第68讲 原子结构和原子核（练习）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

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【题型一】原子的核式结构
1.卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( )
A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D.绝大多数的α粒子发生大角度偏转
【答案】 A
【解析】 卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对α粒子的运动影响不大，α粒子发生大角度偏转是受原子核的斥力影响，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误。
【题型二】玻尔理论与能级跃迁 氢原子光谱
2.目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En＝eq \f(E1,n2)，其中E1＝－13.6 eV。图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是( )
A.红外线波段的光子 B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子 D.X射线波段的光子
【答案】 A
【解析】 要使处于n＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(－13.6,202))) eV＝0.034 eV，结合题图可知被吸收的光子是红外线波段的光子，故A正确。
3.(2023·新课标卷，16)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5 eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.60×10－19 C)( )
A.103 Hz B.106 Hz
C.109 Hz D.1012 Hz
【答案】 C
【解析 由跃迁理论可知，跃迁发射的光子能量等于发生跃迁的两能级的能量差，即ΔE＝hν，解得ν＝eq \f(ΔE,h)＝eq \f(10－5×1.60×10－19,6.63×10－34) Hz≈2.4×109 Hz，故跃迁发射的光子频率数量级为109 Hz，C正确。
4. 氢原子的能级图如图所示，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射不同频率的光子，现用这些光子照射逸出功为2.25 eV的金属钾，会有光电子逸出。则( )
A.逸出的光电子的最大初动能为12.75 eV
B.这些光子中可能有7种不同的频率
C.这些光子中能够从金属钾打出光电子的共有4种
D.处于n＝3能级的氢原子能够吸收n＝4跃迁到n＝3辐射的光子发生电离
【答案】 C
【解析】 根据题意可知氢原子从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁时辐射出的光子照射到金属钾上逸出的光电子具有最大初动能，根据光电效应方程有Ekmax＝hν41－W0＝12.75 eV－2.25 eV＝10.5 eV，故A错误；一群氢原子处于n＝4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中，可能辐射出Ceq \\al(2,4)＝6种不同频率的光子，n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量为0.66 eV，n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量为1.89 eV，均小于2.25 eV，不能使金属钾发生光电效应，其他4种光子能量都大于2.25 eV，故这些光子中能够从金属钾打出光电子的共有4种，故B错误，C正确；根据题意可知E3＝－1.51 eV，氢原子从n＝4跃迁到n＝3辐射出光子的能量为E＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，则E3＋E＝－1.51 eV＋0.66 eV＝－0.85 eV