第四章 原子结构、波粒二象性 单元复习提升常考典型练习题 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

原子结构、波粒二象性单元复习提升常考典型练习题 题型一：粒子散射实验及原子的核式结构 1．（25-26高二下·陕西·期中）在卢瑟福粒子散射实验中，粒子（带正电）靠近金原子核（带正电）的运动轨迹如图所示，其中为轨迹上的两点。下列说法中正确的是（　　） A．粒子在点受到的库仑力大于在点受到的库仑力 B．粒子在点的速率大于在点的速率 C．粒子从到的过程中，库仑力做正功 D．图中点的电势高于点的电势 2．（18-19高二下·江西赣州·期末）下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．图甲：爱因斯坦在研究黑体辐射时提出了能量子的概念 B．图乙：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构 C．图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性 3．（2025·浙江·高考真题）一束粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量，元电荷，金原子序数为79，不考虑粒子间的相互作用，则（　　） A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做正功，后做负功 B．沿轨迹2运动的粒子到达P时动能为零、电势能最大 C．位于图中虚线圆周上的3个粒子的电势能不相等 D．若粒子与金原子核距离为，则库仑力数量级为 4．（24-25高二下·北京延庆·期末）如图所示的粒子散射实验中，少数粒子发生大角度偏转的原因是（　　） A．粒子与原子中的电子发生碰撞 B．正电荷在原子中均匀分布 C．原子只能处于一系列不连续的能量状态中 D．原子中带正电的部分和绝大部分质量集中在一个很小的核上 5．（24-25高二下·天津·期末）（多选）卢瑟福的粒子散射实验装置如图所示，开有小孔的铅盒里面包裹着少量的放射性元素钋，由于铅能够很好地吸收粒子使得粒子只能从小孔射出，形成很细的一束射线射到厚度为几微米的金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（　　） A．该实验为汤姆孙“枣糕模型”奠定了基础 B．极少数粒子发生了大角度偏转 C．卢瑟福通过该实验发现原子核内有质子 D．该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子中心 6．（2010·上海·高考真题）卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是（  ） A．粒子的散射实验 B．对阴极射线的研究 C．天然放射性现象的发现 D．质子的发现 题型二：氢原子光谱及跃迁 7．（2024·重庆·高考真题）（多选）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n = 3和n = 4能级向n = 2能级跃迁产生的谱线（如图），则（   ） A．Hα的波长比Hβ的小 B．Hα的频率比Hβ的小 C．Hβ对应的光子能量为3.4eV D．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 8．（24-25高二下·辽宁·期末）如图是氢原子的能级图，对于一群处于量子数n＝3的氢原子（　　） A．用光子能量0.1eV的光束照射这群氢原子，只要时间足够长就能够使其电离 B．这群氢原子自发地向高能级跃迁，最多能够发出3种不同频率的光子 C．这群氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光波长最长 D．若用电子轰击这群氢原子，使其发光种类增加7种，则电子的动能至少为0.97eV 题型三、波粒二象性 9．（24-25高二下·湖北黄石·期末）如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是（　　） A．图（甲）为研究阴极射线的实验装置，实验确定了阴极射线是电磁波 B．图（乙）为研究光电效应的实验装置，测量遏止电压时电键S应扳向“2” C．图（丙）是黑体辐射的实验规律图，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念 D．图（丁）为康普顿效应的示意图，光子与静止的电子碰撞后波长可能变小 10．（2025·浙江·高考真题）（多选）氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（　　） A．P、Q经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1 B．若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光 C．若丙图是P入射时的干涉条纹，则Q入射时条纹间距减小 D．P、Q照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2分别对应P、Q 11．（24-25高二下·江苏扬州·期末）大量实验证明电子、质子等实物粒子都具有波动性。一质子的质量为m，其德布罗意波长为λ，普朗克常量为h，真空中的光速为c，则该质子的动量p为（　　） A．mc B． C． D． 12．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经电压加速后，其德布罗意波长为，若加速电压为，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为（　　） A． B． C． D． 13．（2023·海南·高考真题）（多选）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（    ） A．光的频率为 B．光子的能量为 C．光子的动量为 D．在时间内激光器发射的光子数为 题型四：氢原子光谱、跃迁的综合应用 14．（2024·浙江·高考真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n =3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、 的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（　　） A．频率为的光，其动量为 B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为 C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。 D．若原子n=3 跃迁至 n=4 能级，入射光的频率 15．（24-25高二下·山东德州·期末）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳波段光谱成像的空间观测。氢原子由能级跃迁到能级时发出的光，对应的谱线为可见光区的四条谱线，分别为，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．四种光的波长逐渐变大 B．四种光在真空中传播速度逐渐变大 C．分别用四种光照射同一个双缝干涉实验装置时，对应的相邻条纹间距更小 D．若照射某金属时发生光电效应，则照射该金属时一定发生光电效应 一、单选题 1 适中 α粒子散射实验；电场力做功和电势能变化的关系；电势的概念、定义式、单位和物理意义 2 较易 发现阴极射线——电子的实验装置；α粒子散射实验的装置、现象和结果分析 3 适中 α粒子散射实验；库仑定律内容和表达式；电场力做功和电势能变化的关系 4 简单 α粒子散射实验 6 较易 原子核式结构模型 8 较易 玻尔理论对氢原子光谱的解释 9 简单 能量子；发现阴极射线——电子的实验装置；遏止电压的本质及其决定因素；康普顿效应的现象及其解释 11 较易 德布罗意波 12 较易 德布罗意波 14 适中 Δx=Lλ /d公式简单计算；爱因斯坦光电效应方程；定态和原子的能级结构 15 较易 Δx=Lλ /d公式简单计算；光电效应的极限频率；定态和原子的能级结构 二、多选题 5 较易 α粒子散射实验；原子核式结构模型 7 适中 定态和原子的能级结构 10 适中 爱因斯坦光电效应方程；检查工件的平整度；发生全反射的条件、临界角；定态和原子的能级结构 13 较易 爱因斯坦光子说；德布罗意波 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《原子结构、波粒二象性单元复习提升常考典型练习题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D D D BD A BD D C BC 题号 11 12 13 14 15 答案 D C AC B C 1．B 【详解】A．根据库仑定律得 点到金原子核的距离大于点，所以在点受到的库仑力小于点，故A错误； BC．粒子带正电，金原子核带正电，粒子与金原子核之间的库仑力为斥力，粒子从到的过程中，库仑力做负功，速度减少，点的速率大于在点的速率，故B正确，C错误； D．根据电势的定义 可得 由于从到的过程中，库仑力做负功，电势能增加 又粒子带正电 可得，故D错误。 故选B。 2．D 【详解】A．图甲：普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子的概念，选项A错误； B．图乙：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子内还有复杂结构，选项B错误； C．图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构理论，该实验并没有发现了质子和中子，选项C错误； D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，选项D正确。 故选D。 3．D 【详解】A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做负功，后做正功，A错误； B．沿轨迹2运动的粒子因为做曲线运动，则到达P时动能不为零，因距离原子核最近，则电势能最大，B错误； C．位于图中虚线圆周上各点的电势都相等，可知虚线圆周上的3个粒子的电势能相等，C错误； D．若粒子与金原子核距离为，则根据库仑定律可知库仑力 即数量级为，D正确。 故选D。 4．D 【详解】当粒子穿过原子时，电子对粒子影响很小，影响粒子运动的主要是原子核，离核远则粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以粒子接近它的机会就很少，只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。故选D。 5．BD 【详解】A．该实验否定了汤姆孙“枣糕模型”，为原子的核式结构理论奠定了基础，故A错误； B．根据卢瑟福的粒子散射实验的现象可知，绝大多数粒子能穿过金箔，少数粒子方向发生了改变，极少数粒子发生了大角度偏转，故 B正确； C．卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子，故C错误； D．该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子中心，故D正确。 故选BD。 6．A 【详解】卢瑟福提出原子的核式结构模型是根据粒子的散射实验提出来的。 故选A。 7．BD 【详解】AB．氢原子n = 3与n = 2的能级差小于n = 4与n = 2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误、B正确； C．Hβ对应的光子能量为 E = (－0.85)eV－(－3.40)eV = 2.55eV 故C错误； D．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量 E = (－3.40)eV－(－13.60)eV = 10.2eV Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。 故选BD。 8．D 【详解】A．要想使处于量子数n＝3的氢原子电离，需要用光子能量至少为1.51eV，故A错误； B．这群氢原子不能自发地向高能级跃迁，而是吸收了能量之后才可能跃迁，故B错误； C．这群氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，发出的光子的能量最大，频率最大，光波长最短，故C错误； D．根据题意可知大量氢原子由高能级向低能级跃迁发出光子种类为10，则有 即大量氢原子从n＝5能级向低能级跃迁恰好发出10种频率的光，所以氢原子从n＝3能级跃迁到n＝5能级吸收的能量至少为，故D正确。 故选D。 9．C 【详解】A．图中为研究阴极射线的实验装置，实验确定了阴极射线是带负电的粒子流，而不是电磁波，故A错误； B．遏止电压是光电流为零时加在光电管两端的最小电压，是反向电压，故开关S应扳向“1”，故B错误； C．图中是黑体辐射的实验规律图，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念，故C正确； D．图中为康普顿效应的示意图，光子与静止的电子碰撞后，动量减小、波长变大，故D错误。 故选C。 10．BC 【详解】A．氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则P光对应的光子能量较小，光子的频率较小，P光的折射率较小，则经过甲图装置时P光的偏折程度较小，则P、Q在屏上谱线分别为1、2，A错误； B．根据可知，P光折射率较小，则发生全反射的临界角较大，若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光，B正确； C．若丙图是P入射时的干涉条纹，因P光波长大于Q光，则Q入射时条纹间距减小，C正确； D．根据可知因P光频率小于Q光，可知丁图中的点1、2分别对应Q、P光，D错误。 故选BC。 11．D 【详解】根据德布罗意波长公式 变形可得质子的动量为 D正确，ABC错误。 故选D。 12．C 【详解】设电子经过电压加速后速度大小为，由动能定理得 电子的动量大小为 电子的德布罗意波长为 联立解得 因为 可解得 C正确，ABD错误。 故选C。 13．AC 【详解】A．光的频率 选项A正确； B．光子的能量 选项B错误； C．光子的动量 选项C正确； D．在时间t内激光器发射的光子数 选项D错误。 故选AC。 14．B 【详解】A．根据玻尔理论可知 则频率为的光，其动量为 选项A错误； B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能分别为 最大初动能之差为 选项B正确； C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式 产生的干涉条纹间距之差为 选项C错误； D．若原子n=3 跃迁至 n=4 能级，则 可得入射光的频率 选项D错误； 故选B。 15．C 【详解】A．四种光中从更高能级向能级跃迁的光，光子的能量更大。根据 可知四种光的能量逐渐增加，所以波长逐渐变小，故A错误； B．电磁波在真空中的传播速度都是光速c，故B错误； C．根据双缝干涉的条纹间距公式 波长越小相邻的条纹间距越小，其中的波长最小，故C正确； D．能让金属发生光电效应，说明其频率超过材料的截止频率。频率比低，不能确定 的频率是否能大于材料的截止频率，故D错误。 故选C。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $