高考物理新近代物理知识点之原子结构全集汇编附答案解析(4)

高考物理新近代物理知识点之原子结构全集汇编附答案解析(4)
一、选择题
1．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
2．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
3．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
4．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
5．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4141712781He 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
6．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D．卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征7．氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是
A．当氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级时，需要吸收0. 89eV的能量
B．处于n=2能级的氢原子可以被能量为2eV的电子碰撞而向高能级跃迁
C．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出6 种不同頻率的光子
D．n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射出电磁波的波长比n=3能级的氢原子跃迁到n=2能级时辐射出电磁波的波长短
8．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
9．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
10．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
11．在科学技术研究中，关于原子定态、原子核变化的过程中，下列说法正确的是
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
12．一个氢原子从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
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
15．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
16．下列说法中正确的是。

A．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构
B．结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定。

C．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和动能之和守恒
D．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k越大，则这种金属的逸出功W0越小
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．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
19．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．α粒子散射实验中少数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．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释光谱的分立特征和原子的稳定性
D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
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．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
22．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
23．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。

下列说法符合事实的是（）
A．汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型”
B．卢瑟福用α粒子轰击14
7N获得反冲核17
8
O，发现了质子
C．查德威克发现了天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．普朗克提出的“光子说”成功解释了光电效应
24．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25．在物理学的发展过程中，许多物理学家做出了重要贡献，下列叙述正确的是
A．库仑发现了电子
B．安培发明了电池
C．法拉第最早提出了电场的概念
D．奥斯特首先发现了电磁感应现象
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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．
2．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 ．
3．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 。

4．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 。

5．D
解析：D
【解析】
A 项：4141612781He 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．
6．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由图象可知，D 和E 核子的平均质量大于F 核子的平均质量，原子核D 和E 聚变成原子核F 时，核子总质量减小，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程：
2E mc =
可知要释放出核能，故A 错误；
B ．由图象可知，A 的核子平均质量大于B 与
C 核子的平均质量，原子核A 裂变成原子核B 和C 时会有质量亏损，要放出核能，故B 正确；
C ．根据光电效应方程：
0k E h W ν=-
则知光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加γ射线强度，逸出的光电子的最大初动能不变，故C 错误；
D ．玻尔提出的原子模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故D 错误。

7．B
解析：B
【解析】
【详解】
A.根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差，可知，E 3-E 2=△E ，因此氢原子从n =2能级跃迁到n =3能级时，需要吸收的光子能量必须等于1.89eV ，故A 错误；
B.处于n =2能级的氢原子可以被能量为2eV 的电子碰撞，吸收1.89eV 的能量而向第3能级跃迁；故B 正确.
C.只有一个氢原子，则n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以释放3种频率的光子；故C错误.
D.结合能级图可知，从n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射出电磁波的能量比n=3能级的氢原子跃迁到n=2能级时辐射出电磁波的能量小，由可知从n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射出电磁波的波长比n=3能级的氢原子跃迁到n=2能级时辐射出电磁波的波长长；故D错误.
8．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.
9．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。

10．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．
11．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．放射性元素的半衰期是由原子核决定的，温度、压强、是否与其他元素化合都不能改变原子核，因此采用物理或化学方法不能改变半衰期，故A 错误；
B ．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时，能量减少，会放出光子，故B 正确；
C ．从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，故C 错误；
D ．核子结合成原子核时，质量亏损，因此原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D 错误。

故选B 。

12．B
解析：B
【解析】
【分析】
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．
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．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 。

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．
16．D
解析：D
【解析】
【详解】
发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构，选项A 错误；比结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B 错误。

根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程，电子的总能量将减小（或增加）即电子的电势能和动能之和是不守恒的，这是因为氢原子要辐射（或吸收）光子，故C 错误；据光电效应方程E Km =hγ-W 可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，故D 正确；故选D.
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．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
解析：B
【解析】
A、汤姆孙发现电子后，猜想出原子内的正电荷均匀分布在原子内，提出了枣糕式原子模型，故A错误；
B、卢瑟福根据α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，提出了原子核式结构模型．故B正确；
C、卢瑟福提出的原子核式结构模型，无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故C错误；
D、玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，由于原子是稳定的，故玻尔提出的原子定态概念是正确的，故D错误．
点睛：本题考查原子物理中常识性问题，要在了解人类发现原子结构历史进程的基础上进行记忆，不能混淆．
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
E1=3.40eV－1.51eV=1.89eV
二是由n＝3到n＝1，光子的能量为
E2=13.60eV－1.51eV=12.09eV
三是由n＝2到n＝1，光子的能量为
E3=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】
【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．
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．
22．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
2
ke 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。

23．B
解析：B
【解析】
【详解】
A. 汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了“原子的核式结构模型”，选项A错误；
B. 卢瑟福用α粒子轰击14
7N获得反冲核17
8
O，414171
2781
He+N O H
→+，发现了质子，选项
B正确；
C. 贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，选项C错误；
D. 爱因斯坦提出的“光子说”成功解释了光电效应，选项D错误.
24．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。

25．C
解析：C
【解析】
A. 汤姆孙发现了电子，故A错误；
B. 伏打发明了电池，故B错误；
C. 法拉第最早提出了电场的概念，故C正确；
D. 法拉第首先发现了电磁感应现象，故D错误。

故选：C。