高考物理近代物理知识点之原子结构真题汇编及答案(2)

高考物理近代物理知识点之原子结构真题汇编及答案(2)
一、选择题
1．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 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．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 4．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
5．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
2n 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 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．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．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A ．甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B ．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C ．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成
D ．丁图中，链式反应属于轻核聚变 9．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
10．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 =-
11．一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
12．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
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．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 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
18．一个氢原子从基态跃迁到n=2的激发态。

该氢原子（）
A．吸收光子，能量增加B．吸收光子，能量减少
C．放出光子，能量增加D．放出光子，能量减少
19．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
20．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
21．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22．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
23．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是
A．α粒子的散射实验B．对阴极射线的研究
C．天然放射性现象的发现D．质子的发现
n=能级时辐射的四条谱24．如图所示为氢原子能级图以及从n=3、4、5、6能级跃迁到2
线，下列叙述正确的是（）
H对应的光子能量最大
A．四条谱线中α
H对应的光的频率最大
B．四条谱线中α
C．用能量为12.75eV的光子照射基态的氢原子，氢原子有可能跃迁到n=3的激发态上D．大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种频率不同的光子
25．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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．B
解析：B
【解析】
【分析】
【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。

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．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 。

4．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 。

5．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 ．
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-=．
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．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．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．卢瑟福通过分析α散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故A 错误；
B ．图中在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，故B 正确；
C ．根据左手定则可得，射线甲是α粒子，射线乙为电磁波，射线丙是β由电子组成，故C
D ．丁图中的链式反应属于重核的裂变，故D 错误； 故选B 。

9．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.
10．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
111
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．
11．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。

12．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。

13．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。

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.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
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．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
一个氢原子从基态跃迁到n=2的激发态，即从低能级向高能级跃迁，需要吸收光子，能量增加，故A正确，BCD错误。

故选A。

19．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24C =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 。

20．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147N 获得反冲核178O ，4141712781He+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.
21．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 ．
22．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．
23．A
解析：A
【解析】
卢瑟福提出原子的核式结构模型是根据a 粒子的散射实验提出来的，A 正确． 24．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．频率最大的光子对应的能量最大，即跃迁时能量差最大，故氢原子从n =6能级跃迁到n =2能级时辐射光子的频率最大，即δH 对应的光子能量和光的频率最大，故AB 错误； C ．氢原子的能级图得到，n =4的激发态与基态的能级差为
()410.85eV 13.6eV 12.75eV E E E ∆=-=---=
所以用能量为12.75eV 的光子照射基态的氢原子，氢原子能从基态跃迁到n =4的激发态上去，故C 错误；
D ．大量处于n =3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生23C 3=种频率不同的光子，故
D 正确。

故选D 。

25．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．。