原子結(jié)構(gòu)（解析版）-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)

專題23原子結(jié)構(gòu)

考點愿型歸納

一、電子的發(fā)現(xiàn)與測定................................2

二、a粒子散射實驗及其解釋..........................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

1

專題一電子的發(fā)現(xiàn)與測定

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

命名為負電荷

B.在對自由落體運動的研究中，伽利略猜想運動速度與下落時間成正比，并直接用實

驗進行了驗證

C.英國物理學(xué)家卡文迪許用油滴實驗比較準確地測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”的實驗用到了等效替代法

【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

一種命名為負電荷，A正確；

B.在對自由落體運動的研究中，伽利略猜想運動速度與下落時間成正比，并未直接用實驗

進行了驗證，而是在斜面實驗的基礎(chǔ)上的合理推理，B錯誤；

C.美國物理學(xué)家密里根用油滴實驗比較準確地測定了電子的電荷量，C錯誤；

D."探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”的實驗用到了控制變量法，D錯誤；

故選Ao

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，其布朗運動越明顯

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度增加，長波輻射強度減小

D.湯姆孫根據(jù)陰極射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)情況斷定其為帶負電的粒子流

【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，布朗運動越不

明顯，故A錯誤；

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度都增加，故C錯誤；

D.湯姆孫根據(jù)陰極射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)情況斷定其為帶負電的粒子流，故D正確。

2

故選BDo

3.（22-23高三上?江西南昌?二模）下列描述符合物理學(xué)史實的是（)

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)電子并測定了電子電荷量

【答案】C

【詳解】A.倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，A錯誤；

B.波爾理論成功的解釋了氫原子光譜問題，B錯誤；

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定，D錯誤；

故選C。

專題二a粒子散射實驗及其解釋

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量

D.a射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗電器金屬小球的上方，驗電器金屬箔的張角會變大

【答案】B

【詳解】A.在光的雙縫干涉實驗中，減小光的強度，讓光子通過雙縫后，光子只能一個接

一個地到達光屏，經(jīng)過足夠長時間，仍然發(fā)現(xiàn)相同的干涉條紋。這表明光的波動性不是由光

子之間的相互作用引起的，故A錯誤；

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量，選項C錯誤;

D.a射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗電器金屬小球的上方時，會使金屬球附近的空氣電離，

金屬球吸引負離子而使驗電器金屬箔的張角會變小，選項D錯誤。

故選B。

5.（2025?廣西?二模）盧瑟福a粒子散射實驗的裝置示意圖如圖所示，熒光屏和顯微鏡一起

3

分別放在圖中/、8、C、。四個位置觀察，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a粒子散射實驗證明了原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體

內(nèi)

C.升高放射源的溫度，會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：聲Uf：Th+；He,則Z=90

【答案】D

【詳解】A.在/、B、C、。四個位置都能觀察到屏上的閃光，故A錯誤;

B.盧瑟福a粒子散射實驗證明了原子具有核式結(jié)構(gòu)，故B錯誤；

C.改變環(huán)境的溫度，不能改變放射源的半衰期，故C錯誤；

D.根據(jù)衰變前后電荷數(shù)守恒，可知

Z=92-2=90

故D正確。

故選D。

6.（2023?黑龍江哈爾濱?二模）在a粒子散射實驗中，下列圖景正確的是（）

【答案】B

【詳解】AB.當夕粒子進入原子區(qū)域后,離帶正電的原子核遠的受到的庫侖斥力小，運動

4

方向改變小。只有極少數(shù)粒子在穿過時距離正電體很近，受到很強的庫侖斥力，發(fā)生大角

度散射，故A錯誤，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。粒子的藍，它對a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錯誤；

故選Bo

7.（2024?浙江?二模）如圖所示，甲圖為a粒子散射實驗裝置圖；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（）

甲乙

丙丁

A.甲圖中熒光屏在相同時間內(nèi)接收到的a粒子數(shù)，處在①位置時比在②位置時少

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量恒定電流的大小

D.丁圖中的實驗現(xiàn)象能說明電子具有波動性

【答案】ACD

【詳解】A.圖甲是a粒子散射實驗示意圖，由1粒子散射實驗現(xiàn)象知，當顯微鏡在②位置

時熒光屏上接收到的a粒子數(shù)最多，故A正確；

B.〃尸譜線是氫原子核外電子從第四軌道躍遷到第二軌道時發(fā)光而產(chǎn)生的，故B錯誤；

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

不能用來測量恒定電流的大小，故C正確；

5

D.圖丁是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，該實驗現(xiàn)象說明實物粒子也具有波動性，故D正

確；

故選ACDo

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a粒子轟擊金箱，研究a

粒子被散射的情況，實驗用高速的。射線轟擊厚度為微米的金箔，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的a粒子都

照直穿過薄金箔，偏轉(zhuǎn)很小，但有少數(shù)1粒子發(fā)生角度較大的偏轉(zhuǎn)，大約有―的C粒子

oOOO

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。粒子散射實驗,

下列說法正確的是（）

A.實驗的目的是想證明原子具有核式結(jié)構(gòu)模型

B.實驗中二粒子穿過金原子核發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是受到電子對它的庫侖力作用

C.極少數(shù)a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a粒子的斥力不相等造

成的

D.由實驗數(shù)據(jù)可以估算出金原子核的直徑數(shù)量級

【答案】D

【詳解】A.實驗的目的是想驗證湯姆生的“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錯誤；

B.實驗中a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錯誤；

C.極少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，主要是由于a粒子和原子核發(fā)生碰撞的結(jié)果，是因

為金原子核很小且質(zhì)量和電荷量遠大于a粒子的質(zhì)量和電荷量，a粒子接近原子核的機會很

小，故C錯誤；

D.根據(jù)a粒子散射實驗可以估算金原子核的直徑數(shù)量級，故D正確。

故選D。

6

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)知識的描述，下列說法正確的是（）

A.絕對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，動能增大，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間，所以用光照射金屬板后，需等

待一段時間才有光電流

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.絕對黑體不能反射電磁波，但能輻射電磁波，故A錯誤；

B.電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時，電子動能增大，電勢能減小，由于對外輻射能量，

所以原子能量減小，故B錯誤；

C.在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，電子吸收光子的能量可以認為不需要時間，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）食鹽被灼燒時會發(fā)出黃光，主要是由食鹽蒸氣中鈉原子的能級躍遷

造成的。在鈉原子光譜的四個線系中，只有主線系的下級是基態(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）o已知普朗克常量〃=6.63乂1（）3%.元電荷e=1.6x10一氣，光速c=SxlO'm/s,

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.鈉原子處于高能級是因為從火中吸收了能量

C.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驗規(guī)律，但無法解釋復(fù)雜原子的光譜現(xiàn)象,

故A錯誤；

B.食鹽被灼燒時，鈉原子吸收能量達到高能級，之后向低能級躍遷時放出光子，故B正確;

C.根據(jù)E=可知黃雙線的光子能量均約為

A

7

6.63x1,34x3x1。：kV

589x10-9x1.6x10-9

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

末公式片3、4、5、6用4和〃1光進行如下實驗研究，貝U()

A.照射同一單縫衍射裝置，4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)射的細光束，真空中單位長度上〃,光的平均光子數(shù)多

D.相同光強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，女，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，女丫光的中央明條紋寬度寬，故A錯誤;

B.Xy光的波長較長，根據(jù)

可知8丫光的頻率較小，則*1光的折射率較小，在平行玻璃磚的偏折較小，X,光的側(cè)移量

小，故B錯誤；

C.〃了光的頻率較小，光的光子能量較小，以相同功率發(fā)射的細光束，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；

8

D.若&、〃7光均能發(fā)生光電效應(yīng)，相同光強的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，*丫光的頻

率較小，4光的光子能量較小，4光的光子數(shù)較多，則國光的飽和光電流大，&光的飽

和光電流小，故D錯誤。

故選C。

12.（2024?河北?二模）巴耳末系是氫原子從高能級向〃=2的能級躍遷時發(fā)出的光譜線，其

中從〃=3、〃=4、〃=5、〃=6的能級向〃=2的能級躍遷時共能發(fā)出4種頻率的可見光，

大量處于"=m能級的氫原子向"=2的能級躍遷的過程中共產(chǎn)生了3種頻率的可見光,則加

的大小為（）

A.3B.4C.5D.6

【答案】C

【詳解】由題意可知，氫原子從〃=3、〃=4、〃=5的能級向〃=2的能級躍遷的過程中能

發(fā)出3種頻率的可見光，故機=5。

故選C。

13.（2024?臺灣?二模）下圖為氫原子光譜譜線的波長相對位置示意圖（波長絕對位置未依

實際刻度繪制）并以I、n、in表示來曼系、巴耳末系、帕申系中波長最長的三條光譜線，例

如來曼系標示I處為電子從能級〃=2躍遷至能級n=1所發(fā)射的譜線。下列何者為電子從能級

〃=5躍遷至能級〃=3所發(fā)射的譜線？（）

一紫外光_____可見光一紅外光一一二波長（皿）

A.帕申系標示I處B.帕申系標示n處c.巴耳末系標示n處

D.巴耳末系標示ni處E.來曼系標示in處

【答案】B

【詳解】從高能級向"=3能級躍遷產(chǎn)生的光譜線稱為帕申系，根據(jù)￡=加=后可知波長越

長頻率越小，在帕申系中波長最長的三條光譜線中，其中的"=4躍遷到〃=3時產(chǎn)生的光譜

線，其能級差最小，頻率最小，波長最長；從〃=6躍遷到”=3時產(chǎn)生的光譜線，其能級差

9

最大，頻率最大，波長最短，所以能級〃=5躍遷至能級〃=3產(chǎn)生的譜線，其能級差居中,

頻率居中，其波長也居中，所以從能級”=5躍遷至能級〃=3所發(fā)射的譜線為帕申系標示H

處。

故選B。

14.（2024?貴州黔南?二模）1885年，瑞士科學(xué)家巴爾末對當時已知的氫原子在可見光區(qū)的

4條譜線（記作Ha、H外耳和HQ作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長滿足一個簡單的公式,

稱為巴爾末公式。這4條特征譜線是玻爾理論的實驗基礎(chǔ)。如圖所示，這4條特征譜線分別

對應(yīng)氫原子從〃=3、4、5、6能級向〃=2能級的躍遷，下面4幅光譜圖中，合理的是（選項圖中

標尺的刻度均勻分布，刻度尺從左至右增大）（)

￡/eV

「-0.38

5--+-0.54

4--k-0.85

3-1.51

tt▼t

HHHH■3.40

a夕b

HHHH

夕a

A

x/nm

H一HHH

az

一

，

-r!一

--

B-H

一.

V

nm

HHHH

ab

C

V

nm

io

見Hz山Ha

［口二工

Illi

X/nm

【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〃=3、4、5、6能級分別向片2

能級躍遷時，發(fā)射的光子能量增大，所以光子頻率增大，光子波長減小，在標尺上H。、H，、

耳和H$譜線應(yīng)從右向左排列。由于氫原子從片3、4、5、6能級分別向〃=2能級躍遷釋放

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，巴耳末對當時已知的氫原子在可見光區(qū)的四條譜線H。、H。、與、應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，

它們的波長力滿足公式上=心[(-!]("=3,4,5,…)，其中H“譜線的波長最長。圖乙為玻爾

氫原子能級示意圖的一部分，一群處于n=6能級的氫原子向低能級(?=2)躍遷時能放出Ha、

、七四條譜線。則下列說法正確的是()

4HY,

〃E/eV

8

6--0

5-------0.38

4——-0.54

3-------0.85

--1.51

23.40

-13.6

甲乙

A.譜線的光子能量為2.86eV

B.譜線Ha和Hp頻率之比為63:85

C.譜線H,的光在水中的傳播速度比譜線Hp的光在水中的傳播速度小

D.若用譜線Ha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

11

【答案】BCD

【詳解】A.4、H，、斗、H”這四條譜線是氫原子分別從四個連續(xù)的高能級躍遷到〃=2

能級產(chǎn)生的，根據(jù)圖甲可知，譜線HE的光子波長最短，根據(jù)

￡=hv=h—

可知，譜線H$的光子能量最大，所以譜線Hs是氫原子從〃=6能級躍遷到〃=2能級發(fā)出的

光子，光子能量為

氏二紇-4=-0-38eV-(-3.40eV)=3.02eV

故A錯誤；

B.結(jié)合上述，同理可知，譜線H0的光子能量為

Ea=E3-E2=-1.51eV-(-3.40eV)=/zva

譜線Hp的光子能量為

與=&-&=-0.85eV-(-3.40eV)=

聯(lián)立可得譜線Ha和此頻率之比為

=紇:4=63:85

故B正確；

C.結(jié)合上述可知，譜線的光比譜線Hp的光的頻率高，所以水對譜線的光折射率大,

根據(jù)

C

v=—

n

可知，譜線H,的光在水中傳播速度比譜線Hp的光在水中傳播速度小，故C正確；

D.根據(jù)圖甲可知，譜線H.的光的波長最長，根據(jù)

￡=〃￡

A

可知，對應(yīng)的光子能量最小，所以用譜線H。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BCDo

12

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〃=3能級的原子向

低能級躍遷，會產(chǎn)生三種頻率為匕I、匕2、吆的光，下標數(shù)字表示相應(yīng)的能級。已知普朗

克常量為肌光速為C。正確的是（）

A.頻率為臼的光，其動量為?！?/p>

he

B.頻率為臼和物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

能之差為加0

C.頻率為臼和時的兩種光分別射入雙縫間距為力雙縫到屏的距離為￡的干涉裝置,

產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為;。

D.若原子〃=3躍遷至?=4能級，入射光的頻率匕4＞與員

h

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)玻爾理論可知

牝

1=E3-EX

則頻率為。的光其動量為

h_hv_E,-E

夕一:一iX一X

Zcc

選項A錯誤；

B.頻率為，和乙的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝量，均產(chǎn)生光電子，其最大初動能分

別為

Ekml—hv3i—出功

13

%2=^V21-辦出功

最大初動能之差為

AE如=AV31-AV21=/ZV32

選項B正確；

C.頻率為％和火的兩種光分別射入雙縫間距為d,雙縫到屏的距離為4的干涉裝置，根

據(jù)條紋間距表達式

L.Lc

Ax—一A——

ddv

產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為

人LcLcLc,11、Lc

/\s=--------------=—(-----------)w------

%八2idv31v21dv32

選項C錯誤;

D.若原子〃=3躍遷至n=4能級，則

E&-Ey=/zv34

可得入射光的頻率

選項D錯誤；

故選Bo

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”太陽探測衛(wèi)

星國際上首次在軌獲取的太陽H.譜線精細結(jié)構(gòu)。Ho是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，

其對應(yīng)的能級躍遷過程為（）

n巴耳末系E/eV

B.從〃=5躍遷到〃=2

14

C.從〃=4躍遷至U"=2D.從〃=3躍遷至U〃=2

【答案】D

【詳解】凡是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，根據(jù)

c

v=—

A

可知是氫原子巴耳末系中頻率最小的譜線，根據(jù)氫原子的能級圖，利用玻爾理論中的頻

率條件

hv=En-E2

可見能級差越小，頻率越低，波長越長。故對應(yīng)的能級躍遷過程為從“=3躍遷到〃=2。

故選D。

18.（2023?山東?高考真題）“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空,

對提升我國導(dǎo)航定位、深空探測等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體

系，原子吸收頻率為％的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級n,然后自發(fā)輻射出頻率為匕

的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2,并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1,實現(xiàn)受激

輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為匕的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率娛

為（）

C.匕）一匕+匕D.v0-V]-v3

【答案】D

【詳解】原子吸收頻率為％的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級n時有

En-4=hv0

且從激發(fā)態(tài)能級n向下躍遷到基態(tài)i的過程有