2027年高考物理一轮复习 突破练习含答案099-课时作业84 原子结构和玻尔理论（教用）

这是一份2027年高考物理一轮复习 突破练习含答案099-课时作业84 原子结构和玻尔理论（教用），共40页。
1．卢瑟福通过对α 粒子散射实验结果的分析，提出的理论是（ ）
A. 原子的核式结构模型B. 电子是原子的组成部分
C. 原子核由质子和中子组成D. 原子由原子核和电子组成
【答案】A
2．（2025·广东深圳模拟）多选 如图表示了科学家对原子认识的演变史，下列说法正确的是（ ）
A. 汤姆孙通过研究阴极射线，建构了原子的枣糕模型
B. 卢瑟福不仅通过α 粒子散射实验建构了核式结构模型，而且还通过α 粒子轰击氮核，发现了质子
C. 玻尔基于核式结构模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型
D. 基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学研究价值
【答案】ABC
【解析】汤姆孙通过研究阴极射线，建构了原子的枣糕模型，A正确；卢瑟福不仅通过α 粒子散射实验建构了核式结构模型，而且还通过α 粒子轰击氮核，发现了质子，B正确；玻尔基于核式结构模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型，C正确；基于量子理论建构的电子云模型没有完全否定玻尔模型的正确性及其科学研究价值，D错误。
3．多选 关于光谱，下列说法正确的是（ ）
A. 一切光源发出的光谱都是连续谱
B. 各种原子的发射光谱是线状谱
C. 原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应
D. 做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成
【答案】BC
【解析】炽热的固体、液体或高压气体发光一般产生连续谱，但稀薄气体发光产生的光谱多为线状谱，故A错误；光谱包括发射光谱和吸收光谱两种，其中发射光谱分为连续谱和线状谱，各种原子的发射光谱都是线状谱，故B正确；各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应，故C正确；连续谱不可以用来鉴别物质，故D错误。
4．（2025·江苏南通模拟）如图所示是α 粒子散射实验装置，实验时在图中甲、乙、丙、丁四处观察，相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是（ ）
A. 甲B. 乙C. 丙D. 丁
【答案】A
【解析】在α 粒子散射实验中，绝大多数α 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α 粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至超过90∘ ，所以荧光屏和显微镜放在甲位置时，相同时间内荧光屏上的闪光点最多。故选A。
5．（2024·安徽卷·1）大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有（ ）
A. 1种B. 2种C. 3种D. 4种
【答案】B
【解析】大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率光子的种类为C32=3种，辐射出光子的能量分别为ΔE1=E3−E1=−1.51eV−(−13.6eV)=12.09eV，ΔE2=E3−E2=−1.51eV−(−3.4eV)=1.89eV，ΔE3=E2−E1=−3.4eV−(−13.6eV)=10.2eV，其中ΔE1>3.11eV，ΔE23.11eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种，B正确。
6．如图所示为氢原子能级图，则下列说法正确的是（ ）
A. 氢原子可以自发地从低能级向高能级跃迁
B. 基态氢原子处于能量最高的稳定状态
C. 一个氢原子处于n=3能级，跃迁到基态最多能发出2种不同频率的光
D. 氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁，向外辐射光子的能量为2.36eV
【答案】C
【解析】氢原子不能够自发地从低能级向高能级跃迁，故A错误；基态氢原子处于能量最低的稳定状态，故B错误；一个氢原子处于n=3能级，跃迁到基态最多能发出2种不同频率的光，故C正确；氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁，向外辐射光子的能量为−0.85eV−(−1.51eV)=0.66eV，故D错误。
能力强化练
7．（2025·山东济南模拟）如图所示，钠原子在几个能级间跃迁时辐射的光的波长分别为λ1、λ2、λ3和λ4。其中只有一种波长的光能使某种逸出功为W0的金属发生光电效应，普朗克常量为ℎ，真空中光速为c，则产生光电子的最大初动能Ek为（ ）
A. ℎcλ1−W0B. ℎcλ2−W0C. ℎcλ3−W0D. ℎcλ4−W0
【答案】C
【解析】只有一种光能让金属发生光电效应，则这一种光的光子能量最大，根据能级跃迁释放的光子能量等于两能级的能量差可知，光子能量最大的光的波长为λ3，根据爱因斯坦光电效应方程可得Ek=ℎcλ3−W0，故选C。
8．（2023·河北卷·1）2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取的太阳Hα 谱线精细结构。Hα 是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，其对应的能级跃迁过程为（ ）
A. 从∞ 跃迁到n=2B. 从n=5跃迁到n=2
C. 从n=4跃迁到n=2D. 从n=3跃迁到n=2
【答案】D
【解析】根据氢原子的能级图，利用玻尔理论中的频率条件ℎν=Em−En，其中频率ν=cλ，可知能级差越小，频率越低，波长越长，D正确。
9．图甲是用于研究光电效应的实验装置，图乙是氢原子的能级图。实验发现处于n=4激发态的氢原子跃迁到n=2激发态时发出的光照射甲图实验装置的阴极时，电流表示数不为0，慢慢移动滑动变阻器滑片，发现电压表读数大于等于0.8V时，电流表读数为0，已知电子电荷量为e，下列说法正确的是（ ）
A. 阴极材料的逸出功为2.55eV
B. 滑动变阻器滑片向a侧慢慢移动时，电流表读数会增大
C. 其他条件不变，一群氢原子处于n=4能级，跃迁发出的光，总共有3种可以使甲图装置发生光电效应
D. 用不同频率的光子照射该实验装置，记录电流表读数恰好为0时的电压表读数，根据频率和电压关系可以精确测量普朗克常量
【答案】D
【解析】光子能量为2.55eV，根据题意可知遏止电压为0.8V，根据ℎν−W0=eU，可知该材料的逸出功W0=1.75eV，A错误；滑动变阻器滑片慢慢向a侧移动，电流表读数会逐渐减小到0，B错误；大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出光子的种类为C42=6种，其中从n=4能级跃迁到n=3能级的光子能量小于W0，所以总共有5种光可以使题图甲装置发生光电效应，C错误；根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理有ℎν−W0=eU，可知根据光子频率、遏止电压的关系就能精确测量普朗克常量，故D正确。
创新思维练
10．（2025·湖北恩施模拟）（11分）图甲为氢原子能级图，大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时，释放出大量光子组成光束（包括一种频率的可见光和两种频率的紫外线），让该光束持续照射图乙所示光电管的阴极K，发生光电效应形成了光电流。调节变阻器滑片，当电压表示数为U=7V时，到达阳极A的电子的最大动能为Ek=12eV。（计算结果均保留3位有效数字）
（1） 普朗克常量ℎ取6.63×10−34J⋅s，光速c取3×108m/s，电子的电荷量e取1.6×10−19C，求氢原子在上述跃迁中释放的可见光的波长。用这种可见光做双缝干涉实验，如果双缝到光屏之间的距离是L=800mm，双缝之间的距离是d=0.20mm，求光屏上相邻亮条纹中心的间距。
（2） 求图乙中阴极材料K的逸出功。
【答案】（1） 6.58×10−7m；2.63×10−3m
（2） 7.09eV
【解析】
（1） 紫外线比可见光的光子能量要大，可知，氢原子从n=3能级跃迁至n=1能级与从n=2能级跃迁至n=1能级释放的光为紫外线，氢原子从n=3能级跃迁至n=2能级释放的光是可见光，则有ℎν32=E3−E2，
c=λν32，
解得λ≈6.58×10−7m，
用这种可见光做双缝干涉实验，相邻亮纹中心的间距Δx=Lλd≈2.63×10−3m。
（2） 到达阳极A动能最大的光电子，其对应入射光的光子能量最大，该入射光应是从n=3能级跃迁到n=1能级释放的，ℎν31=E3−E1，
根据爱因斯坦光电效应方程有
Ek0=ℎν31−W0，
光电子在光电管内运动过程，根据动能定理有eU=Ek−Ek0，
解得阴极材料逸出功为W0=7.09eV。