第4章 原子结构 本章达标检测-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

he2 h2 v= 12m,每个电子的动能=2m,系统的 电势能E,=-kg,则电子偶素处在基态时的能量E,=2E,+ n E,解得E,=。m,故选C h2 专题探究五原子能级跃迁问题 黑题专题强化练 1.ACD解析：由题意可得，10.2eV为n=2能级与基态之间的 能量差，处于基态的氢原子吸收10.2eV的光子后将跃迁到 n=2能级，而大于13.6eV的光子能使氢原子电离，原子还 可吸收电子的能量而被激发或电离，由于电子的动能可全部 或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等 于两能级的能量差值，即可使原子被激发或电离，B错 误，ACD正确， 2.B解析：n=5能级向n=2能级跃迁，n=4能级向n=2能级 跃迁，n=3能级向n=2能级跃迁，光谱线处于可见光范围 内，故有3条故选B. 3.C解析：u氢原子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高m能 级，然后从m能级向较低能级跃迁，若从m能级向低能级跃 迁时如果直接跃迁到基态=1能级，则辐射的能量最大，否 则跃迁到其他较低的激发态时μ氢原子仍不稳定，将继续 向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、3…m任意两个轨道之 间都可以产生一种频率的辐射光，故总共可以产生的辐射光 子的种类为C2=6,解得m=4.即氢原子吸收能量后先从 n=2能级跃迁到n=4能级，然后从n=4能级向低能级跃迁， 由题中向低能级跃迁可产生6种光子且频率依次增大可知， v,对应n=4向n=3跃迁，v,对应n=3向n=2跃迁，v,对应 n=4向n=2跃迁，则氢原子吸收光子的能量E=h(”1+ v,)=hw3,故选C. 4.D解析：从n=3能级跃迁到n=2能级的过程中放出的光 子的能量为E=局-名-号冬装则企风的途出功为 36,氢原子从n=3能级跃迁到=1能级放出的光子 的能量=民-名号-8=8号照到该金属表面时，发出 的光电子的最大初动能为=-甲。华，故选D 5D解折：AB由无奈，可得品=子8,8=8，整理可 得么+g,-华，&+8，-语放A8情灵m电子由腐能 级向低能级跃迁时发出的光子能量为E=Em-E(m>n),则 有瓦城=8即小气盛理可得号大故 C错误，D正确.故选D. 6.AC解析：AB.由数学知识得到一群氢原子处于n能级时可 能辐射的谱线条数为C:=n(,1,所以存在两种可能，第一 2 种是氢原子先被激发跃迁到n=2激发态，后被激发跃迁到 n=4激发态，由于是光子照射，所以光子的能量必须满足 参考答案与解析 E1=10.20eV,E2=12.75eV,故选项A正确，B错误；CD.第 二种是氢原子先被激发跃迁到n=5激发态，后被激发跃迁 到n=6激发态，光子能量必须满足E1=13.06eV,E,= 13.22eV,故选项C正确，D错误.故选AC. 7.D解析：A.氢原子的发射光谱属于线状谱，故A错误； B.由图乙可知，四条谱线中，H。谱线光子波长最大，根据 2=人可知H。谱线光子动量最小，故B错误：C.由图乙可 知，四条谱线中，H。谱线光子波长最小，光子频率最大，光子 能量最大，则H。不可能是氢原子从n=3能级向n=2能级 跃迁时产生的，故C错误；D.若用H,照射某种金属能发生 光电效应，由于H。对应的光子能量大于H,对应的光子能量， 则用H。照射该金属一定能发生光电效应，故D正确故选D. 8.A解析：CD.根据题意，b、c、d都能向a能级跃迁并辐射出 光子，则a是最低能级，故CD错误；AB.根据玻尔理论的假 设加=h片=E-Bs可知能级越高，与a的能级差越大，辐 射的光子波长A越小，得出E>E。>E>E,故A正确，B错 误.故选A 9.B解析：将介质分子从基态S。激发到激发态Sn,两过程吸 收的光子能量一样多2.=hm,则光子频率关系为”=1 "62, 波长和频率成反比，故光子a和光子b的波长之比为2：1. 故选B. A解析：由题意和玻尔原子理论可知：E,一E,=h无，包 2月-B=h E2=h 入 入2，故选A 联立可得这种激光的波长：A=人， 本章达标检测 白题单元达标测 1.A解析：油滴匀速运动过程中受到电场力和重力平衡，根 据平衡条件，有：mg=qE,又有E= ,联立可得：g=mSd 故A正确，BCD错误故选A. 2.B解析：A.在激光制冷中体现了激光的粒子性，故A错误； B.根据德布罗意波长公式有入？号可得一个光子的动 量为p.-他，根据动量守恒有m,p.=m1,所以原子吸收第 一个光子后速度的变化量为△v=1-v,=- -,故B正确： mc C.由动量守恒，每个光子的动量相同，所以原子每吸收一个 光子后速度改变量相同，故C错误；D.原子吸收”C个光子 mcvo.hv=mwa, 后，根据动量守恒有mu,-仰。=m2,即m。hm·C 解得2=0，故D错误故选B. 3.BD解析：A.氢原子处于基态的动能为l3.6eV,由图可知 原子能为0，故此图中规定氢原子处于基态时势能为 -13.6eV,故A错误：B.一群处于第四能级的氢原子跃迁时 黑白题21 可发出V种频率的光，满足N=C-4X3=6,故B正确；C.由 图可知氢原子从第二能级跃迁到第七能级，照射光子的波长 为397nm,故处于第二能级的氢原子想要被电离，需要能量 更大的光子，即波长应小于397nm,故C错误：D.由图可知. 氢原子在各能级之间跃迁时发出的光的波长不连续，即氢原 子光谱是线状光谱，且在可见光范围内的只有4条谱线，故 D正确.故选BD. 4.(1)见解析（2)见解析 解析：(1)装置中用来模拟α粒子的为小钢球，装置中用来 模拟原子核半径的部分为装置中的凸起部分的半径.从该模 拟实验中可以观察到的现象：大部分钢球沿原轨道做直线运 动，小部分偏离发射方向做曲线运动但偏角较小，极少部分 被反弹回来(2)不能将“原子核模型仪”改成圆柱状，如果改 成圆柱状，小球与圆柱碰撞后都做偏折方向不同的直线运动， 与α粒子散射实验现象不符合. 真题体验 第四章 原子结构 黑题 高考真题练 1.D解析：A.双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误； B.光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；C.该实 第五章 原子 第1节原子核的组成 白题基础过关练 1.D解析：根据：质量数=质子数+中子数，可知该原子核的质 量数为210，质子数为83，则中子数为127，而质子与中子统 称为核子，则核子数为210，但由于不知道该原子的电性，因 此不能确定核外电子数.故选D. 2.D解析：卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能 有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在.他的主要依据 是通过实验发现原子核的核电荷数约是质量数的一半，故 D正确，ABC错误.故选D. 3.ABD解析：C.气、氘、氚的核子数分别为1、2、3，故C错 误；AB.由中性原子状态可知质子数和核外电子数均相同， 都是1，故AB正确；D.中子数等于核子数减去质子数，故中 子数各不相同，它们三个是同位素，同位素化学性质相同，只 是物理性质不同，故D正确.故选ABD. 4.B解析：BC.各同位素间的质子数相同，为一定值，同位素 的质量数不同，故B正确，C错误.AD.同位素的质子数相 同，中子数不同，质量数等于质子数加中子数，则有A=N+Z, 且质子数不可能为零，即Z>0为常数，中子数可能为零， 即W≥0，整理得N=A-Z,A-W和N-A图像应该与A轴有截 距，故AD错误.故选B. 5.(1)均为117均为117(2)293294(3)XX 解析：(1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数， 等于核内质子数.故117号元素的核电荷数和核内质子数均 为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也为 117.(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元 素中子数为176的原子核的质量数为117+176=293，中子数 选择性必修第三册·JK 验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误； D.卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结 构，故D正确.故选D. 2.C解析：金箔原子核带正电，与α粒子带同种电荷，彼此间 相互排斥，又由曲线运动特征可知，α粒子所受金箔的排斥 力应指向曲线的凹侧.α粒子离原子核越近，受到的斥力越 大，散射角度越大故选C. 3.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- (是)。v=Q04。V,则被段散的光子是红外线被段的光 子.故选A. 4.A解析：由图中可知n=2和n=1能级之间的能量差值为 △E=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV, 与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳 中氢原子n=2和n=1能级之间的跃迁.故选A 5.D解析：原子吸收频率为”。的光子从基态能级I跃迁至激 发态能级Ⅱ时有E1-E1=w。,且从激发态能级Ⅱ向下跃迁 到基态I的过程有Em-E,=hw,+hw2+h,联立解得v2=。 1-3,故选D. 核与基本粒子 为177的原子核的质量数为117+177=294.（3)元素符号一 般用X表示，其中A表示质量数，Z表示核电荷数，由前两 问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为176的 原子核的符号为X,中子数为177的原子核的符号为X 6.D解析：A.由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核， 故A错误；B.核力不能把较多的质子集聚在一起组成原子 核，因为核力是短程力，质子之间还存在“长程力”一库仑 力，故B错误；C.自然界中存在只有一个质子的原子核 即H,故C错误；D.较大质量的原子核内只有存在一些中 子，才能减弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确故选D. 7.C解析：ABD.核力属于短程力，由于组成8U核的核子较 多，两核子之间的距离可能超过核力的作用范围，所以某些 核子之间的作用力可能比较小，ABD错误；C.两质子之间都 存在库仑斥力的作用，C正确.故选C. 第2节放射性元素的衰变 白题基础过关练 1.D解析：原子核的天然放射现象说明原子核有复杂的结构 故选D. 2.C解析：A.贝克勒尔发现天然放射现象，故A错误；B.天 然放射现象说明原子核内部是有结构的，并不是说明原子是 可以再分的，故B错误：C.原子序数大于83的元素，都具有 放射性，原子序数小于或等于83的元素，有的也具有放射 性，故C正确；D.放射性元素的放射性由原子核内部因素决 定，即与元素的种类有关，与温度无关，故D错误：故选C. 3.D解析：A.天然放射现象中有三种射线，其中Y射线穿透 力最强，α射线的电离能力最强，A错误；BD.B衰变的实质 是原子核内的一个中子转化成一个质子并放出一个电子，释 黑白题22本章达 白题 单元达标测 一、选择题 1.在密立根油滴实验中，调节两金属板间的电势 差等于U。,两板距离为d时，某质量为m的油 滴恰好做匀速运动，则该油滴所带电荷量为 ( A.mgd gUo Uod B.- C. D.mg U e mg Uod 2.(2023·江苏苏州八校联盟三模)激光冷却中 性原子的原理如图所示，质量为m、速度为。 的原子连续吸收多个迎面射来的频率为v的 光子后，速度减小不考虑原子质量的变化，光 速为c.下列说法正确的是 ( (m) A.激光冷却利用了光的波动性 B.原子吸收第一个光子后速度的变化量为 4s、hu mc C.原子每吸收一个光子后速度的变化量不同 D,原子吸收个光子后速度减小到原来的 一半 3.(2023·山东青岛期中)（多选）氢原子光谱是 最简单的原子光谱，是了解物质结构理论的 主要依据.某同学在网上查得一张有关氢原子 能级结构的图片，能级及对应该能级的原子 能数值如图所示.已知可见光波长范围为 400~760nm,根据你所学的知识结合本图片 上的信息，下列说法正确的是 ( 选择性必修第三册·JK 标检测 限时：20min 95 nm 94 nm 103 97 nm 486nm 434m 410nm 7=2 1875m 397nm 82n n=3 1094nn n=4 n=5 n=6 n=7 A.此图中规定氢原子处于基态时势能为0 B.一群处于第四能级的氢原子跃迁时可发出 6种频率的光 C.处于第二能级的原子要被电离，照射光子 的波长至少是397nm D.氢原子光谱是线状光谱，其中只有4条谱 线在可见光范围内 二、非选择题 4.如图(a)所示为粒子散射实验模拟装置图， 图(b)为“原子核模型仪”的正视图，图(c)为 “原子核模型仪”的俯视图.为了使小钢球能 平滑地从滑槽滚到原子核模型仪上，滑槽下 端弧形应接近水平状态.调节滑槽相对“原子 核模型仪”的方位，释放钢球，可以观察到钢 球出射方向的差异 (1)简述装置中用来模拟粒子和原子核半 径的部分以及从该模拟实验中可以观察 到的现象 (2)能否将“原子核模型仪”改成圆柱状？简 述你的理由 发射台 小钢球 原子 m滑槽 模型仪 调节入射 方向螺钉 (a) (c) 黑白题58 真题体验 第四 黑题高考真题练 考点1电子的发现原子的核式结构模型 1.（2020·天津高考)在物理学发展的进程中， 人们通过对某些重要物理实验的深入观察和 研究，获得正确的理论认识.下列图示的实验 中导致发现原子具有核式结构的是 验电器锌板紫外线灯 单缝双缝 A 力 02 Q粒子源 金箔荧光屏 以显微镜 发射 接收 电路 0 2.(福建高考)在卢瑟福粒子散射实验中，金 箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图 画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程 的径迹，其中正确的是 D 考点2光谱氢原子光谱玻尔的原子模型能级 3.(2022·广东高考)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 级的能最为E,8,其中E,=-13.6eY下图 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 ( 第四章舞 章 原子结构 限时：20min 红外线 紫外线 X射线 102 10 1 10 10 10 能量(eV 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 (2023·湖北高考)2022年10月，我国自主研 发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射该卫 星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测 波长为121.6nm的氢原子谱线（对应的光子能 量为10.2eV).根据如图所示的氢原子能级图， 可知此谱线来源于太阳中氢原子 () A.n=2和n=1能级之间的 n EleV 0 跃迁 -0.85 B.n=3和n=1能级之间的 3 -1.51 跃迁 2 -3.40 C.n=3和n=2能级之间的 1 -13.6 跃迁 D.n=4和n=2能级之间的跃迁 5.(2023·山东高考) 2 “梦天号”实验舱携带 钟激光 世界首套可相互比对 的冷原子钟组发射升 空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具 有重要意义.如图所示为某原子钟工作的四能 级体系，原子吸收频率为。的光子从基态能 级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出 频率为”1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2， 并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1， 实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率 为？的光子回到基态.该原子钟产生的钟激 光的频率y2为 A.vo+v+v3 B.vo+v1-V3 C.vo-v1+V3 D.vo-v1-V3 白题59