高考物理近代物理知识点之原子结构分类汇编附解析(4)

高考物理近代物理知识点之原子结构分类汇编附解析(4)
一、选择题
1．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
2．如图所示为氢原子的能级结构示意图，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辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49 eV的金属钠．下列说法正确的是（ )
A．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最短
B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大
C．能发生光电效应的光有三种
D．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60 eV
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．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．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414171
2781He 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
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．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 -
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．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
12．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
13．一个氢原子从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
14．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
15．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
16．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．
17．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
18．十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，关于以下4幅图中涉及物理知识说法正确的是
A．图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念B．强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实。

如图2所示，若用波长为的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为的强激光照射锌板，验电器指针可能偏转
C．如图3所示，一个处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出10种不同频率的光
D．图4为天然放射现象中产生的三种射线在电场中偏转情况，其中③线代表的β射线19．一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
20．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
21．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
22．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
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
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．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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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
1
7300
，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。

2．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级的能级差最小，故所发出的光的频率最小，故波长最长，选项A正确；这群氢原子在辐射光子的过程中，整个原子的能量减小，电子的轨道半径减小，电子绕核运动的动能变大，电势能减小，故选项B错误；从n=3到低能态的跃迁中，能级差大于2.49eV的跃迁有3→2和3→1的跃迁，故能发生光电效应的光有两种，选项C错误；因为从3→1的跃迁辐射光子的能量最大，其值为12.09eV，故金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是12.09eV -2.49 eV
=9.60eV，选项D正确；故选AD.
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：E4-E1=-
0.8+13.6eV=12.8eV；E4-E2=-0.8+3.40eV=2.6eV；E4-E3=-0.85+1.51eV=0.66eV；E3-E2=-
1.51+3.40eV=1.89eV；E3-E1=-1.51+13.6eV=1
2.09eV；E2-E1=-
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. 【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.
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 ． 【点睛】
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．D
解析：D 【解析】
A 项：414161
2781He 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．
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．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 。

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】
【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。

12．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．
13．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
12
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 。

14．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24
C =6种不同频率的光，故B 错误。

C ．现有一群处于n =3能级的氢原子向低能级跃迁，根据2
3C =3，知该群氢原子可能发射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 =E 4－E 1=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 －W 0=12.75eV －2.25eV=10.5eV
故D 正确。

故选D 。

15．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．根据2510C =，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 。

16．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． 17．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
18．B
解析：B
【解析】
【详解】
A.黑体辐射实验规律，普朗克为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念，
故A 错误；
B.强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，若用波长为 的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为的强激光照射锌板，能吸 收多个光子，从而可能发生光电效应，验电器指针可能偏转，故B 正确；
C.一个处于n =5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出4种不同频率的光， 即n =5能级到n =4能级，n =4能级到n =3能级，n =3能级到n =2能级，n =2能级到 n =1能级，故C 错误；
D.天然放射现象中产生的三种射线在电场中偏转情况，其中①线带负电，则其代 表的射线，故D 错误。

19．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 。

20．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 。

21．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．
22．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． 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】
【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】
【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。