2022-2024年高考物理試題匯編：原子結(jié)構(gòu)和能級（解析版全國）

三年真題2位為

原子結(jié)構(gòu)和能級

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考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢

2024年高考江西卷：某氮化線基LED材料的簡

化能級。

2023高考河北卷：國家航天局正式發(fā)布了“羲和

號”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)。

考點(diǎn)1能級和

2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級考試：“夢天號"

波爾理論1.能級和波爾理論是該章的重點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組

（5年4考）知識點(diǎn)，高考考查頻率較高。命題

能級圖。通常結(jié)合某種情景，或給出能級

2023高考湖北卷：我國自主研發(fā)的“夸父一號”圖，綜合考查能級、波爾理論、光

太陽探測衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡可電效應(yīng)及其相關(guān)知識點(diǎn)。

1216nm

用于探測波長為-的氫原子譜線。2.原子結(jié)構(gòu)的知識點(diǎn)大多屬于了

解，命題難度小，考查頻率不高。

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。

考點(diǎn)2原子結(jié)

2023學(xué)業(yè)水平等級考試上海卷:關(guān)于a粒子散射

構(gòu)

實(shí)驗(yàn)。

（5年2考）

竊窟⑥綴。閡滔送醫(yī)

考點(diǎn)01能級和波爾理論

1.（2024年高考江西卷）近年來，江西省科學(xué)家發(fā)明硅襯底氮化像基系列發(fā)光二極管，開創(chuàng)了國際上第三

條LED技術(shù)路線。某氮化線基LED材料的簡化能級如圖所示，若能級差為2.20eV（約3.52x10*」）,

普朗克常量為=6.63x1074j.s，則發(fā)光頻率約為（）

---------T----------Ec

2.20eV

：：

---------------Eb

A.6.38X1014HZB.5.67X1014HZ

C.5.31X1014HZD.4.67X10I4HZ

【答案】C

【解析】

根據(jù)題意可知，輻射出的光子能量￡=3.52X10T9J,由光子的能量￡=人得

v=—=5.31x10I4HZ,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”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)。Ha是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，其對應(yīng)的能級躍遷過程為（）

n巴耳末系E/eV

A.從8躍遷到n=2B.從〃=5躍遷到n=2

c.從〃=4躍遷到〃=2D.從〃=3躍遷到〃=2

【答案】D

【解析】H&是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，根據(jù)）/=：

可知H［是氫原子巴耳末系中頻率最小的譜線，根據(jù)氫原子的能級圖，利用玻爾理論中的頻率條件

hv=En-E2

可見能級差越小，頻率越低，波長越長。故H。對應(yīng)的能級躍遷過程為從〃=3躍遷到〃=2。故選D。

3.（2022重慶高考）如圖為氫原子的能級示意圖。已知藍(lán)光光子的能量范圍為2.53~2.76eV,紫光光子

的能量范圍為2.76?3.10eV。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（）

n￡/eV

00-------------------------0

5---------------------------0.54'

4---------------------------0.85.

3--------------------1.51(

2--------------------------3.4

I---------------------------13.6

A.10.20eVB.12.09eVC.12.75eVD.13.06eV

【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能級向低能級（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，所以激發(fā)氫

原子的光子能量為△E=E4-E[=（-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、躍遷及其相關(guān)知識點(diǎn)。

【名師解析】氫原子從某激發(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〃=4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.〃=4向〃=3躍遷發(fā)出的光子頻率最大

D.〃=4向〃=1躍遷發(fā)出的光子頻率最大

【參考答案】BD

【名師解析】處于〃=4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錯誤；共能放

出3+2+1=6種不同頻率的光子，B正確；〃=4向〃=3躍遷發(fā)出的光子能量最小，頻率最低，C錯誤；〃=4

向”=1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)。較大的氫原子。氫原子第"能級的能

量為瑪=與，其中￡；=-13.6eV。圖4是按能量排列的電磁波譜，要使"=20的氫原子吸收一個光子后,

nn

恰好失去一個電子變成氫離子，被吸收的光子是（）

：x：整外段

生

10':10"10,io1I02）01

tti（eV）

S4

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，電磁波譜，氫原子電離及其相關(guān)知識點(diǎn)。

【解題思路】

n=20的氫原子能量為EzouEi/ZOZn-O.OBdeV,該氫原子其電離能為0.034eV。吸收一個光子，恰好失去一個

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）圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于"=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時放出

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能為10.80eV

B."=3躍遷到放出的光電子動量最大

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。=4激發(fā)態(tài)

nE/eV

8-----------------------0

4------------------------------------0.85

3-------------------------------------151

2----------------------------------3.4

1-------------------------------------13.6

第7題圖

【參考答案】B

【命題意圖】本題考查能級，波爾理論及其相關(guān)知識點(diǎn)。

【解題思路】氫原子處于。=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

能為Ek=E-W=12.09eV-2.29eV=9.80eV,A錯誤；n=3躍遷到n=l放出的光電子能量E最大，由E=pc,可知

動量p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錯誤；用0.85eV

的光子照射處于n=3是氫原子，不能躍遷到。=4激發(fā)態(tài)，D錯誤。

8.（2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級考試）“夢天號”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射

升空，對提升我國導(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體系，原

子吸收頻率為乙的光子從基態(tài)能級?躍遷至激發(fā)態(tài)能級n,然后自發(fā)輻射出頻率為匕的光子，躍遷到鐘躍

遷的上能級2,并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1,實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率

為吃的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率/為（）

C.匕）一匕+%D.匕）一匕一匕

【參考答案】D

【名師解析】

原子吸收頻率為%的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級II時有耳1-耳=hv0

且從激發(fā)態(tài)能級II向下躍遷到基態(tài)I的過程有

En—E[=hvx+牝+牝

聯(lián)立解得％=匕）一匕一匕，D正確。

9.（2023高考選擇性考試遼寧卷）原子處于磁場中，某些能級會發(fā)生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分

能級圖如圖所示，相應(yīng)能級躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時能發(fā)生光電效應(yīng),

且逸出光電子的最大初動能為Ek，則（）

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能小于&

【參考答案】A

【名師解析】

由圖可知①和③對應(yīng)的躍遷能級差相同，可知①和③的能量相等，選項(xiàng)A正確；

因②對應(yīng)的能級差小于④對應(yīng)的能級差，可知②的能量小于④的能量，根據(jù)E=hv可知②的頻率小于④的

頻率，選項(xiàng)B錯誤；因②對應(yīng)的能級差小于①對應(yīng)的能級差，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錯誤；因④對

應(yīng)的能級差大于①對應(yīng)的能級差，可知④的能量大于①，即④的頻率大于①，因用①照射某金屬表面時能

逸出光電子的最大初動能為Ek，根據(jù)&“=隊(duì)-叫出功

則用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能大于&，選項(xiàng)D錯誤。

10.（2023高考湖北卷）2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號”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121.6nm的氫原子譜線（對應(yīng)的光子能量為102eV）。根據(jù)如

圖所示的氫原子能級圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子（）

nE/eV

oo-----------------------------0

4----------------------0.85

3----------------------1.51

2----------------------3.40

1----------------------13.6

A.〃=2和〃=1能級之間的躍遷

B.〃=3和〃=1能級之間的躍遷

C.〃=3和〃=2能級之間的躍遷

D.〃=4和〃=2能級之間的躍遷

【參考答案】A

【名師解析】由圖中可知n=2和==1的能級差之間的能量差值為

KE=E「E[=-3.4eV-（-13.6eV）=10.2eV

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=l能級之間的躍遷。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。。、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光b光

珂見邢

無線電波LriLnjbJ

———i—H??i

長波短波微波紅外線紫外線X射線7射線

A.若a、b光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生。光的能級能量差大

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。、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，。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、光電效應(yīng)、雙縫干涉、光的衍射及其相關(guān)知識點(diǎn)。

【名師解析】

由圖中。、b兩單色光在電磁波譜中的位置，判斷出a光的波長々大于b光的波長片，。光的頻率吃小于b

光的頻率為。若。、b光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，根據(jù)玻爾原子理論的頻率條件〃丫=紇-￡?,

可知產(chǎn)生a光的能級能量差小，故A錯誤；

若。、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，。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，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eU,=Ek=/"-%

可知a光的遏止電壓低，故C錯誤；

。、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時，相鄰兩條亮紋或暗紋的中心間距〃=4彳

a

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”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)。Ha是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，其對應(yīng)的能級躍遷過程為（）

n巴耳末系E/eV

B.從〃=5躍遷到n=2

C,從〃=4躍遷至Un=2

D.從〃=3躍遷到〃=2

【答案】D

【解析】

H&是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，根據(jù)

2

可知H.是氫原子巴耳末系中頻率最小的譜線，根據(jù)氫原子的能級圖，利用玻爾理論中的頻率條件

hv