專題39原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國(guó)通用）

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考點(diǎn)01 能級(jí)和波爾理論
1.（2024年高考江西卷） 近年來，江西省科學(xué)家發(fā)明硅襯底氮化鎵基系列發(fā)光二極管，開創(chuàng)了國(guó)際上第三條技術(shù)路線。某氮化鎵基材料的簡(jiǎn)化能級(jí)如圖所示，若能級(jí)差為（約）,普朗克常量，則發(fā)光頻率約為（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
根據(jù)題意可知，輻射出的光子能量，由光子的能量得
，C正確。
2.（2023高考河北卷） 2022年8月30日，國(guó)家航天局正式發(fā)布了“羲和號(hào)”太陽探測(cè)衛(wèi)星國(guó)際上首次在軌獲取的太陽譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。是氫原子巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的譜線，其對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過程為（ ）
A. 從躍遷到B. 從躍遷到
C. 從躍遷到D. 從躍遷到
【答案】D
【解析】是氫原子巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的譜線，根據(jù)
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(jí)圖，利用玻爾理論中的頻率條件
可見能級(jí)差越小，頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)。故對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過程為從躍遷到。故選D。
3．（2022重慶高考）如圖為氫原子的能級(jí)示意圖。已知藍(lán)光光子的能量范圍為，紫光光子的能量范圍為。若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則激發(fā)氫原子的光子能量為（ ）
A． B． C． D．
【參考答案】C
【名師解析】由題意可知，處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則由藍(lán)光光子能量范圍可知?dú)湓訌膎=4能級(jí)向低能級(jí)（n=2）躍遷可以輻射藍(lán)光，則需要激發(fā)氫原子到n=4能級(jí)，所以激發(fā)氫原子的光子能量為△E=E4-E1=(-0.85eV)- (-13.6eV)= 12.75eV，選項(xiàng)C正確。
4．（2022高考北京卷）氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子（ ）
A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少
C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少
【參考答案】B
【命題意圖】此題考查能級(jí)、躍遷及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
【名師解析】氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，能量減少，選項(xiàng)B正確。
5．（2022新高考海南卷）一群處于激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷向外輻射出不同頻率的光子，則（ ）
A．需要向外吸收能量
B．共能放出6種不同頻率的光子
C．向躍遷發(fā)出的光子頻率最大
D．向躍遷發(fā)出的光子頻率最大
【參考答案】BD
【名師解析】處于激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷向外輻射出不同頻率的光子，向外輻射能量，A錯(cuò)誤；共能放出3+2+1=6種不同頻率的光子，B正確；向躍遷發(fā)出的光子能量最小，頻率最低，C錯(cuò)誤；向躍遷發(fā)出的光子能量最大，頻率最大，D正確。
6．（2022·高考廣東物理）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為，其中。圖4是按能量排列的電磁波譜，要使的氫原子吸收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是（ ）
A．紅外線波段的光子 B．可見光波段的光子
C．紫外線波段的光子 D．X射線波段的光子
【參考答案】A
【命題意圖】本題考查能級(jí)，電磁波譜，氫原子電離及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
【解題思路】
n=20的氫原子能量為E20=E1/202=-0.034eV，該氫原子其電離能為0.034eV。吸收一個(gè)光子，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，由圖4所示按能量排列的電磁波譜可知，被吸收的光子是紅外線波段的光子，A項(xiàng)正確。
7．（2022年6月浙江選考）圖為氫原子的能級(jí)圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是
A．逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eV
B．n=3躍遷到n=1放出的光電子動(dòng)量最大
C．有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)
D．用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)
第7題圖
【參考答案】B
【命題意圖】本題考查能級(jí)，波爾理論及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
【解題思路】氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，躍遷到基態(tài)，輻射出的光子能量最大，最大為E=（-1.51eV）-（-13.6eV）=12.09eV，照射逸出功為2.29eV的金屬鈉，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek=E-W=12.09eV -2.29eV =9.80eV，A錯(cuò)誤；n=3躍遷到n=1放出的光電子能量E最大，由E=pc，可知?jiǎng)恿縫最大，B正確；只有處于n=3的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到基態(tài)，處于n=2的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到基態(tài)，輻射的光子能量大于金屬鈉逸出功2.29eV，即2種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；用0.85eV的光子照射處于n=3是氫原子，不能躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，D錯(cuò)誤。
8. （2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試）“夢(mèng)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對(duì)的冷原子鐘組發(fā)射升空，對(duì)提升我國(guó)導(dǎo)航定位、深空探測(cè)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(jí)體系，原子吸收頻率為的光子從基態(tài)能級(jí)I躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級(jí)2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級(jí)1，實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率為（ ）

A. B.
C. D.
【參考答案】D
【名師解析】
原子吸收頻率為光子從基態(tài)能級(jí)I躍遷至激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ時(shí)有
且從激發(fā)態(tài)能級(jí)Ⅱ向下躍遷到基態(tài)I的過程有
聯(lián)立解得，D正確。
9. （2023高考選擇性考試遼寧卷）原子處于磁場(chǎng)中，某些能級(jí)會(huì)發(fā)生劈裂。某種原子能級(jí)劈裂前后的部分能級(jí)圖如圖所示，相應(yīng)能級(jí)躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，且逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，則（ ）

A. ①和③的能量相等
B. ②的頻率大于④的頻率
C. 用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)
D. 用④照射該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能小于Ek
【參考答案】A
【名師解析】
由圖可知①和③對(duì)應(yīng)的躍遷能級(jí)差相同，可知①和③的能量相等，選項(xiàng)A正確；
因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于④對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于④的能量，根據(jù)可知②的頻率小于④的頻率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于①，②的頻率小于①，則若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因④對(duì)應(yīng)的能級(jí)差大于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知④的能量大于①，即④的頻率大于①，因用①照射某金屬表面時(shí)能逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，根據(jù)
則用④照射該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能大于Ek，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
10. （2023高考湖北卷）2022年10月，我國(guó)自主研發(fā)的“夸父一號(hào)”太陽探測(cè)衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡可用于探測(cè)波長(zhǎng)為的氫原子譜線（對(duì)應(yīng)的光子能量為）。根據(jù)如圖所示的氫原子能級(jí)圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子（ ）

A. 和能級(jí)之間的躍遷
B. 和能級(jí)之間的躍遷
C. 和能級(jí)之間的躍遷
D. 和能級(jí)之間的躍遷
【參考答案】A
【名師解析】由圖中可知n=2和n=1能級(jí)差之間的能量差值為

與探測(cè)器探測(cè)到的譜線能量相等，故可知此譜線來源于太陽中氫原子n=2和n=1能級(jí)之間的躍遷。A正確。
。
11. （2022天津?qū)W業(yè)水平選擇性考試）不同波長(zhǎng)的電磁波具有不同的特性，在科研、生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。a、b兩單色光在電磁波譜中的位置如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A. 若a、b光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差大
B. 若a、b光分別照射同一小孔發(fā)生衍射，a光的衍射現(xiàn)象更明顯
C. 若a、b光分別照射同一光電管發(fā)生光電效應(yīng)，a光的遏止電壓高
D. 若a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時(shí)，a光的干涉條紋間距大
【參考答案】BD
【命題意圖】本題以電磁波譜切入，考查能級(jí)、光電效應(yīng)、雙縫干涉、光的衍射及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
【名師解析】
由圖中a、b兩單色光在電磁波譜中的位置，判斷出a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，a光的頻率小于b光的頻率。若a、b光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，根據(jù)玻爾原子理論的頻率條件
可知產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差小，故A錯(cuò)誤；
若a、b光分別照射同一小孔發(fā)生衍射，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，a光的衍射現(xiàn)象更明顯，故B正確；
在分別照射同一光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程
可知a光的遏止電壓低，故C錯(cuò)誤；
a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時(shí)，相鄰兩條亮紋或暗紋的中心間距
可知a光的干涉條紋間距大，故D正確。
13.（2023高考河北卷） 2022年8月30日，國(guó)家航天局正式發(fā)布了“羲和號(hào)”太陽探測(cè)衛(wèi)星國(guó)際上首次在軌獲取的太陽譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。是氫原子巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的譜線，其對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過程為（ ）
A. 從躍遷到
B. 從躍遷到
C. 從躍遷到
D. 從躍遷到
【答案】D
【解析】
是氫原子巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)譜線，根據(jù)
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(jí)圖，利用玻爾理論中的頻率條件
可見能級(jí)差越小，頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)。故對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過程為從躍遷到。
故選D。
考點(diǎn)02 原子結(jié)構(gòu)
1. （2023學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試上海卷）關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是
A. 實(shí)驗(yàn)必須在真空中進(jìn)行
B. 熒光屏的作用是為了阻擋α粒子
C. 實(shí)驗(yàn)用顯微鏡必須正對(duì)放射源
D. 證明了原子核內(nèi)有質(zhì)子存在
【參考答案】A
【名師解析】由于α粒子具有很強(qiáng)的電離作用，所以α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置必須在真空中進(jìn)行，否則α粒子會(huì)電離空氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，A正確；α粒子打在熒光屏上產(chǎn)生熒光，所以熒光屏的作用是為了便于觀察，B錯(cuò)誤； 為了觀察射向不同方向的α粒子數(shù)目，顯微鏡要更換不同位置觀察，C錯(cuò)誤；盧瑟福利用α粒子散射實(shí)驗(yàn)， 證明了原子的有核模型，不能證明核內(nèi)有質(zhì)子存在，D錯(cuò)誤。
2．（2022高考湖南卷）關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是（ ）
A．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征
B．玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性
D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性
【參考答案】Ｃ
【名師解析】盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋了原子光譜的分立特征，波爾的原子理論解釋了原子光譜的分立特征，但不能完全揭示了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，選項(xiàng)ＡＢ錯(cuò)誤；光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，選項(xiàng)Ｃ正確；電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的波動(dòng)性，選項(xiàng)Ｄ錯(cuò)誤。
考點(diǎn)
三年考情（2022-2024）
命題趨勢(shì)
考點(diǎn)1 能級(jí)和波爾理論
（5年4考）
2024年高考江西卷：某氮化鎵基材料的簡(jiǎn)化能級(jí)。
2023高考河北卷：國(guó)家航天局正式發(fā)布了“羲和號(hào)”太陽探測(cè)衛(wèi)星國(guó)際上首次在軌獲取的太陽譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。
2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試：“夢(mèng)天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對(duì)的冷原子鐘組能級(jí)圖。
2023高考湖北卷：我國(guó)自主研發(fā)的“夸父一號(hào)”太陽探測(cè)衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡可用于探測(cè)波長(zhǎng)為的氫原子譜線。
1. 能級(jí)和波爾理論是該章的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，高考考查頻率較高。命題通常結(jié)合某種情景，或給出能級(jí)圖，綜合考查能級(jí)、波爾理論、光電效應(yīng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
2. 原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)大多屬于了解，命題難度小，考查頻率不高。
考點(diǎn)2 原子結(jié)構(gòu)
（5年2考）
2022高考湖南卷：關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性。
2023學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試上海卷：關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)。