專題39原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)- 三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國）

專題39原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢考點(diǎn)1能級(jí)和波爾理論（5年4考）2024年高考江西卷：某氮化鎵基材料的簡化能級(jí)。2023高考河北卷：國家航天局正式發(fā)布了“羲和號(hào)”太陽探測衛(wèi)星國際上首次在軌獲取的太陽譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試：“夢天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對(duì)的冷原子鐘組能級(jí)圖。2023高考湖北卷：我國自主研發(fā)的“夸父一號(hào)”太陽探測衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡可用于探測波長為的氫原子譜線。1.能級(jí)和波爾理論是該章的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，高考考查頻率較高。命題通常結(jié)合某種情景，或給出能級(jí)圖，綜合考查能級(jí)、波爾理論、光電效應(yīng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。2.原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)大多屬于了解，命題難度小，考查頻率不高。考點(diǎn)2原子結(jié)構(gòu)（5年2考）2022高考湖南卷：關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性。2023學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試上海卷：關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)?？键c(diǎn)01能級(jí)和波爾理論1.（2024年高考江西卷）近年來，江西省科學(xué)家發(fā)明硅襯底氮化鎵基系列發(fā)光二極管，開創(chuàng)了國際上第三條技術(shù)路線。某氮化鎵基材料的簡化能級(jí)如圖所示，若能級(jí)差為（約）,普朗克常量，則發(fā)光頻率約為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】根據(jù)題意可知，輻射出的光子能量，由光子的能量得，C正確。2.（2023高考河北卷）2022年8月30日，國家航天局正式發(fā)布了“羲和號(hào)”太陽探測衛(wèi)星國際上首次在軌獲取的太陽譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，其對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過程為（）A.從躍遷到 B.從躍遷到C.從躍遷到 D.從躍遷到【答案】D【解析】是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，根據(jù)可知是氫原子巴耳末系中頻率最小的譜線，根據(jù)氫原子的能級(jí)圖，利用玻爾理論中的頻率條件可見能級(jí)差越小，頻率越低，波長越長。故對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過程為從躍遷到。故選D。3．（2022重慶高考）如圖為氫原子的能級(jí)示意圖。已知藍(lán)光光子的能量范圍為，紫光光子的能量范圍為。若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則激發(fā)氫原子的光子能量為（）A．B．C．D．【參考答案】C【名師解析】由題意可知，處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則由藍(lán)光光子能量范圍可知?dú)湓訌膎=4能級(jí)向低能級(jí)（n=2）躍遷可以輻射藍(lán)光，則需要激發(fā)氫原子到n=4能級(jí)，所以激發(fā)氫原子的光子能量為△E=E4-E1=(-0.85eV)-(-13.6eV)=12.75eV，選項(xiàng)C正確。4．（2022高考北京卷）氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子（）A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量減少【參考答案】B【命題意圖】此題考查能級(jí)、躍遷及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！久麕熃馕觥繗湓訌哪臣ぐl(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，能量減少，選項(xiàng)B正確。5．（2022新高考海南卷）一群處于激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷向外輻射出不同頻率的光子，則（）A．需要向外吸收能量B．共能放出6種不同頻率的光子C．向躍遷發(fā)出的光子頻率最大D．向躍遷發(fā)出的光子頻率最大【參考答案】BD【名師解析】處于激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷向外輻射出不同頻率的光子，向外輻射能量，A錯(cuò)誤；共能放出3+2+1=6種不同頻率的光子，B正確；向躍遷發(fā)出的光子能量最小，頻率最低，C錯(cuò)誤；向躍遷發(fā)出的光子能量最大，頻率最大，D正確。6．（2022·高考廣東物理）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為，其中。圖4是按能量排列的電磁波譜，要使的氫原子吸收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是（）A．紅外線波段的光子B．可見光波段的光子C．紫外線波段的光子D．X射線波段的光子【參考答案】A【命題意圖】本題考查能級(jí)，電磁波譜，氫原子電離及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【解題思路】n=20的氫原子能量為E20=E1/202=-0.034eV，該氫原子其電離能為0.034eV。吸收一個(gè)光子，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，由圖4所示按能量排列的電磁波譜可知，被吸收的光子是紅外線波段的光子，A項(xiàng)正確。7．（2022年6月浙江選考）圖為氫原子的能級(jí)圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是A．逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eVB．n=3躍遷到n=1放出的光電子動(dòng)量最大C．有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D．用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)第7題圖第7題圖【參考答案】B【命題意圖】本題考查能級(jí)，波爾理論及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，躍遷到基態(tài)，輻射出的光子能量最大，最大為E=（-1.51eV）-（-13.6eV）=12.09eV，照射逸出功為2.29eV的金屬鈉，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek=E-W=12.09eV-2.29eV=9.80eV，A錯(cuò)誤；n=3躍遷到n=1放出的光電子能量E最大，由E=pc，可知?jiǎng)恿縫最大，B正確；只有處于n=3的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到基態(tài)，處于n=2的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到基態(tài)，輻射的光子能量大于金屬鈉逸出功2.29eV，即2種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；用0.85eV的光子照射處于n=3是氫原子，不能躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，D錯(cuò)誤。8.（2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試）“夢天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對(duì)的冷原子鐘組發(fā)射升空，對(duì)提升我國導(dǎo)航定位、深空探測等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級(jí)體系，原子吸收頻率為的光子從基態(tài)能級(jí)I躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級(jí)2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級(jí)1，實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率為（）A. B. C. D.【參考答案】D【名師解析】原子吸收頻率為光子從基態(tài)能級(jí)I躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ時(shí)有且從激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ向下躍遷到基態(tài)I的過程有聯(lián)立解得，D正確。9.（2023高考選擇性考試遼寧卷）原子處于磁場中，某些能級(jí)會(huì)發(fā)生劈裂。某種原子能級(jí)劈裂前后的部分能級(jí)圖如圖所示，相應(yīng)能級(jí)躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，且逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，則（）A.①和③的能量相等B.②的頻率大于④的頻率C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能小于Ek【參考答案】A【名師解析】由圖可知①和③對(duì)應(yīng)的躍遷能級(jí)差相同，可知①和③的能量相等，選項(xiàng)A正確；因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于④對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于④的能量，根據(jù)可知②的頻率小于④的頻率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于①，②的頻率小于①，則若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因④對(duì)應(yīng)的能級(jí)差大于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知④的能量大于①，即④的頻率大于①，因用①照射某金屬表面時(shí)能逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，根據(jù)則用④照射該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能大于Ek，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10.（2023高考湖北卷）2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號(hào)”太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡可用于探測波長為的氫原子譜線（對(duì)應(yīng)的光子能量為）。根據(jù)如圖所示的氫原子能級(jí)圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子（）A.和能級(jí)之間的躍遷 B.和能級(jí)之間的躍遷C.和能級(jí)之間的躍遷 D.和能級(jí)之間的躍遷【參考答案】A【名師解析】由圖中可知n=2和n=1能級(jí)差之間的能量差值為與探測器探測到的譜線能量相等，故可知此譜線來源于太陽中氫原子n=2和n=1能級(jí)之間的躍遷。A正確。。11.（2022天津?qū)W業(yè)水平選擇性考試）不同波長的電磁波具有不同的特性，在科研、生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。a、b兩單色光在電磁波譜中的位置如圖所示。下列說法正確的是（）A.若a、b光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差大B.若a、b光分別照射同一小孔發(fā)生衍射，a光的衍射現(xiàn)象更明顯C.若a、b光分別照射同一光電管發(fā)生光電效應(yīng)，a光的遏止電壓高D.若a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時(shí)，a光的干涉條紋間距大【參考答案】BD【命題意圖】本題以電磁波譜切入，考查能級(jí)、光電效應(yīng)、雙縫干涉、光的衍射及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【名師解析】由圖中a、b兩單色光在電磁波譜中的位置，判斷出a光的波長大于b光的波長，a光的頻率小于b光的頻率。若a、b光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，根據(jù)玻爾原子理論的頻率條件可知產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差小，故A錯(cuò)誤；若a、b光分別照射同一小孔發(fā)生衍射，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，a光的衍射現(xiàn)象更明顯，故B正確；在分別照射同一光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知a光的遏止電壓低，故C錯(cuò)誤；a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時(shí)，相鄰兩條亮紋或暗紋的中心間距可知a光的干涉條紋間距大，故D正確。13.（2023高考河北卷）2022年8月30日，國家航天局正式發(fā)布了“羲和號(hào)”太陽探測衛(wèi)星國際上首次在軌獲取的太陽譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，其對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過程為（）A.從躍遷到 B.從躍遷到C.從躍遷到 D.從躍遷到【答案】D【解析】是氫原子巴耳末系中波長最長譜線，根據(jù)可知是氫原子巴耳末系中頻率最小的譜線，根據(jù)氫原子的能級(jí)圖，利用玻爾理論中的頻率條件可見能級(jí)差越小，頻率越低，波長越長。故對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過程為從躍遷到。故選D?？键c(diǎn)02原子結(jié)構(gòu)1.（2023學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試上海卷）關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是A.實(shí)驗(yàn)必須在真空中進(jìn)行B.熒光屏的作用是為了阻擋α粒子C.實(shí)驗(yàn)用顯微鏡必須正對(duì)放射源D.證明了原子核內(nèi)有質(zhì)子存在【參考答案】A【名師解析】由于α粒子具有很強(qiáng)的電離作用，所以α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置必須在真空中進(jìn)行，否則α粒子會(huì)電離空氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，A正確；α粒子打在熒光屏上產(chǎn)生熒光，所以熒光屏的作用是為了便于觀察，B錯(cuò)誤；為了觀察射向不同方向的α粒子數(shù)目，顯微鏡要更換不同位置觀察，C錯(cuò)誤；盧瑟福利用α粒子散射實(shí)驗(yàn)，證明了原子的有核模型，不能證明核內(nèi)有質(zhì)子存在，D錯(cuò)誤。2．（2022高考湖南卷）關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，