高考物理专题近代物理知识点之原子结构全集汇编及答案

高考物理专题近代物理知识点之原子结构全集汇编及答案
一、选择题
1．卢瑟福利用 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．如图所示为氢原子的能级结构示意图，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辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49 eV的金属钠．下列说法正确的是（ )
A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最短
B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大
C．能发生光电效应的光有三种
D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60 eV
3．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
4．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
5．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是 ．
A ．γ射线是高速运动的电子流
B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D ．21083Bi 的半衰期是5天，100克21083Bi 经过10天后还剩下50克
6．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12
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 ．114E B ．134E C ．178E D ．1116
E 7．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数的α粒子发生了大角度的偏转，其原因是( ) A ．原子中有带负电的电子，电子会对α粒子有引力的作用．
B ．正电荷在原子中是均匀分布的．
C ．原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上．
D ．原子是不可再分的．
8．我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是
A ．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
B ．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C ．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
D ．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
9．物理学家通过对现象的深入观察和研究，获得正确的科学认识，推动了物理学的发展．下列说法正确的是
A ．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子的核式结构模型
B ．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C ．爱因斯坦通过对光电效应的研究，揭示了光具有波粒二象性
D ．德布罗意提出微观粒子动量越大，其对应的波长越长
10．关于科学家在电磁学中的贡献，下列说法符合历史事实的是（ ）
A．库伦测出了元电荷e的数值
B．安培提出了电场线和磁感线的概念
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应
D．洛伦兹提出了分子电流假说
11．下列现象中，与原子核内部变化有关的是
A．粒子散射现象B．天然放射现象
C．光电效应现象D．原子发光现象
12．下列四个实验中，能说明光具有粒子性的是（）
A．B．
C．D．
13．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
14．氢原子能级示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出光b，光a和b都是可见光，则
A．光a的频率小于光b的频率
B．从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线
C．n=1能级的氢原子吸收14 eV的光子后将电离
D．n＝2能级的氢原子吸收10.2 eV的光子可跃迁到n=1能级
15．汞原子的能级图如图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是()
A．可能大于或等于7.7 eV
B．可能大于或等于8.8 eV
C．一定等于7.7 eV
D．包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种
16．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．
17．了解科学家发现物理规律的过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要，以下符合物理发展史实的是
A．汤姆孙通过对天然放射性现象的研究发现了电子
B．玻尔进行了α粒子散射实验并提出了著名的原子核式模型
C．约里奥·居里夫妇用α粒子轰击金属铍并发现了中子
D．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，并预言了中子的存在
18．如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于n=4能级的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中能向外发出几种频率的光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠有几种能使其产生光电效应（）
A．6、3B．6、4C．4、3D．4、4
19．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ΔE1=1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为A．10.50 eV B．0.98 eV C．0.53 eV D．0.37 eV
20．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
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1
212
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．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
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．氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则( ) A ．吸收光子的能量为hν1+hν2
B ．辐射光子的能量为hν2-hν1
C ．吸收光子的能量为hν2-hν1
D ．辐射光子的能量为hν1+hν2
25．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
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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．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级的能级差最小，故所发出的光的频率最小，故波长最长，选项A正确；这群氢原子在辐射光子的过程中，整个原子的能量减小，电子的轨道半径减小，电子绕核运动的动能变大，电势能减小，故选项B错误；从n=3到低能态的跃迁中，能级差大于2.49eV的跃迁有3→2和3→1的跃迁，故能发生光电效应的光有两种，选项C错误；因为从3→1的跃迁辐射光子的能量最大，其值为12.09eV，故金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是12.09eV -2.49 eV
=9.60eV，选项D正确；故选AD.
3．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。

4．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=-.
5．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
射线是光子流，所以A 错误；氢原子辐射光子后，从高轨道跃迁到低轨道，其绕核运动的电子速度增大，动能增大，故B 正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，所以C 错误；半衰期是大量的统计规律，少数原子核不适应，所以D 错误．故选B ．
6．B
解析：B
【解析】
【详解】
处于第二能级的能量
124
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 139
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
1416
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-=．
7．C
解析：C
【解析】
α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的1/7300，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变．α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小；综上所述，少数的α粒子发生了大角度的偏转的原因是原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上．故C 正确，ABD 错误．故选C ．
点睛：本题考查的是α粒子散射实验．对这个实验要清楚两点：一是α粒子散射实验的实验现象；二是对实验现象的微观解释--原子的核式结构．
8．A
解析：A
【解析】
爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，选项A 正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项B 错误；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故C 错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，选项D 错误；故选A.
9．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．卢瑟福α粒子散射实验说明原子内部存在原子核，提出了原子核式结构模型，故A 错误；
B ．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故B 正确；
C ．为了解释光电效应爱因斯坦提出光子说，认为光的发射、传播和吸收不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，故C 错误；
D ．依据德布罗意波长公式
h
λ=
P
可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故D错误。

故选B。

10．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A．密立根测出了元电荷e的数值，故A错误；
B．法拉第提出了电场线和磁感线的概念，故B错误；
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应，故C正确；
D．安培提出了分子电流假说，故D错误。

故选C。

11．B
解析：B
【解析】
【详解】
A．α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A 项错误；
B．天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；
C．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C项错误；
D．原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D项错误．
12．C
解析：C
【解析】
【分析】
【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；
、、射线的性质，D错误。

D．该实验是放射性现象的实验，从而得出αβγ
故选C。

13．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．根据2510C =，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 。

14．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据跃迁规律可知从4n =向2n =跃迁时辐射光子的能量大于从3n =向2n =跃迁时辐射光子的能量，则可见光a 的光子能量大于b ，所以a 的频率大于b 的频率，A 错误．
B ．根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从4n =的能级向3n =的能级跃迁时会辐射出的光子能量小于a 光子的能量，不可能为紫外线，B 错误；
C ．因为基态氢原子能量为-13.6eV ，所以n=1能级的氢原子可以吸收14 eV 的光子后将电离，C 正确．
D ．氢原子吸收光子后，会跃迁到高能级，所以不可能从2能级跃迁到1能级，D 错误．
15．C
解析：C
【解析】
【分析】
电子由高能级向低能级跃迁时，可以跃迁到任何一个低能级，每一种跃迁都伴随着一种频率的光子，即释放一种单色光．
【详解】
只发出三种不同频率的单色光，说明单色光照射后的汞原子处于第三能级，汞原子吸收的光子能量为：31E 7.7eV E -=，C 正确；ABD 错误；
16．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．
17．D
解析：D
【解析】
【详解】
A、汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，故A错误；
B、卢瑟福通过α粒子的散射实验，提出了原子核式结构学说，故B错误；
C、居里夫人过对天然放射性的研究，发现了两种放射性新元素镭和钋，查德威克用α粒子轰击金属铍并发现了中子，故C错误；
D、卢瑟福用α粒子轰击氦原子核发现了质子，并预言了中子的存在，原子核是由质子和中子组成的，故D正确；
故选D．
【点睛】
汤姆生发现电子，卢瑟福提出了原子核式结构学说．居里夫人过对天然放射性的研究，发现了两种放射性新元素镭和钋，查德威克用α粒子轰击金属铍并发现了中子，卢瑟福预言了原子核是由质子和中子组成的．
18．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，可以释放2
4
C=6种不同能量的光子，从n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.75eV，从n=4跃迁到n=2，辐射的光子能量为2.55eV，由n=4跃迁到n=3，辐射的光子能量为0.66eV，从
n=3跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.09eV，从n=3跃迁到n=2，辐射的光子能量为
1.89eV，由n=2跃迁到n=1，辐射的光子能量为10.2eV，可见有4种光子能量大于金属的逸出功，所以有4种频率的光能使金属钠发生光电效应，故B正确，ACD错误。

故选B。

19．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
，△E1=
1
hc
λ，△E2=
2
hc
λ，
联立两式得，△E2=0.37eV．
故D正确，ABC错误．故选D．
20．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。

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．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 ．
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】
氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，E m-E n=hν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光E k-E n=hν2，则从能级k跃迁到能级m有E k-E m=（E k-E n）-（E m-E n）=hν2-hν1，因红光的能量小于紫光的能量，故能量降低辐射光子；故B正确，ACD错误；
25．B
解析：B
【解析】根据能级图可有：当n=1时，E2-E1=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，E3=-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。