能量更大）3.√4.√（玻尔理论认为电子在特定轨道上不辐射能量）5.×（半衰期与温度无关）6.×（X应为¹⁴₇N）7.√（质量可以转化为能量）8.√9.×（中子不带电）10.×（核电站利用核裂变）四、简答题1.玻尔理论的主要内容：（1）电子在原子核周围做圆周运动，但只有在特定轨道（量子化轨道）上运动时不辐射能量；（2）电子跃迁时吸收或辐射光子的能量为E=hν，且跃迁前后能级差等于光子能量；（3）氢原子光谱可由能级公式E_n=-13.6/n²eV解释。2.大多数α粒子不偏转是因为原子大部分是空的，α粒子穿过时库仑力作用微弱；少数α粒子大角度偏转是因为它们直接靠近带正电的原子核，受到强烈的库仑力作用。3.放射性同位素应用原理：利用其衰变释放的射线（α、β、γ）进行杀菌消毒、治疗肿瘤（如³²P用于内照射）、示踪实验（如³H用于生物研究）等。4.核裂变与核聚变的比较：（1）能量释放机制：裂变是重核分裂成轻核，聚变是轻核合并成重核；（2）应用前景：裂变技术成熟（如核电站），聚变反应更清洁但技术难度大（如氢弹）；（3）原料：裂变用铀-235，聚变用氘、氚；（4）安全性：裂变有核废料问题，聚变反应堆更安全。五、应用题1.E_5-E_2=-13.6/5²-(-13.6/2²)=12.09eV，λ=hc/E=(6.63×10⁻³⁴×3×10⁸)/(12.09×1.6×10⁻¹⁹)≈1.02×10⁷m。2.经过3个半衰期，剩余质量为16×(1/2)³=2克。3.E=mc²=1×(3×10⁸)²=9×10¹⁶J。4.核反应方程：⁴₂