高考物理最新近代物理知识点之原子结构技巧及练习题含答案(3)

高考物理最新近代物理知识点之原子结构技巧及练习题含答案(3)
一、选择题
1．一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中
A．原子要吸收一系列频率的光子
B．原子要吸收某一种频率的光子
C．原子要发出一系列频率的光子
D．原子要发出某一种频率的光子
2．如图为氢原子能级示意图。

光子能量为12.75eV的一束光照射处于基态的大量氢原子，大量氢原子将发生能级跃迁，发出的光可能有几种频率
A．3种B．4种C．5种D．6种
3．如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。

下列说法正确的是（）
A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转
4．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
5．光电效应实验的装置如图所示，用A、B两种不同频率的单色光分别照射锌板，A光能使验电器的指针发生偏转，B光则不能使验电器的指针发生偏转，下列说法正确的是
A．照射光A光的频率小于照射光B光的频率
B．增大照射光A的强度，验电器指针张角将变小
C．使验电器指针发生偏转的是正电荷
D．若A光是氢原子从n=5能级向n=1能级跃迁时产生的，则B光可能是氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时产生的
6．关于近代物理，下列说法正确的是（）
A．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
B．α粒子散射实验证明了原子的核式结构
C．α、β、γ射线比较，α射线的穿透能力最强
D．光电效应现象揭示了光的波动性
7．图甲所示为氢原子能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则
A．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光，一定能使阴极K发生光电效应
B．改用从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光，不能使阴极K发生光电效应
C．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射，逸出光电子的最大初动能不变D．入射光的强度增大，逸出光电子的最大初动能也增大
8．下列说法正确的是（）
A．“光电效应”现象表明光具有波动性
B．电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒
C．天然放射现象表明原子可以再分
D．卢瑟福根据“ 粒子散射”实验建立原子结构“枣糕模型”
9．一个氢原子从量子数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
10．下列说法正确的是（）
A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
B．一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线
C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．在核反应中，质量数和电荷数都守恒
11．如图所示为氢原子的能级示意图，假设氢原子从n能级向较低的各能级跃迁的概率均
为
1
1
n-。

则对300个处于4
n=能级的氢原子，下列说法正确的是（）
A．向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量可以是任意值
B．向低能级跃迁时，向外辐射的光子能量的最大值为12.75eV
C．辐射的光子总数为500个
D．吸收大于1eV的光子时不能电离
12．下列四个实验中，能说明光具有粒子性的是（）
A．B．
C．D．
13．下列说法正确的是()
A．β衰变现象说明原子核外存在电子
B．只有入射光的波长大于金属的极限波长，光电效应才能产生
C．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小
D．α粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的
14．图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于以n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是
A．最容易表现出衍射现象的光是由，n=4能级跃迁到n=1能级产生的
B．频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应15．图示是氢原子的能级图，大量处于n=5的能级的氢原子，在向低能级跃迁的过程中，下列说法正确的是
A．辐射的光子频率最多有5种
B．辐射的光子频率最多有8种
C．可能辐射能量为2.86eV的光子
D．可能辐射能量为11eV的光子
16．子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核的物理研究中有很重要作用，如图氢原子的能级示意图。

假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为
....和的光，且依次增大，则E等于（）
A． B． C． D．
17．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：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应
B ．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的
C ．图丙：卢瑟福通过分析α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，可以说明电子具有粒子性
18．关于近代物理，下列说法错误．．
的是 （ ） A ．轻核聚变反应方程234112H H He X +→+中，X 表示电子
B ．α粒子散射实验现象揭示了原子的核式结构
C ．分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，紫光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大
D ．基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n = 3激发态后，可能发射2种频率的光子
19．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
20．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．
21．氢原子从能级M跃迁到能级N，吸收频率为ν1的光子，从能级M跃迁到能级P释放频率为ν2的光子．则当它从能级N跃迁到能级P时将
A．放出频率为|ν1–ν2|的光子
B．吸收频率为|ν2–ν1|的光子
C．放出频率为ν1+ν2的光子
D．吸收频率为ν1+ν2的光子
22．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
23．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2．29eV的金属钠，下列说法中正确的是（）
A．这群氢原子只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．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9．80eV
C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11．31eV
D．这群氢原子只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
24．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示，在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（）
A．40.8eV B．54.4eV
C．51.0eV D．43.2eV
25．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
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一、选择题
1．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁，能量减小，原子要发出光子，由于放出光子的能量满足
hγ=E m-E n
处于较高能级的电子可以向较低的激发态，激发态不稳定可能继续向较低能级跃迁，所以
原子要发出一系列频率的光子，故ABD错误，C正确。

2．D
解析：D
【解析】
【详解】
ABCD. 根据波尔理论，可知当光子能量为12.75eV时，氢原子到达的最大能级为第4能
级，结合数学公式2
4=6
C得出放出不同频率光子种类数目为6，故D正确ABC错误。

故选D。

3．A
解析：A
【解析】
【详解】
AD．α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来），卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，故A正确，D错误；B．α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，故B错误。

C．发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，故C错误；
故选A.
4．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．
5．C
解析：C
【解析】
【详解】
A．因为A光能使验电器的指针发生偏转，即能发生光电效应，而B光则不能使验电器的指针发生偏转，不能发生光电效应，可知A光频率大于B光，选项A错误；
B．增大照射光A的强度，则逸出光电子数量增多，则锌板带电量增加，则验电器指针张角将变大，选项B错误；
C．因为电子从锌板中射出，可知锌板带正电，使验电器指针发生偏转的是正电荷，选项C正确；
D ．因为A 光频率较大，则由氢原子发生跃迁时能级差比B 光大，选项D 错误； 故选C 。

6．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．放射性元素的半衰期与温度的变化无关，选项A 错误；
B ．α粒子散射实验证明了原子的核式结构，选项B 正确；
C ．α、β、γ射线比较，γ射线的穿透能力最强，选项C 错误；
D ．光电效应现象揭示了光的粒子性，选项D 错误；
故选B 。

7．A
解析：A
【解析】
在跃迁的过程中释放或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，
420.85eV ( 3.40) 2.55eV=h E ν∆=---=，此种光的频率大于金属的极限频率，故发生了光电效应.A 、41410.85eV (13.6)12.75eV>E E ∆=---=∆,同样光的频率大于金属的极限频率，故一定发生了光电效应，则A 正确.B 、
31411.51eV (13.6)12.09eV>E E ∆=---=∆，也能让金属发生光电效应，则B 错误；C 、由光电效应方程0km E h W ν=-，入射光的频率变大，飞出的光电子的最大初动能也变大，故C 错误；D 、由0km E h W ν=-知光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功决定，而与入射光的光强无关，则D 错误；故选A.
【点睛】波尔的能级跃迁和光电效应规律的结合；掌握跃迁公式m n E E E ∆=-，光的频率E h ν=，光电效应方程0km E h W ν=-.
8．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．“光电效应”现象表明光具有粒子性，双缝干涉、单缝衍射说明光具有波动性，所以A 错误；
B ．汤姆逊发现电子，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，所以B 正确；
C ．天然放射现象表明原子核具有复杂的内部结构，原子核可以再分，所以C 错误；
D ．卢瑟福根据“α粒子散射”实验推翻了原子结构“枣糕模型”，提出了原子的“核式结构模型”，所以D 错误。

故选B 。

9．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. 10．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，故A 错误；
B ．一群处于n =4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生246
C =种谱线，故B 错误； C ．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C 错误；
D ．在核反应中，质量数和电荷数都守恒，故D 正确。

故选D 。

11．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量一定等于两能级的能量差，A 错误；
B ．当氢原子由第四能级跃迁到第一能级时，向外辐射的光子能量最大，其值为12.75eV ，B 选项正确；
C ．这300个氢原子向低能级跃迁时，分别向第3、2、1能级跃迁100个，第3能级的100个氢原子分别向2、1能级跃迁50个，第2个能级的150个氢原子直接跃迁到第1能级，因此总共向外辐射550个光子，C 错误；
D ．只要吸收的光子具有的能量大于等于0.85eV 就能使氢原子电离，D 错误。

故选B 。

12．C
解析：C
【解析】
【详解】
A．该实验是α粒子散射实验，该实验揭示了原子的核式结构模型，A错误；
B．该实验是双缝干涉实验，该实验揭示了光具有波动性，B错误；
C．该实验是光电效应现象的实验，该实验揭示了光具有粒子性，C正确；
D．该实验是放射性现象的实验，从而得出αβγ
、、射线的性质，D错误。

故选C。

13．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A．β衰变时β射线是从原子核内部发出来的，不是由原子核外的电子释放出来的，故A 错误；
B．只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能产生，故B错误；
C．氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子与氢原子核的距离增大，匀速圆周运动的半径增大，线速度减小，动能减小，故C正确；
D．α粒子散射实验表明原子具有核式结构，故D错误。

故选C。

14．D
解析：D
【解析】
【详解】
A．波长越长衍射现象越明显，能级差越大频率越高波长越短，A错误；
B．频率最小的光应是由n=4能级跃到n=3能级产生的，B错误；
C．由2
n
C可知，这些氢原子总共可辐射出六种不同频率的光子，能极差越大频率越高，可得C错误；
D．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光能量为10.2eV，大于逸出功，能发生光电效应.D正确。

15．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据2
510
C=，所以辐射的光子频率最多有10种，故AB错误；
CD．辐射的能量一定等于两能级差，由图可知，从n=5跃迁到n=2过程中辐射的能量为2.86eV，故C正确，11eV的能量没有任何两个能级差，故D错误．
16．A
解析：A
【解析】
【详解】
μ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n=1能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时μ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
，解得m=4，即μ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。

辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级，能级3到能级2，能级4到能级2，能级2到能级1，能级3到能级1，能级4到能级1．所以能量E 与hν3相等。

故C 正确。

故选C 。

【点睛】
本题需要同学们理解μ子吸收能量后从较低能级跃迁到较高能级，而较高能级不稳定会自发的向较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类为
，这是高考的
重点，我们一定要熟练掌握． 17．B
解析：B
【解析】
【详解】
A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，爱因斯坦成功的解释了光电效应现象，A 错误
B.波尔提出自己的原子模型，他指出氢原子能级是分立的，解释了原子发射光子的频率是不连续的，B 正确
C.卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了自己的原子核式结构模型，C 错误
D.衍射是波的典型特征，根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，D 错误
18．A
解析：A
【解析】
轻核聚变反应方程234112H+H He+X →中，X 的质量数为2341m =+-=，电荷数
1120z =+-=，可知X 表示中子，A 错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，B 正确；分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，由于紫色光的频率大，由：0km E h W γ=-可知，紫光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大，C 正确；基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n=3激发态后，当该原子向地能级跃迁时，可能的途径是：n=3→n=1→n=1，所以可能发射2种频率的光子，D 正确．
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．
20．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．
21．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
氢原子从能级M跃迁到能级N吸收光子，则N能级的能量大于M能级的能量，从能级M 跃迁到能级P，释放光子，则M能级的能量大于P能级的能量，可知N与P能级间的能量为hv1+hv2．则由N能级跃迁到P能级放出光子，有hv=hv1+hv2,则有
v=v1+v2
故C正确，ABD错误．
故选C。

22．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 。

23．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁过程中， 跃迁过程31→，32→和21→三种方式，所以辐射出三种光子，光子能量等于能级差，能量分别为：
121010.2h E E eV W ν=-=>，23201.89h E E eV W ν=-=<，
331012.09h E E eV W ν=-=>，能够发生光电效应的只有2种，其中光子能量最大的是从
31→辐射的光子，此光子能量最大，频率最高，波长c v
λ=最短，从31→跃迁时辐射光子能量最大，发出光电子的最大初动能309.6km E h W eV ν=-=
综上所述，故应选B ．
24．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据量子理论可以知道，处于基态的离子在吸收光子能量时是成份吸收的，不能积累的．因此当其它能级和基态能量差和光子能量相等时，该光子才能被吸收．由能级示意图可知：第2能级和基态能级差为：
△E 1=E 2-E 1=-13.6-（-54.4）=40.8eV
故A 选项中光子能量能被吸收，故A 错误；
B ．当光子能量大于等于基态能量时，将被处于基态离子吸收并能使其电离，故选项B 中的光子能量能被吸收，故B 错误；
C ．第4能级和基态能级差为：
△E 2=E 4-E 1=-3.4-（-54.4）=51.0eV
故C 选项中光子能量能被吸收，故C 错误；
D．没有能级之间的能量差和D中光子能量相等，故D正确；
故选D．
25．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．。