高考物理新近代物理知识点之原子结构真题汇编及答案(4)

高考物理新近代物理知识点之原子结构真题汇编及答案(4)
一、选择题
1．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是 A ． B ．
C ．
D ．
2．下列叙述中符合史实的是
A ．玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱
B ．汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构
C ．卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子的能级假设
D ．贝克勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构
3．一个氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级，该氢原子（ ）
A ．放出光子，能量增加
B ．放出光子，能量减少
C ．吸收光子，能量增加
D ．吸收光子，能量减少
4．下列说法正确的是（ ）
A ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B ．在光电效应实验中，只增加入射光的强度，饱和光电流不变
C ．在核反应方程41417
278He N O X +→+中，X 表示的是中子
D ．根据玻尔理论，处于基态的氢原子吸收光子发生跃迁后，其电子的动能减少
5．不断发现和认识新现象，进而理解事物的本性，这是一切科学发展的必由之路。

下列说法正确的是
A ．放射性元素衰变的快慢是由原子所处的化学状态和外部条件决定的
B ．原子核越大，它的比结合能越大
C ．电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构
D ．如果大量氢原子处在n =3的能级，会辐射出6种不同频率的光
6．如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是:
A．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强
C．电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
D．铀235只要俘获中子就能进行链式反应
7．下列说法正确的是
A．比结合能越小的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能与动能之和不变
C．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子
D．处于激发态的原子核辐射出γ射线时，原子核的核子数不会发生变化
8．一个氢原子从量子数n=2的能级跃迁到量子数n=3的能级，该氢原子
A．吸收光子，能量增加B．放出光子，能量减少
C．放出光子，能量增加D．吸收光子，能量减少
9．下列说法符合物理学事实的是（）
A．伽利略最早证明了行星公转的轨道是椭圆
B．牛顿将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”
C．法拉第在实验中将导线南北放置发现了电流的磁效应
D．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
10．下列说法正确的是：（）
A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而建立了核式结构模型
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的硏究，发现了原子中存在原子核
C．原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定小于质子数
D．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中必有一种与入射光频率相同
11．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2. 49 eV的金属钠，下列说法正确的是（）
A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11. 11 eV
D ．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9. 60 eV
12．氢原子能级图的一部分如图所示，A 、B 、C 分别表示原子在三种跃迁过程中辐射出 的光子．其中E A 表示原子从n=3能级向n=2能级跃迁的能量，E B 表示原子从n=2能级向 n=1能级跃迁的能量，E C 表示原子从n=3能级向n=1能级跃迁的能量，则下述关系中正确的是
A ．E A < E
B < E C
B ．E A < E
C < E B
C ．E C < E B < E A
D ．
E B <E A < E C
13．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为
A ．α粒子与电子根本无相互作用
B ．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的
C ．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D ．电子很小，α粒子碰撞不到电子
14．下列说法正确的是（ ）
A ．康普顿在研究X 射线散射时，发现散射光线的波长发生了变化，为波动说提供了依据
B ．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的荷质比，从而揭示了原子核具有复杂结构
C ．查德威克发现了中子，揭开了原子核组成的神秘面纱，开创了人类认识原子核的新纪元
D ．伽利略发现了单摆具有等时性，并提出了单摆的周期性公式2g L T π
= 15．下列说法正确的是
A ．23411120H+H He+n →是α衰变
B ．α粒子散射实验中，极少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C ．核反应方程：9412426Be+He C+x →中的x 为质子
D ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核
16．关于下列四幅图说法不正确的是（ ）
A ．
原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径可以是任意的
B．
光电效应实验说明了光具有粒子性
C．
电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性
D．
发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在很小空间范围17．如图所示为α粒子散射实验装置，α粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置．则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数可能符合事实的是()
A．1 305、25、7、1
B．202、405、625、825
C．1 202、1 010、723、203
D．1 202、1 305、723、203
18．下面是历史上的几个著名实验的装置图，其中发现电子的装置是（）
A． B．
C． D．
19．氢原子的能级如图所示，下列说法不正确的是：( )
A ．一个氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，有可能辐射出6种不同频率的光子，这时电子动能减少，原子势能减少
B ．已知可见光的光子能量范围约为 1.62 eV —3.11 ev ，处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发出电离
C ．有一群处于n=4能级的氢原子．如果原子n=2向n=1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，则这群氢原子发出的光谱中共有3条谱线能使该金属产生光电效应
D ．有一群处于n=4能级的氢原子．如果原子n=2向n=1跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应，从能级n=4向n=1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为 2.55eV
20．使某种金属X 发生光电效应所需的光子最小的能量为2.60eV .已知一群氢原子处于量子数n =3的激发态，其能级如图所示.这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光.那么，若用这些氢原子辐射的光照射这种金属X ，能够使这种金属X 发生光电效应的不同频率的光有（ ）
A ．一种
B ．两种
C ．三种
D ．四种
21．原子从a 能级跃迁到b 能级时辐射波长为λ1的光子，原子从b 能级跃迁到c 能级时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2．那么原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要( ) A ．辐射波长为
1212
λλλλ-的光子 B ．辐射波长为λ1－λ2的光子
C ．吸收波长为λ1－λ2的光子
D ．吸收波长为1212
λλλλ-的光子 22．图为氢原子能级图。

现有一群处于n=4激发态的氢原子，用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为2.13eV 的某金属，则（ ）
A ．这些氢原子能辐射出三种不同频率的光子
B ．这些氢原子辐射出光子后，电子的总能量保持不变
C ．这些氢原子辐射出的所有光都能使该金属发生光电效应
D ．该金属逸出的所有光电子中，初动能的最大值约为10.62eV
23．下列论述中不正确的是（ ）
A ．天然放射性现象表明了原子核内部是有复杂的结构的
B ．α粒子散射实验的结果表明了原子核内部是有复杂的结构的
C ．汤姆生发现电子表明原子内部是有复杂的结构的
D ．α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础
24．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为r a 的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为r b 的圆轨道上，已知r a >r b ，则在此过程中（ ）
A ．原子要发出一系列频率的光子
B ．原子要发出某一频率的光子
C ．原子要吸收一系列频率的光子
D ．原子要吸收某一频率的光子 25．一个氢原子从2n =能级跃迁到4n =能级，该氢原子（ ）
A ．吸收光子，能量减少
B ．吸收光子，能量增加
C ．放出光子，能量增加
D ．放出光子，能量减少
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验结果是越靠近原子核的偏转角度越大，ACD 错误、B 正确．故选B ．
2．A
解析：A
【解析】
玻尔理论提出了原子的能级假设，能很好地解释氢原子光谱；故A 正确．汤姆生发现电子，表明原子具有复杂结构，查德威克通过实验证实了中子的存在；故B 错误．卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子核式结构模型；故C 错误．贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构．故D 错误．故选A ．
点睛：对于物理学史上重大发现，可根据时代背景、年代、发现或发明的内容、发现过程、意义等角度进行记忆．
3．B
解析：B
【解析】
本题考查氢原子的能级公式和跃迁，根据从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，能量增加分析解答．
【详解】
一个氢原子从3n =能级跃迁到2n =能级，即从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少，故选项B 正确．
4．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，所以电子不是原子核的组成部分，A 错误；
B ．在发生光电效应的前提下，增大入射光的强度，光子数目增加，激发的光电子数目增加，所以饱和光电流增大，B 错误；
C ．根据质量数和质子数守恒可知X 是质子1
1H ，C 错误；
D ．电子受到激发跃迁到高能级，轨道半径变大，库仑力提供向心力：
22
2e v k m r r
=
解得：v =
D 正确。

故选D 。

5．C
解析：C
【解析】
【详解】
A ．原子核的半衰期与所处的化学状态和外部条件无关，由内部自身因素决定，故A 错误；
B ．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核越大，它的结合能越高，但比结合能不一定越大，故B 错误；
C ．电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子还能再分，故C 正确；
D ．大量氢原子处在n =3的能级，会辐射出
233C =
即3种频率的光，故D 错误。

故选C 。

6．A
解析：A
【解析】
【分析】
A ．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型，故A 正确；
B ．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，贯穿能力最强，故B 错误；
C ．由图可以知道,光照越强,光电流越大,但遏止电压是一样,说明遏止电压与光的强度无关,故C 错误;
D ．链式反应需要达到临界体积才可以，故D 错误；
故选A ．
7．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．比结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定，A 错误；
B ．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程，氢原子要辐射(或吸收)光子，电子的总能量变化，B 错误；
C ．原子核β衰变所放出的电子为原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子而来的，C 错误；
D ．处于激发态的原子核放出γ射线时，只是能量减小，核子数并没有发生变化，D 正确。

故选D 。

8．A
解析：A
【解析】
【分析】
氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，能量增加；从高能级向低能级跃迁要放出光子，能量减少.
【详解】 一个氢原子在一个定态具有的能量是电子圆周运动的动能和势能之和，能量为12E E n =，113.6eV E =-，可知量子数越大，能量越高，故氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，而能量增加；故选A.
【点睛】
本题考查了原子核式结构模型和原子的跃迁；能量变化可类比人造卫星的变轨原理. 9．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．开普勒最早证明了行星公转轨道是椭圆，故A 错误；
B ．看必修1P68牛顿头像下面一段话，无论是亚里士多德那里还是伽利略和笛卡尔那里，
都没有力的概念。

牛顿的高明之处在于他将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”，故B 正确；
C．奥斯特在实验中将导线南北放置发现了电流的磁效应，故C错误；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，故D错误。

故选B。

10．D
解析：D
【解析】
【详解】
A、汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，卢瑟福建立了核式结构模型，故选项A错误；
B、贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，证明原子核有复杂结构，粒子散射实验说明原子中存在原子核，故选项B错误；
C、原子核由质子和中子构成，但原子核内质子数与中子数不一定相等，中子数不一定小于质子数，故选项C错误；
D、氢原子处于基态，被一束单色光照射，先吸收能量，向高能级跃迁，然后又从高能级向低能级跃迁，放出能量，发出多种频率的光子，其中从激发态跃迁到基态发出的光子的频率与入射光频率相同，故选项D正确。

11．D
解析：D
【解析】
【详解】
这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论△E=E m-E n（m＞n）得知，从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，由E=hγ=hc/λ得知，频率最高，波长最短．故A B错误；从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6-1.51eV=12.09eV，根据光电效应方程得E km=hv-W0=12.09-
2.49eV=9.60eV．故C错误，D正确．故选D．
12．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
从n=3能级向n=1能级跃迁的能量为E C=13.61-1.51eV=12.1eV，从n=2能级向n=1能级跃迁的能量E B=13.61-3.40eV=10.21eV，从n=3能级向n=2能级跃迁的能量E A=3.40-
1.51eV=1.89eV．所以E A＜E B＜E C．故A正确，BCD错误．故选A．
13．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只
有α粒子质量的
17300
，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故C 正确，ABD 错误。

14．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．康普顿在研究X 射线散射时，发现散射光线的波长发生了变化，为粒子说提供了依据，A 错误；
B ．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的荷质比，从而揭示了原子具有复杂结构，B 错误；
C ．查德威克发现了中子，揭开了原子核组成的神秘面纱，开创了人类认识原子核的新纪元，C 正确；
D ．伽利略发现了单摆具有等时性，惠更斯提出了单摆的周期性公式，D 错误。

故选C 。

15．B
解析：B
【解析】
【详解】
A. 23411120H+H He+n 是聚变方程，A 错误。

B. 卢瑟福提出的核式结构模型的依据就是α粒子散射实验的现象，B 正确。

C. 跟据质量数守恒电荷数守恒，可得x 为中子，C 错误。

D. 半衰期是对大量样本的统计规律，对4个不适用，D 错误。

16．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据波尔理论，原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是不连续的．故A 错误；
B ．如果用波动性解释那么照射的光越强，照射的时间越长，吸收的能量就越多，电子就能溢出，但实验结果只能是某个范围的波长才能产生光电效应，而光粒子就可以从照射光频率这个角度解释为什么在某些波长才能产生光电效应．光电效应实验说明了光具有粒子性．故B 正确；
C ．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性．故C 正确；
D ．α粒子轰击金箔的实验中，发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围．故D 正确．
本题选择不正确的，故选A ．
17．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
由于绝大多数粒子运动方向基本不变，所以A 位置闪烁此时最多，少数粒子发生了偏转，极少数发生了大角度偏转．符合该规律的数据只有A 选项，A 正确．
18．A
解析：A
【解析】试题分析：A 图是阴极射线发生偏转的实验，B 图为电子束衍射的实验，C 图是α粒子的散射实验，D 图是光电效应现象．
A 图是阴极射线偏转，从而确定阴极射线是电子流，该装置是发现电子的实验装置，A 正确；电子束衍射的实验，说明粒子具有波动性，
B 错误；
C 图粒子的散射实验，得出了原子的核式结构模型，C 错误；
D 图是光电效应现象的实验，该装置是提出原子的核式结构的实验装置，D 错误．
19．A
解析：A
【解析】
试题分析：一群氢原子从4n =的激发态跃迁到基态时，任意两个能级间跃迁一次，共能
辐射24
6C =种不同频率的光子．动能增加，原子势能减小，故A 错误；因为紫外线的光子能量大于3.11eV ，氢原子处于n=3能级吸收能量大于等于1.51eV ，即可发生电离，知最低处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，B 正确；一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，因为n=2向n=1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，所以只有n=4跃迁到n=1，n=3跃迁到n=1，n=2跃迁到n=1的光子能够使金属发生光电效应，即3条，C 正确；逸出功等于 3.4013.610.2eV -+=，从而n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，为0.8513.6eV 12.75eV -+=，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能012.7510.2 2.55km E hv W eV eV =-=-=，D 正确。

考点：考查了原子跃迁
20．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
氢原子处于量子数n ＝3的激发态时，它能够向外辐射三种频率的光，一是由n ＝3到n ＝2，光子的能量为
E 1=3.40eV －1.51eV=1.89eV
二是由n ＝3到n ＝1，光子的能量为
E 2=13.60eV －1.51eV=12.09eV
三是由n ＝2到n ＝1，光子的能量为
E 3=13.60eV －3.40eV=10.20eV
这三种光的能量能够大于2.60eV 的只有两种，故能够使这种金属X 发生光电效应的有几种不同频率的光有两种，故B 正确ACD 错误．
故选B 。

21．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
已知12λλ>，所以12νν<，知从a 能级状态跃迁到b 能级状态时发射光子的能量小于从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收光子的能量，所以a 能级的能量小于c 能级的能量，有213h h h ννν-=，即213c
c c h h h λλλ-=，解得：12312
λλλλλ=-，所以子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要吸收12312
λλλλλ=-的光子，故D 正确． 22．D
解析：D
【解析】
【分析】
根据数学组合公式2
C n ，求出氢原子可能辐射光子频率的种数；能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高；根据库仑力提供向心力分析电子动能的变化。

【详解】
A ．根据24C =6知，这些氢原子可能辐射出6种不同频率的光子。

故A 错误；
B ．这些氢原子辐射出光子后，电子的动能增大，电势能减小，总能量会减小。

故B 错误；
C ．氢原子由n =4跃迁到n =3产生的光的能量：E 43=E 4﹣E 3=﹣0.85﹣（﹣1.51）=0.66eV ＜
2.13eV ，所以不能使逸出功为2.13eV 的金属能发生光电效应，故C 错误；
D ．氢原子由n =4向n =1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为13.6 eV ﹣0.85eV=12.75eV ，根据光电效应方程可知，入射光的能量越高，则电子的动能越大，初动能的最大值为：
E km =12.75 eV ﹣2.13 eV =10.62eV ，故D 正确。

【点睛】
本题主要考查了氢原子的跃迁及其应用，较为简单。

23．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A. 贝克勒尔发现天然放射性现象表明了原子核内部是有复杂的结构的，故A 正确；
B. α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础，没有揭示原子核内部的情况，故B 错误；
C. 汤姆生通过阴极射线的研究发现了电子，表明原子内部是有复杂的结构的，故C 正确；
D. α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础，故D 正确。

故选B 。

24．B
解析：B
【解析】
【详解】
因为r a ＞r b ．一个氢原子中的电子从半径为r a 的圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为r b 的圆轨道上，能量减小，向外辐射光子。

因为能级差一定，只能发出特定频率的光子，故B 正确，ACD 错误。

25．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
一个氢原子从2n =能级跃迁到4n =能级，即从低能级向高能级跃迁，需要吸收光子，能级的能量值为
12
n E E n = 又能级值为负值，所以，能级越高，能量值越大，即此时能量增加。

所以B 正确，ACD 错误。

故选B 。