高考物理佛山近代物理知识点之原子结构知识点总复习有答案

高考物理佛山近代物理知识点之原子结构知识点总复习有答案
一、选择题
1．子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核的物理研究中有很重要作用，如图氢原子的能级示意图。

假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为....
和的光，且依次增大，则E等于（）
A． B． C． D．
2．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
3．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
4．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
5．一个氢原子从量子数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
6．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
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．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．
9．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
10．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
11．根据近代物理知识，你认为下列说法中正确的是（）
A．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合的越牢固
B．已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV，则动能等于
12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态
C．相同频率的光照射不同金属，则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越大
D．铀核23892(U)衰变为铅核20682(Pb)的过程中，中子数减少21个
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．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 ．
14．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
15．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
16．下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )
A ．光电效应实验
B ．伦琴射线的发现
C ．α粒子散射实验
D ．氢原子光谱的发现
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．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178O ，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
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．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
1212
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．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．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+hν2B．辐射光子的能量为hν2-hν1
C．吸收光子的能量为hν2-hν1D．辐射光子的能量为hν1+hν2
25．下列有关四幅图的说法中，正确的是( )
A．α粒子散射实验证实了汤姆逊原子枣糕模型的正确性
B．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．放射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
D．该链式反应属于原子核的聚变反应
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一、选择题
1．A
解析：A
【解析】
【详解】
μ子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高m能级，然后从m能级向较低能级跃迁，若从m能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时μ子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、3…m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光，故总共可以产生的辐射光子的种类为
，解得m=4，即μ子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=4能级，然后从n=4能级向低能级跃迁。

辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级，能级3到能级2，能级4到能级2，能级2到能级1，能级3到能级1，能级4到能级1．所以能量E与hν3相等。

故C正确。

故选C。

【点睛】
本题需要同学们理解μ子吸收能量后从较低能级跃迁到较高能级，而较高能级不稳定会自发的向较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类为，这是高考的重点，我们一定要熟练掌握．
2．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 。

3．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=-.
4．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 。

5．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12E 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.
【点睛】
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. 6．D
解析：D
【解析】
【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．
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．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．
9．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 错误；
D ．丁图中的链式反应属于重核的裂变，故D 错误；
故选B 。

10．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.
11．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．在原子核中，比结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，故A 正确；
B ．已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV ，用动能等于12.09eV 的另一个氢原子与这个静止的氢原子发生正碰，只能有部分的能量被吸收，不能从基态跃迁到该激发态，故B 错误；
C ．根据km 0E h W ν=-知，频率相同，从金属表面逸出的光电子最大初动能越大，金属的
逸出功越小，故C 错误；
D ．铀核23892(U)衰变为铅核20682(Pb)的过程中，质子数少10，质量数少32，则中子数少
22，故D 错误。

故选A 。

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】
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 ．
14．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。

15．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．
16．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
能揭示原子具有核式结构的实验是α粒子散射实验，故C正确，ABD错误。

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．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.
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
2
e 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2
46
C=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】
【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．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．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】
【分析】
【详解】
A．α粒子散射实验否定了汤姆逊原子枣糕模型，确立了原子的核式结构模型，故A错误；
B．在光频率保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，故B正确；
C．根据左手定则可知放射线丙由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷，故C错误；D．链式反应属于原子核的裂变反应，故D错误。

故选B。