高考物理近代物理知识点之原子结构真题汇编及答案解析(5)

高考物理近代物理知识点之原子结构真题汇编及答案解析(5)
一、选择题
1．一个氢原子从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
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．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 4．下列说法正确的是（ ）
A ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B ．在光电效应实验中，只增加入射光的强度，饱和光电流不变
C ．在核反应方程414
17278
He N O X +→
+中，X 表示的是中子
D ．根据玻尔理论，处于基态的氢原子吸收光子发生跃迁后，其电子的动能减少 5．光电效应实验的装置如图所示，用A 、B 两种不同频率的单色光分别照射锌板，A 光能使验电器的指针发生偏转，B 光则不能使验电器的指针发生偏转，下列说法正确的是
A ．照射光A 光的频率小于照射光
B 光的频率 B ．增大照射光A 的强度，验电器指针张角将变小
C ．使验电器指针发生偏转的是正电荷
D ．若A 光是氢原子从n =5能级向n =1能级跃迁时产生的，则B 光可能是氢原子从n =6能级向n =1能级跃迁时产生的
6．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
7．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 8．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 9．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. 49 eV 的金属钠，下列说法正确的是（ ）
A ．这群氢原子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 ．这群氢原子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
C ．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11. 11 eV
D ．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9. 60 eV
10．我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是 A ．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
B ．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
D．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
11．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．
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．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．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 16．下列说法正确的是
A ．2341
1120H+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：9412
426Be+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 17．关于近代物理，下列说法错误．．
的是 （ ） A ．轻核聚变反应方程234
112H 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 18．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
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．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、3
B ．6、4
C ．4、3
D ．4、4
21．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632 8 μm ，λ2=3.39 μm ．已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE 1=1.96 eV 的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE 2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE 2的近似值为 A ．10.50 eV
B ．0.98 eV
C ．0.53 eV
D ．0.37 eV
22．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
23．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 24．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
25．下列说法正确的是( )
A ．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
B ．比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定
C ．核力是短程力，其表现一定为吸引力
D ．质子、中子、α粒子的质量分别为1m 、2m 、3m ，由2个质子和2个中子结合成一个
α粒子，释放的能量是()2123m m m c +-
【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】
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 。

2．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．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．
4．D
解析：D 【解析】 【详解】
A ．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，所以电子不是原子核的组成部分，A 错误；
B ．在发生光电效应的前提下，增大入射光的强度，光子数目增加，激发的光电子数目增加，所以饱和光电流增大，B 错误；
C ．根据质量数和质子数守恒可知X 是质子11H ，C 错误；
D ．电子受到激发跃迁到高能级，轨道半径变大，库仑力提供向心力：
22
2e v k m r r
=
解得：v =D 正确。

故选D 。

5．C
解析：C 【解析】
A．因为A光能使验电器的指针发生偏转，即能发生光电效应，而B光则不能使验电器的指针发生偏转，不能发生光电效应，可知A光频率大于B光，选项A错误；
B．增大照射光A的强度，则逸出光电子数量增多，则锌板带电量增加，则验电器指针张角将变大，选项B错误；
C．因为电子从锌板中射出，可知锌板带正电，使验电器指针发生偏转的是正电荷，选项C正确；
D．因为A光频率较大，则由氢原子发生跃迁时能级差比B光大，选项D错误；
故选C。

6．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．7．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．8．B
解析：B
【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-=．
9．D
解析：D 【解析】 【详解】
这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论△E=E m -E n （m ＞n ）得知，从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，由E=hγ=hc/λ得知，频率最高，波长最短．故A B 错误；从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6-1.51eV=12.09eV ，根据光电效应方程得E km =hv-W 0=12.09-2.49eV=9.60eV ．故C 错误，D 正确．故选D ．
10．A
解析：A 【解析】
爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，选项A 正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项B 错误；普朗克在1900年把能量子引入
物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故C错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，选项D错误；故选A.
11．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
εν
λ
==可知能量越大波
长越短，因此①②③的波长依次减少，Ａ符合题意
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．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．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。

16．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。

17．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．
18．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
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．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2
4
C=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．D
解析：D
【解析】
氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632 8 μm，λ2=3.39 μm．
辐射光子的能量与能级差存在这样的关系△E=hc
λ
，△E1=
1
hc
λ，△E2=
2
hc
λ，
联立两式得，△E2=0.37eV．
故D正确，ABC错误．故选D．
22．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。

23．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．
24．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． 25．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．α粒子散射实验的结果使卢瑟福根据它提出了原子的核式结构模型，故A 错误；
B ．比结合能是衡量原子核结构是否牢固的指标，它越大原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；故B 正确；
C ．核力是短程力，其作用的范围是1510m -，其表现既有吸引力也有排斥力，故C 错误；
D ．2个质子和2个中子结合成1个α粒子，根据质能方程知：
()2212322E mc m m m c ∆=∆=+-
故D 错误。

故选B 。