高考物理最新近代物理知识点之原子结构单元汇编附答案解析

高考物理最新近代物理知识点之原子结构单元汇编附答案解析
一、选择题
1．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
2．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
3．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同金属的逸出功如下表所示：
铯钙镁铍钛金
逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 3.9 4.1 4.8
大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的所有光子中，能够使金属铯发生光电效应的光子有几种
A．2
B．3
C．4
D．5
4．一个氢原子从量子数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
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．氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，图中①②③三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列 A、B、C、D 光谱图中，与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是下图中的（图中下方的数值和短线是波长的标尺）
A．
B．
C．
D ．
7．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 -
8．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
9．一个氢原子从2n =能级跃迁到4n =能级，该氢原子（ ） A ．吸收光子，能量减少 B ．吸收光子，能量增加 C ．放出光子，能量增加 D ．放出光子，能量减少
10．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
11．如图所示是玻尔理论中氢原子的能级图,现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子,受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光,则照射氢原子的单色光的光子能量为
( )
A ．13.6eV
B ．12.09eV
C ．10.2eV
D ．3.4eV
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．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W 0越小 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 = 15．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
16．氢原子能级如图所示，则下列说法正确的是
A ．氢原子能级越高原子的能量越大，电子绕核运动的轨道半径越大，动能也越大
B ．用动能为12.3eV 的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到n=2的能级
C ．用光子能量为12.3eV 的光照射一群处于基态的氢原子，氢原子有可能跃迁到n=2的能级
D ．用光子能量为1.75eV 的可见光照射大量处于n=3能级的氢原子时，氢原子不能发生电离
17．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
18．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147N 获得反冲核17
8O ，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
19．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 20．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
21．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
22．氢原子分能级示意图如题所示，不同色光的光子能量如下表所示．
色光赤橙黄绿蓝—靛紫
光子能量范围
1.61~
2.00 2.00~2.07 2.07~2.14 2.14~2.53 2.53~2.76 2.76~
3.10（eV）
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为A．红、蓝靛
B．黄、绿
C．红、紫
D．蓝靛、紫
23．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为r a的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为r b的圆轨道上，已知r a>r b，则在此过程中（）
A．原子要发出一系列频率的光子B．原子要发出某一频率的光子
C．原子要吸收一系列频率的光子D．原子要吸收某一频率的光子
24．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
25．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
【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】
试题分析：一群氢原子从4
n=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2
46
C=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
2．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.
3．C
解析：C 【解析】 【详解】
氢原子由量子数n =4的能级跃迁低能级时辐射光子的能量有6种；其中： E 4-E 1=-0.8+13.6eV=12.8eV ；E 4-E 2=-0.8+3.40eV=2.6eV ；E 4-E 3=-0.85+1.51eV=0.66eV ；E 3-E 2=-1.51+3.40eV=1.89eV ；E 3-E 1=-1.51+13.6eV=12.09eV ；E 2-E 1=-3.40+13.6eV=10.2eV ；金属铯的逸出功为1.9eV ，则能够使金属铯发生光电效应的光子有4种，故选C.
4．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1
2
E 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.
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.
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 。

6．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
由波尔的氢原子光谱原理可知由第四能级向基态跃迁的释放的光子的能量最大，三到基态的能量次之，二能级到基态的能量最小；由光子的能量公式c
h h ενλ
==可知能量越大波
长越短，因此① ② ③的波长依次减少，Ａ符合题意
7．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 。

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 。

9．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
一个氢原子从2n =能级跃迁到4n =能级，即从低能级向高能级跃迁，需要吸收光子，能级的能量值为
1
2
n E E n =
又能级值为负值，所以，能级越高，能量值越大，即此时能量增加。

所以B 正确，ACD 错误。

故选B 。

10．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 。

11．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，知跃迁到第3能级，则吸收的光子能量为△E =-1.51+13.6eV=12.09eV ． 故B 正确，ABC 错误． 故选B ．
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．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.
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】
【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
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 。

16．B
解析：B
【解析】
【详解】 根据玻尔理论，氢原子能级越高原子的能量越大，电子绕核运动的轨道半径越大，根据22
2e v k m r r
= 可知动能越小，选项A 错误；因12.3eV 大于n =1和n =2之间的能级差10.2eV ，则用动能为12.3eV 的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到n =2的能级，选项B 正确；因12.3eV 不等于n =1和n =2之间的能级差，则用光子能量为12.3eV 的光照射一群处于基态的氢原子，光子不能被氢原子吸收，则氢原子不能跃迁到n =2的能级，选项C 错误；用光子能量为1.75eV 的可见光照射大量处于n =3能级的氢原子时，氢原子能发生电离，选项D 错误.
17．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。

18．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.
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． 20．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 。

21．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；
22．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09eV、10.2eV、1.89eV的三种光子，只有1.89eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的六种光子，1.89eV和2.55eV属于可见光，1.89eV的光子为红光，2.55eV的光子为蓝-靛，A正确．
23．B
解析：B
【解析】
【详解】
因为r a＞r b．一个氢原子中的电子从半径为r a的圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为r b的圆轨道上，能量减小，向外辐射光子。

因为能级差一定，只能发出特定频率的光子，故B 正确，ACD错误。

24．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2
C=6种不同频率的光，故B错误。

4
C=3，知该群氢原子可能发射3 C．现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁，根据2
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。

25．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。