高考物理专题近代物理知识点之原子结构分类汇编附答案

高考物理专题近代物理知识点之原子结构分类汇编附答案
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
3．一个氢原子从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
4．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定
A．对应的前后能级之差最小
B．同一介质对的折射率最大
C．同一介质中的传播速度最大
D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能
5．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
6．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ）
A ．阴极射线本质是氢原子
B ．阴极射线本质是电磁波
C ．阴极射线本质是电子
D ．阴极射线本质是X 射线
7．下列叙述中不正确的是（ ）
A ．光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实
B ．玻尔建立了量子理论，成功解释了所有原子发光现象
C ．在光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方
D ．宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性
8．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
11b a e
λλλ=+ D ．b a c E E E =- 9．一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
10．下列叙述中符合物理学史的有（）
A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子
B．卢瑟福通过对 粒子散射实验现象的分析，证实了原子核是可以再分的
C．法国物理学家库仑测出元电荷e的电荷量
D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构模型
11．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
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．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．图甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱．已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2能级时的辐射光，则谱线b可能是氢原子（）时的辐射光
A ．从5n =的能级跃迁到3n =的能级
B ．从4n =的能级跃迁到3n =的能级
C ．从5n =的能级跃迁到2n =的能级
D ．从3n =的能级跃迁到2n =的能级
15．下列说法正确的是
A ．23411120H+H He+n →是α衰变
B ．α粒子散射实验中，极少数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 ．核反应方程：9412426Be+He C+x →中的x 为质子
D ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核
16．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
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．氢原子从能级M 跃迁到能级N ，吸收频率为ν1的光子，从能级M 跃迁到能级P 释放频率为ν2的光子．则当它从能级N 跃迁到能级P 时将
A．放出频率为|ν1–ν2|的光子
B．吸收频率为|ν2–ν1|的光子
C．放出频率为ν1+ν2的光子
D．吸收频率为ν1+ν2的光子
19．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
20．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
21．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验，下面给出了几个在物理学发展史上有重要地位的物理实验，以及与之相关的物理学发展史的说法，其中错误的是（）
A．粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础
B．光电效应实验表明光具有粒子性
C．电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒
D．康普顿效应进一步证实了光的波动特性
22．图为氢原子能级图。

现有一群处于n=4激发态的氢原子，用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为2.13eV的某金属，则（）
A．这些氢原子能辐射出三种不同频率的光子
B．这些氢原子辐射出光子后，电子的总能量保持不变
C．这些氢原子辐射出的所有光都能使该金属发生光电效应
D．该金属逸出的所有光电子中，初动能的最大值约为10.62eV
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．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
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一、选择题
1．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据2
510
C=，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．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．
4．A
解析：A 【解析】试题分析：根据
分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应． 波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知
对应的前后能级之差最小，A 正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC 错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D 错
误．
【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小． 5．D
解析：D
【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．6．C
解析：C
【解析】
阴极射线是由于电子动能变大，原子核束缚不住电子，电子逃逸出来，形成的粒子流．所以答案选C．
思路分析：一般分为热阴极、场发射阴极，光发射阴极，二次发射阴极都不一样．粗糙地说，都是想办法让电子动能变大，原子核拉住电子的力变小，这样电子就飞出去了．热阴极的手段是加热，电子动能就大了；光发射阴极是用光子照射阴极表面（光电效应就是）；二次发射阴极是用别的阴极产生的电子轰击阴极，把电子“崩飞出来”；场发射阴极是利用外加电场把电子“拉”出来．
试题点评：考查了阴极射线的本质
7．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故A正确；
B．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的分列特征，并没有成功解释了各种原子发光现象，故B错误；
C．根据波粒二象性可知，干涉条纹亮的地方就是光子到达概率大的地方，故C正确；
D．根据
h
p
λ=，可知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故D正
确；
不正确的故选B。

8．C
解析：C
【解析】
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
11λλλ=+．
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
11b 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．
9．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。

10．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A. 汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子，选项A 正确；
B. 卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构理论，选项B 错误；
C. 密立根测出元电荷e 的电荷量，选项C 错误；
D. 玻尔提出的原子模型，没有否定卢瑟福的原子核式结构模型，选项D 错误。

故选A 。

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 。

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．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．C
解析：C
【解析】
【详解】
谱线a 是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光，波长大于谱线b ，所以a 光的光子频率小于b 光的光子频率。

所以b 光的光子能量大于n=4和n=2间的能级差。

n=3跃迁到n=2，n=5跃迁到n=3的能级差小于n=4和n=2的能级差。

n=5和n=2间的能级差大于n=4和n=2间的能级差。

故A 、B 、D 错误，C 正确。

15．B
解析：B
【解析】
【详解】
A. 23411120H+H He+n 是聚变方程，A 错误。

B. 卢瑟福提出的核式结构模型的依据就是α粒子散射实验的现象，B 正确。

C. 跟据质量数守恒电荷数守恒，可得x为中子，C错误。

D. 半衰期是对大量样本的统计规律，对4个不适用，D错误。

16．A
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．
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．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
氢原子从能级M跃迁到能级N吸收光子，则N能级的能量大于M能级的能量，从能级M 跃迁到能级P，释放光子，则M能级的能量大于P能级的能量，可知N与P能级间的能量为hv1+hv2．则由N能级跃迁到P能级放出光子，有hv=hv1+hv2,则有
v=v1+v2
故C正确，ABD错误．
故选C。

19．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．
20．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.
21．D
解析：D
【解析】
【详解】
α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，选项A 正确；光电效应实验表明光具有粒子性，选项B 正确；电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒，选项C 正确；康普顿效应进一步证实了光的粒子性，选项D 错误；此题选择不正确的选项，故选D.
22．D
解析：D
【解析】
【分析】
根据数学组合公式2
C n ，求出氢原子可能辐射光子频率的种数；能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高；根据库仑力提供向心力分析电子动能的变化。

【详解】
A ．根据24C =6知，这些氢原子可能辐射出6种不同频率的光子。

故A 错误；
B ．这些氢原子辐射出光子后，电子的动能增大，电势能减小，总能量会减小。

故B 错误；
C ．氢原子由n =4跃迁到n =3产生的光的能量：E 43=E 4﹣E 3=﹣0.85﹣（﹣1.51）=0.66eV ＜
2.13eV ，所以不能使逸出功为2.13eV 的金属能发生光电效应，故C 错误；
D ．氢原子由n =4向n =1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为13.6 eV
﹣0.85eV=12.75eV，根据光电效应方程可知，入射光的能量越高，则电子的动能越大，初动能的最大值为：E km=12.75 eV﹣2.13 eV =10.62eV，故D正确。

【点睛】
本题主要考查了氢原子的跃迁及其应用，较为简单。

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．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C．由2
n
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．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。