高考物理最新近代物理知识点之原子结构易错题汇编含解析

高考物理最新近代物理知识点之原子结构易错题汇编含解析
一、选择题
1．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
2．玻尔的原子模型在解释原子的下列问题时，和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是（）
A．电子绕核运动的向心力，就是电子与核之间的静电引力
B．电子只能在一些不连续的轨道上运动
C．电子在不同轨道上运动时能量不同
D．电子在不同轨道上运动时静电引力不同
3．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
4．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
5．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 6．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
7．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的规律认识错误．．
的是（ ）
A ．用能量为14.0eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子电离
B ．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射的光中，有3种不同频率的光能使锌发生光电效应
C ．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV
D ．用能量为10.21eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
8．若用｜E 1｜表示氢原子处于基态时能量的绝对值，处于第n 能级的能量为1
2
n E E n =，则在下列各能量值中，可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出来的能量的是（ ）
A ．
114
E B ．
134
E C ．
178
E D ．
11
16
E 9．关于近代物理学，下列说法正确的是( )
A ．查德威克发现质子的核反应方程为414171
2781He N O H +→+
B ．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C ．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，要放出光子，氢原子的能量减小， 电子的动能减小
D ．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量 10．下列说法正确的是( )
A ．天然放射性现象表明了原子内部是有复杂的结构
B ．一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少
C ．某放射性元素由单质变为化合物后,其半衰期会变短
D ．目前核电站的能量主要来自轻核的聚变
11．氢原子能级图的一部分如图所示，a 、b 、c 分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁
途径，设在a 、b 、c 三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是E a 、E b 、E c 和λa 、λb 、λc ，则( )
A ．b a c λλλ=+
B ．b a c λλλ=
C ．
1
1
1
b
a
e
λλλ=
+
D ．b a c
E E E =-
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．可见光光子的能量在1. 61～3.10 eV 范围内。

若氢原子从高能级跃迁到量子数为n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n 为( )
A ．1
B ．2
C ．3
D ．4
14．如图，为氢原子能级图；金属钾的逸出功为2.25eV ，则下面有关说法正确的是
A．处于基态的氢原子能吸收13.0eV的光子后跃迁至n=3能级
B．大量处n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出5种不同频率的光
C．用处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的各种色光照射金属钾，都能发生光电效应
D．用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的光照射金属钾，所产生光电子的最大初动能为10.5eV
15．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．
16．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()
A．光电效应实验B．伦琴射线的发现
C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现
17．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．
18．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
19．氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光．要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为
A ．12.09 eV
B ．10.20 eV
C ．1.89 eV
D ．1.5l eV
20．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632 8 μm ，λ2=3.39 μm ．已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE 1=1.96 eV 的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE 2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE 2的近似值为 A ．10.50 eV
B ．0.98 eV
C ．0.53 eV
D ．0.37 eV
21．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( ) A ．原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大 B ．原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小 C ．原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小 D ．原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大
22．已知金属钙的逸出功为2.7 eV ，氢原子的能级图如图所示，当大量氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是（ ）
A ．电子的动能减少，氢原子系统的总能量减少
B ．氢原子可能辐射4种频率的光子
C ．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D ．从n=4到n=1发出的光的波长最长
23．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
12
12
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
12
12
λλλλ-的光子
24．下列关于物理学史与物理学研究方法的叙述中正确的是（ ） A ．密立根测定了静电力常量 B ．奧斯特首先发现了电磁感应现象
C ．库仑最早用扭秤实验测量出电子电荷量的精确值
D ．法拉第最早提出了“电场”的概念
25．氢原子从能量为m E 的较高激发态跃迁到能量为n E 的较低激发态，设真空中的光速为c ，则氢原子 A ．吸收光子的波长为()
m n c E E h - B ．辐射光子的波长为()
m n c E E h - C ．吸收光子的波长为n m ch
E E -
D ．辐射光子的波长为
n
m ch
E E -
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题 1．C 解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．根据2
510C =，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． 故选C 。

2．B
解析：B 【解析】 【分析】
本题考查玻尔的原子模型与卢瑟福的核式结构模型的区别，在卢瑟福的核式结构模型中只是提到电子在原子核外高速旋转，没有提到轨道的问题，而在玻尔的原子模型中提到了电子的轨道是量子化的． 【详解】
卢瑟福的核式结构学说的内容是原子有一个很小的核，集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量，核外电子绕核旋转．玻尔的原子模型又提出核外电子只能在某些不连续的轨道上运动．所以玻尔的原子模型和卢瑟福的核式结构学说观点的不同点主要在于电子只能在一些不连续的轨道上运动．故ACD选项不符合题意，B选项符合题意．
3．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
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．
4．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。

5．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2
46
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。

6．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 。

7．D
解析：D 【解析】 【详解】
A ．用能量为14.0eV 的光子照射，氢原子可以从基态跃迁到无穷远，多余的能量转化为电离后的动能，故A 正确．
B ．一群处于n =4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为6种，其中有3种光子能量大于3.34eV ，故B 正确．
C ．氢原子跃迁辐射光子能使锌板发生光电效应，一部分克服逸出功，多余部分以动能形式随光电子逸出．一群处于n =3能级的氢原子向基态跃迁时辐射光子最大能量为12.09eV ，克服逸出功后剩余的最大动能为8.75eV ，故C 正确．
D ．当氢原子吸收的光子能量刚好等于能级差时，氢原子会跃迁到对应的高能级上去．由于没有任何一个高能级与基态的能级差等于10.21eV ，而且又不足以跃迁到无穷远发生电离，所以用能量为10.21eV 的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁，故D 错误．
8．B
解析：B 【解析】 【详解】
处于第二能级的能量
1
24
E E =-
则向基态跃迁时辐射的能量
134
E E ∆=
处于第三能级的能量
1
39
E E =-
则向基态跃迁时辐射的能量
189
E E ∆=
处于第4能级的能量为
1
416
E E =-
向基态跃迁时辐射的能量
11516
E E ∆=
则B 正确，ACD 错误； 故选B ． 【点睛】
解决本题的关键知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，即
m n E E h ν-=．
9．D
解析：D 【解析】
A 项：414161
2781He N O H +→+是卢瑟福发现质子的核反应方程，故A 错误；
B 项：爱因斯坦光电效应方程0k E h W ν=-可知，光电子的最大初动能与入射光的频率为
一次函数关系，并不成正比，故B 错误；
C 项：电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减小，由22
2kQ v m r r
=可
知，半径越小，动能越大，故C 错误；
D 项：光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外，还具有动量，故D 正确．
10．B
解析：B 【解析】 【详解】
天然放射性现象表明了原子核是有复杂的结构，选项A 错误；根据玻尔理论，一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少，选项B 正确；某放射性元素的半衰期与元素所处的化合状态无关，选项C 错误；目前核电站的能量主要来自重核的裂变，选项D 错误；故选B.
11．C
解析：C 【解析】 【分析】
根据吸收或辐射光子的能量等于两能级间的能级差，来判断光子的能量a b c E E E 、、的关系
和波长入a b c λλλ、、的关系． 【详解】
因为m n E E hv -=，知b a c +E E E =， 所以：
b
a
c
hc
hc
hc
λλλ=+
即：
b a c
1
1
1
λλλ=
+
．
A ．b a c λλλ=+，与分析结果不符，故A 错误；
B ．b a c λλλ=，与分析结果不符，故B 错误；
C ．
1
1
1
b
a
e
λλλ=
+
，与分析结果相符，故C 正确；
D ．b a c
E E E =-，与分析结果不符，故D 错误． 【点睛】
本题主要考查氢原子的能级公式及跃迁，较为简单．
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．B
解析：B
【解析】根据能级图可有：当n=1时，E 2-E 1=10.20eV 是最小的光子能量，大于3.10eV ，所以n=1不可能；如果n=3时，E 3=-1.51eV ，则从n=∞到n=3的跃迁时发出的光子能量是最大，也小于1.61eV ，所以，n=3也不可能，n=∞到n=4的跃迁时发出的光子能量为0.85eV ，不在可见光范围内；则剩下只有n=2才满足条件。

故选项ACD 错误，B 正确。

故选B 。

14．D
解析：D 【解析】 【详解】
A ．用能量为13.0eV 的光子照射，基态的氢原子若吸收13eV 的能量，则能量值为－0.6eV ，氢原子没有该能级。

所以不能使处于基态的氢原子跃迁，故A 错误；
B ．大量处于n =4能级的氢原子，最多可以辐射出24
C =6种不同频率的光，故B 错误。

C ．现有一群处于n =3能级的氢原子向低能级跃迁，根据2
3C =3，知该群氢原子可能发射3
种不同频率的光子，但是n=3能级跃迁到n=2能级的光子能量小于2eV，所以能使该金属发生光电效应的频率共有2种，故C错误；
D．n=4能级的氢原子跃迁到基态时，释放光子的能量
E=E4－E1=12.75eV
再根据光电效应方程式得光电子的最大初动能为
E k=E－W0=12.75eV－2.25eV=10.5eV
故D正确。

故选D。

15．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．
16．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
能揭示原子具有核式结构的实验是 粒子散射实验，故C正确，ABD错误。

17．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．
18．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 。

19．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV 的可见光．故 1.51(13.60)eV 12.09eV E ∆=---=．故本题选A ．
20．D
解析：D 【解析】
氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632 8 μm ，λ2=3.39 μm ． 辐射光子的能量与能级差存在这样的关系△E=hc
λ
，△E 1=
1
hc
λ，△E 2=
2
hc
λ，
联立两式得，△E 2=0.37eV ． 故D 正确，ABC 错误．故选D ．
21．D
解析：D 【解析】 【详解】
从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，能级增大，总能量增大，
根据22
2ke mv r r
=知，电子的动能减小，则电势能增大。

A. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，与结论不相符，选项A 错误；
B. 原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，与结论不相符，选项B 错误；
C. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，与结论不相符，选项C 错误；
D. 原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，与结论相符，选项D 正确。

22．C
解析：C 【解析】 【详解】
A.氢原子从n =4的能级向低能级跃迁时，核外电子的半径减小，由22
2e v k m r r
=可知，电
子的动能变大，由于辐射光子，则氢原子系统的总能量减少，选项A 错误； B. 氢原子可能辐射246C =种不同频率的光子，选项B 错误；
C. n =4跃迁到n =3辐射的光子能量为0.66eV ，n =3跃迁到n =2辐射的光子能量为1.89eV ，n =4跃迁到n =2辐射的光子能量为2.55eV ，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余3种光子能量均大于2.7eV ，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应。

故C 正确；
D. 从n =4到n =1能级差最大，则发出的光的频率最大，波长最短，选项D 错误.
23．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2
1
3
c
c
c
h
h
h
λλλ-=，解得：12
312
λλλλλ=
-，所以子从a 能级状态跃迁
到c 能级状态时将要吸收12
312
λλλλλ=
-的光子，故D 正确． 24．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．密立根由油滴实验测定力了元电荷e 的数值，库仑提出了电荷守恒定律并测出了静电力常量，故A 错误；
B ．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第首先发现了电磁感应现象，故B 错误；
C ．库仑通过扭秤实验总结出了真空中的两静止点电荷间相互作用的规律，密立根最早实验测量出电子电荷量的精确值，故C 错误；
D ．法拉第最早提出了“电场”的概念，故D 正确； 故选D 。

25．D
解析：D 【解析】 【详解】
由玻尔理论的跃迁假设知，氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，由
m n hv E E =-可得：
m n
E E v h
-=
又由c
v
λ=
得辐射光子的波长为： m n
ch
E E λ=
-
A ．与分析不符，故A 错误；
B ．与分析不符，故B 错误；
C ．与分析不符，故C 错误；
D ．与分析相符，故D 正确； 故选D 。