專題23原子結(jié)構(gòu)（解析版）-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)培優(yōu)練（新高考用）

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁專題23原子結(jié)構(gòu)TOC\o"1-1"\h\u一、電子的發(fā)現(xiàn)與測(cè)定 2二、α粒子散射實(shí)驗(yàn)及其解釋 3三、光譜分析 7四、氫原子光譜 8五、波爾原子理論及其局限性 13專題一電子的發(fā)現(xiàn)與測(cè)定1．（2024·四川成都·二模）下列說法正確的是（）A．美國科學(xué)家富蘭克林發(fā)現(xiàn)自然界中存在兩種電荷，他把一種命名為正電荷，另一種命名為負(fù)電荷B．在對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究中，伽利略猜想運(yùn)動(dòng)速度與下落時(shí)間成正比，并直接用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證C．英國物理學(xué)家卡文迪許用油滴實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確地測(cè)定出了電子的電荷量D．“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)用到了等效替代法【答案】A【詳解】A．美國科學(xué)家富蘭克林發(fā)現(xiàn)自然界中存在兩種電荷，他把一種命名為正電荷，另一種命名為負(fù)電荷，A正確；B．在對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究中，伽利略猜想運(yùn)動(dòng)速度與下落時(shí)間成正比，并未直接用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，而是在斜面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的合理推理，B錯(cuò)誤；C．美國物理學(xué)家密里根用油滴實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確地測(cè)定了電子的電荷量，C錯(cuò)誤；D．“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)用到了控制變量法，D錯(cuò)誤；故選A。2．（2024·浙江杭州·二模）下列說法正確的是（）A．懸浮在液體中的顆粒越大，其布朗運(yùn)動(dòng)越明顯B．可以從單一熱庫吸收熱量，使其完全變成功C．隨著溫度升高，黑體輻射的短波輻射強(qiáng)度增加，長波輻射強(qiáng)度減小D．湯姆孫根據(jù)陰極射線在電磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況斷定其為帶負(fù)電的粒子流【答案】BD【詳解】A．液體中的懸浮顆粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)越不明顯，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，物體不可以從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。所以可以從單一熱庫吸收熱量，使其完全變成功，但會(huì)產(chǎn)生其他影響，故B正確；C．隨著溫度升高，黑體輻射的長波和短波輻射強(qiáng)度都增加，故C錯(cuò)誤；D．湯姆孫根據(jù)陰極射線在電磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況斷定其為帶負(fù)電的粒子流，故D正確。故選BD。3．（22-23高三上·江西南昌·二模）下列描述符合物理學(xué)史實(shí)的是（）A．貝可勒爾首先發(fā)現(xiàn)了X射線B．波爾理論成功的解釋了所有的原子光譜問題C．普朗克首先把能量子引入了物理學(xué)，正確破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念D．英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子并測(cè)定了電子電荷量【答案】C【詳解】A．倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，A錯(cuò)誤；B．波爾理論成功的解釋了氫原子光譜問題，B錯(cuò)誤；C．普朗克首先把能量子引入了物理學(xué)，正確破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，C正確。D．電子電荷量由密立根測(cè)定，D錯(cuò)誤；故選C。專題二α粒子散射實(shí)驗(yàn)及其解釋4．（2021·浙江·高考真題）下列說法正確的是（）A．光的波動(dòng)性是光子之間相互作用的結(jié)果B．玻爾第一次將“量子”入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動(dòng)量D．α射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗(yàn)電器金屬小球的上方，驗(yàn)電器金屬箔的張角會(huì)變大【答案】B【詳解】A．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，減小光的強(qiáng)度，讓光子通過雙縫后，光子只能一個(gè)接一個(gè)地到達(dá)光屏，經(jīng)過足夠長時(shí)間，仍然發(fā)現(xiàn)相同的干涉條紋。這表明光的波動(dòng)性不是由光子之間的相互作用引起的，故A錯(cuò)誤；B．玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，故B正確；C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，但是不能證明光子除了能量之外還具有動(dòng)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．α射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗(yàn)電器金屬小球的上方時(shí)，會(huì)使金屬球附近的空氣電離，金屬球吸引負(fù)離子而使驗(yàn)電器金屬箔的張角會(huì)變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。5．（2025·廣西·二模）盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖如圖所示，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個(gè)位置觀察，下列說法正確的是（

）A．只有在A位置才能觀察到屏上的閃光B．盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)C．升高放射源的溫度，會(huì)使放射源的半衰期變短D．若放射源中的鈾元素的衰變方程是：，則Z=90【答案】D【詳解】A．在A、B、C、D四個(gè)位置都能觀察到屏上的閃光，故A錯(cuò)誤；B．盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子具有核式結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)誤；C．改變環(huán)境的溫度，不能改變放射源的半衰期，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)衰變前后電荷數(shù)守恒，可知故D正確。故選D。6．（2023·黑龍江哈爾濱·二模）在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，下列圖景正確的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】B【詳解】AB．當(dāng)粒子進(jìn)入原子區(qū)域后，離帶正電的原子核遠(yuǎn)的受到的庫侖斥力小，運(yùn)動(dòng)方向改變小。只有極少數(shù)粒子在穿過時(shí)距離正電體很近，受到很強(qiáng)的庫侖斥力，發(fā)生大角度散射，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．由庫侖定律和原子核式結(jié)構(gòu)模型可知，電子的質(zhì)量只有粒子的，它對(duì)粒子速度的大小和方向的影響的影響，完全可以忽略，粒子偏轉(zhuǎn)主要是帶正電的原子核造成的，故CD錯(cuò)誤；故選B。7．（2024·浙江·二模）如圖所示，甲圖為粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置圖；乙圖是氫原子的光譜線圖；丙圖是“互感式”鉗式電流表；丁圖是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣。關(guān)于各圖的下列說法正確的是（）

A．甲圖中熒光屏在相同時(shí)間內(nèi)接收到的粒子數(shù)，處在①位置時(shí)比在②位置時(shí)少B．乙圖中的譜線是氫原子核外電子從第三軌道躍遷到第一軌道時(shí)發(fā)光而產(chǎn)生的C．丙圖中的“互感式”鉗式電流表不能用來測(cè)量恒定電流的大小D．丁圖中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能說明電子具有波動(dòng)性【答案】ACD【詳解】A．圖甲是粒子散射實(shí)驗(yàn)示意圖，由粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象知，當(dāng)顯微鏡在②位置時(shí)熒光屏上接收到的粒子數(shù)最多，故A正確；B．譜線是氫原子核外電子從第四軌道躍遷到第二軌道時(shí)發(fā)光而產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；C．“互感式”鉗式電流表是利用電磁感應(yīng)原理，需要磁通量發(fā)生變化，即電流發(fā)生變化，故不能用來測(cè)量恒定電流的大小，故C正確；D．圖丁是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，故D正確；故選ACD。8．（2023·河北滄州·二模）1909年，物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用粒子轟擊金箱，研究粒子被散射的情況，實(shí)驗(yàn)用高速的射線轟擊厚度為微米的金箔，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的粒子都照直穿過薄金箔，偏轉(zhuǎn)很小，但有少數(shù)粒子發(fā)生角度較大的偏轉(zhuǎn)，大約有的粒子偏轉(zhuǎn)角大于90°，甚至觀察到偏轉(zhuǎn)角接近180°，其散射情景如圖所示。關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)的目的是想證明原子具有核式結(jié)構(gòu)模型B．實(shí)驗(yàn)中粒子穿過金原子核發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是受到電子對(duì)它的庫侖力作用C．極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，是原子內(nèi)部兩側(cè)的正電荷對(duì)粒子的斥力不相等造成的D．由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以估算出金原子核的直徑數(shù)量級(jí)【答案】D【詳解】A．實(shí)驗(yàn)的目的是想驗(yàn)證湯姆生的“棗糕”模型，但是成了否定它的證據(jù)，并提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤；B．實(shí)驗(yàn)中粒子穿過金原子核發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是受到原子核（帶正電）對(duì)它的庫侖力作用，離原子核越近，受到的庫侖斥力越大，故B錯(cuò)誤；C．極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，主要是由于粒子和原子核發(fā)生碰撞的結(jié)果，是因?yàn)榻鹪雍撕苄∏屹|(zhì)量和電荷量遠(yuǎn)大于粒子的質(zhì)量和電荷量，粒子接近原子核的機(jī)會(huì)很小，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算金原子核的直徑數(shù)量級(jí)，故D正確。故選D。專題三光譜分析9．（2024·湖南益陽·二模）關(guān)于近代物理相關(guān)知識(shí)的描述，下列說法正確的是（）A．絕對(duì)黑體不能反射電磁波，也不能輻射電磁波B．電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)，動(dòng)能增大，原子能量也增大C．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，電子吸收光子的能量需要時(shí)間，所以用光照射金屬板后，需等待一段時(shí)間才有光電流D．原子都有自己的特征譜線，我們可以利用它來鑒別物質(zhì)的組成成分【答案】D【詳解】A．絕對(duì)黑體不能反射電磁波，但能輻射電磁波，故A錯(cuò)誤；B．電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)，電子動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小，由于對(duì)外輻射能量，所以原子能量減小，故B錯(cuò)誤；C．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，電子吸收光子的能量可以認(rèn)為不需要時(shí)間，所以用光照射金屬板后，只要入射光頻率大于截止頻率，則馬上有光電流產(chǎn)生，故C錯(cuò)誤；D．原子都有自己的特征譜線，我們可以利用它來鑒別物質(zhì)的組成成分，故D正確。故選D。10．（2024·遼寧·二模）食鹽被灼燒時(shí)會(huì)發(fā)出黃光，主要是由食鹽蒸氣中鈉原子的能級(jí)躍遷造成的。在鈉原子光譜的四個(gè)線系中，只有主線系的下級(jí)是基態(tài)，在光譜學(xué)中，稱主線系的第一組線（雙線）為共振線，鈉原子的共振線是有名的黃雙線（波長分別為589.0nm和589.6nm）。已知普朗克常量．元電荷，光速，下列說法正確的是（

）A．玻爾理論能解釋鈉原子的光譜現(xiàn)象B．鈉原子處于高能級(jí)是因?yàn)閺幕鹬形樟四芰緾．黃雙線均能使逸出功為2.25eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．太陽光譜中有黃光，說明太陽中有鈉元素【答案】B【詳解】A．玻爾理論成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但無法解釋復(fù)雜原子的光譜現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B．食鹽被灼燒時(shí)，鈉原子吸收能量達(dá)到高能級(jí)，之后向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，故B正確；C．根據(jù)可知黃雙線的光子能量均約為eV=2.1eV根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件可知，均不能使逸出功為2.25eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．太陽光譜中有黃光，并不能說明太陽中有鈉元素，有鈉的特征光譜才能說明太陽中有鈉元素，故D錯(cuò)誤。故選B。專題四氫原子光譜11．（2024·浙江·高考真題）氫原子光譜按頻率展開的譜線如圖所示，此四條譜線滿足巴耳末公式，n=3、4、5、6用和光進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)研究，則（）A．照射同一單縫衍射裝置，光的中央明條紋寬度寬B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃磚，光的側(cè)移量小C．以相同功率發(fā)射的細(xì)光束，真空中單位長度上光的平均光子數(shù)多D．相同光強(qiáng)的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，光的飽和光電流小【答案】C【詳解】A．根據(jù)巴耳末公式可知，光的波長較長。波長越長，越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故照射同一單縫衍射裝置，光的中央明條紋寬度寬，故A錯(cuò)誤；B．光的波長較長，根據(jù)可知光的頻率較小，則光的折射率較小，在平行玻璃磚的偏折較小，光的側(cè)移量小，故B錯(cuò)誤；C．光的頻率較小，光的光子能量較小，以相同功率發(fā)射的細(xì)光束，光的光子數(shù)較多，真空中單位長度上光的平均光子數(shù)多，故C正確；D．若、光均能發(fā)生光電效應(yīng)，相同光強(qiáng)的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，光的頻率較小，光的光子能量較小，光的光子數(shù)較多，則光的飽和光電流大，光的飽和光電流小，故D錯(cuò)誤。故選C。12．（2024·河北·二模）巴耳末系是氫原子從高能級(jí)向的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線，其中從、、、的能級(jí)向的能級(jí)躍遷時(shí)共能發(fā)出4種頻率的可見光，大量處于能級(jí)的氫原子向的能級(jí)躍遷的過程中共產(chǎn)生了3種頻率的可見光，則的大小為（）A．3 B．4 C．5 D．6【答案】C【詳解】由題意可知，氫原子從、、的能級(jí)向的能級(jí)躍遷的過程中能發(fā)出3種頻率的可見光，故。故選C。13．（2024·臺(tái)灣·二模）下圖為氫原子光譜譜線的波長相對(duì)位置示意圖（波長絕對(duì)位置未依實(shí)際刻度繪制）并以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示來曼系、巴耳末系、帕申系中波長最長的三條光譜線，例如來曼系標(biāo)示Ⅰ處為電子從能級(jí)躍遷至能級(jí)所發(fā)射的譜線。下列何者為電子從能級(jí)躍遷至能級(jí)所發(fā)射的譜線？（）A．帕申系標(biāo)示Ⅰ處 B．帕申系標(biāo)示Ⅱ處 C．巴耳末系標(biāo)示Ⅱ處D．巴耳末系標(biāo)示Ⅲ處 E．來曼系標(biāo)示Ⅲ處【答案】B【詳解】從高能級(jí)向能級(jí)躍遷產(chǎn)生的光譜線稱為帕申系，根據(jù)可知波長越長頻率越小，在帕申系中波長最長的三條光譜線中，其中的躍遷到時(shí)產(chǎn)生的光譜線，其能級(jí)差最小，頻率最小，波長最長；從躍遷到時(shí)產(chǎn)生的光譜線，其能級(jí)差最大，頻率最大，波長最短，所以能級(jí)躍遷至能級(jí)產(chǎn)生的譜線，其能級(jí)差居中，頻率居中，其波長也居中，所以從能級(jí)躍遷至能級(jí)所發(fā)射的譜線為帕申系標(biāo)示Ⅱ處。故選B。14．（2024·貴州黔南·二模）1885年，瑞士科學(xué)家巴爾末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的氫原子在可見光區(qū)的4條譜線（記作、、和）作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長滿足一個(gè)簡單的公式，稱為巴爾末公式。這4條特征譜線是玻爾理論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。如圖所示，這4條特征譜線分別對(duì)應(yīng)氫原子從能級(jí)向能級(jí)的躍遷，下面4幅光譜圖中，合理的是（選項(xiàng)圖中標(biāo)尺的刻度均勻分布，刻度尺從左至右增大）（）A． B．C． D．【答案】D【詳解】光譜圖中譜線位置表示相應(yīng)光子的波長。氫原子從n=3、4、5、6能級(jí)分別向n=2能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)射的光子能量增大，所以光子頻率增大，光子波長減小，在標(biāo)尺上、、和譜線應(yīng)從右向左排列。由于氫原子從n=3、4、5、6能級(jí)分別向n=2能級(jí)躍遷釋放光子能量的差值越來越小，所以，從右向左4條譜線排列越來越緊密。故選D。15．（2024·河北·二模）氫原子的光譜如圖甲所示，光譜顯示氫原子只能發(fā)出一系列特定波長的光，巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的氫原子在可見光區(qū)的四條譜線、、、分析發(fā)現(xiàn)，它們的波長滿足公式，其中譜線的波長最長。圖乙為玻爾氫原子能級(jí)示意圖的一部分，一群處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)能放出、、、四條譜線。則下列說法正確的是（）A．譜線的光子能量為B．譜線和頻率之比為C．譜線的光在水中的傳播速度比譜線的光在水中的傳播速度小D．若用譜線的光照射某種金屬能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則其他三種譜線的光也一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)物理【答案】BCD【詳解】A．、、、這四條譜線是氫原子分別從四個(gè)連續(xù)的高能級(jí)躍遷到能級(jí)產(chǎn)生的，根據(jù)圖甲可知，譜線的光子波長最短，根據(jù)可知，譜線的光子能量最大，所以譜線是氫原子從能級(jí)躍遷到能級(jí)發(fā)出的光子，光子能量為故A錯(cuò)誤；B．結(jié)合上述，同理可知，譜線的光子能量為譜線的光子能量為聯(lián)立可得譜線和頻率之比為故B正確；C．結(jié)合上述可知，譜線的光比譜線的光的頻率高，所以水對(duì)譜線的光折射率大，根據(jù)可知，譜線的光在水中傳播速度比譜線的光在水中傳播速度小，故C正確；D．根據(jù)圖甲可知，譜線的光的波長最長，根據(jù)可知，對(duì)應(yīng)的光子能量最小，所以用譜線的光照射某種金屬能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則其他三種譜線的光也一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。故選BCD。專題五波爾原子理論及其局限性16．（2024·浙江·高考真題）玻爾氫原子電子軌道示意圖如圖所示，處于n=3能級(jí)的原子向低能級(jí)躍遷，會(huì)產(chǎn)生三種頻率為、、的光，下標(biāo)數(shù)字表示相應(yīng)的能級(jí)。已知普朗克常量為h，光速為c。正確的是（）A．頻率為的光，其動(dòng)量為B．頻率為和的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝量，均產(chǎn)生光電子，其最大初動(dòng)能之差為C．頻率為和的兩種光分別射入雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為L的干涉裝置，產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為。D．若原子n=3躍遷至n=4能級(jí)，入射光的頻率【答案】B【詳解】A．根據(jù)玻爾理論可知?jiǎng)t頻率為的光其動(dòng)量為選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．頻率為和的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝量，均產(chǎn)生光電子，其最大初動(dòng)能分別為最大初動(dòng)能之差為選項(xiàng)B正確；C．頻率為和的兩種光分別射入雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為L的干涉裝置，根據(jù)條紋間距表達(dá)式產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．若原子n=3躍遷至n=4能級(jí)，則可得入射光的頻率選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B。17．（2023·河北·高考真題）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(cè)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【詳解】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。18．（2023·山東·高考真題）“夢(mèng)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(cè)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