高考物理重庆近代物理知识点之原子结构专项训练答案

高考物理重庆近代物理知识点之原子结构专项训练答案
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．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．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
5．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
6．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
7．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．
8．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
9．氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，图中 ① ② ③ 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 ．
10．物理学家通过对现象的深入观察和研究，获得正确的科学认识，推动了物理学的发展．下列说法正确的是
A ．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子的核式结构模型
B ．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C ．爱因斯坦通过对光电效应的研究，揭示了光具有波粒二象性
D ．德布罗意提出微观粒子动量越大，其对应的波长越长
11．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 -
12．一个氢原子从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
13．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 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 π
= 15．十九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16．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
17．氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光．要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为
A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV
18．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
19．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2．29eV的金属钠，下列说法中正确的是（）
A．这群氢原子只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．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9．80eV
C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11．31eV
D．这群氢原子只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20．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
（eV）
1.61~
2.00 2.00~2.07 2.07~2.14 2.14~2.53 2.53~2.76 2.76~
3.10
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
21．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5
n=的能级跃迁到3
n=的能级B．从4
n=的能级跃迁到3
n=的能级C．从5
n=的能级跃迁到2
n=的能级D．从3
n=的能级跃迁到2
n=的能级22．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
23．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
n=能级时辐射的四条谱线，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
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．物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（）
A．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
B．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
C． 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
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一、选择题
1．C
解析：C
【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．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．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2
46
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。

5．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
6．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-W0=12.09-
2.49eV=9.60eV．故C错误，D正确．故选D．
7．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．
8．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.
9．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
10．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．卢瑟福α粒子散射实验说明原子内部存在原子核，提出了原子核式结构模型，故A 错误；
B ．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故B 正确；
C ．为了解释光电效应爱因斯坦提出光子说，认为光的发射、传播和吸收不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，故C 错误；
D ．依据德布罗意波长公式
h P
λ=
可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故D 错误。

故选B 。

11．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 。

12．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．
13．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 。

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】
【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。

16．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hv 1+hv 2．则由N 能级跃迁到P 能级放出光子，有hv =hv 1+hv 2,则有
v =v 1+v 2
故C 正确，ABD 错误．
故选C 。

17．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV 的可见光．故 1.51(13.60)eV 12.09eV E ∆=---=．故本题选A ．
18．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．
19．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁过程中， 跃迁过程31→，32→和21→三种方式，所以辐射出三种光子，光子能量等于能级差，能量分别为：
121010.2h E E eV W ν=-=>，23201.89h E E eV W ν=-=<，
331012.09h E E eV W ν=-=>，能够发生光电效应的只有2种，其中光子能量最大的是从
31→辐射的光子，此光子能量最大，频率最高，波长c v
λ=最短，从31→跃迁时辐射光子能量最大，发出光电子的最大初动能309.6km E h W eV ν=-=
综上所述，故应选B ．
20．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．
21．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。

22．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。

23．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 。

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 。

25．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．卢瑟福的 粒子散射实使人们认识到原子的核式结构，A错误；
B．贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部是有结构的，B正确；
C．密立根用油滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续，它只能是元电荷e的整数倍，即粒子的电荷是量子化的，C错误；
D．轨道量子化是波尔在卢瑟福模型的基础上加以改进而提出的，D错误。

故选B。