高考物理近代物理知识点之原子结构专项训练及解析答案(4)

高考物理近代物理知识点之原子结构专项训练及解析答案(4)
一、选择题
1．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
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．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
4．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
5．下列说法正确的是：（）
A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而建立了核式结构模型
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的硏究，发现了原子中存在原子核
C．原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定小于质子数
D．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中必有一种与入射光频率相同
6．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
7．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．
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 ．111b a e
λλλ=+ D ．b a c E 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．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
11．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
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．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．汞原子的能级图如图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是()
A．可能大于或等于7.7 eV
B．可能大于或等于8.8 eV
C．一定等于7.7 eV
D．包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种
16．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．
17．十九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．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．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
22．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
23．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
24．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
25．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A ．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应
B ．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的
C ．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D ．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
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一、选择题
1．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 粒子散射实验，故C正确，ABD错误。

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．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．4．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=-.
5．D
解析：D
【解析】
【详解】
A 、汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，卢瑟福建立了核式结构模型，故选项A 错误；
B 、贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，证明原子核有复杂结构，粒子散射实验说明原子中存在原子核，故选项B 错误；
C 、原子核由质子和中子构成，但原子核内质子数与中子数不一定相等，中子数不一定小于质子数，故选项C 错误；
D 、氢原子处于基态，被一束单色光照射，先吸收能量，向高能级跃迁，然后又从高能级向低能级跃迁，放出能量，发出多种频率的光子，其中从激发态跃迁到基态发出的光子的频率与入射光频率相同，故选项D 正确。

6．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 。

7．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
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 8．C
解析：C
【解析】
【分析】
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 111λλλ=+．
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】
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】
【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 。

11．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 。

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=6C 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．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．
14．B
解析：B
【解析】
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】
电子由高能级向低能级跃迁时，可以跃迁到任何一个低能级，每一种跃迁都伴随着一种频率的光子，即释放一种单色光．
【详解】
只发出三种不同频率的单色光，说明单色光照射后的汞原子处于第三能级，汞原子吸收的光子能量为：31E 7.7eV E -=，C 正确；ABD 错误；
16．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．
17．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。

18．C
解析：C
【解析】
【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．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
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
4
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】
【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。

22．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；
23．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。

24．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．25．B
解析：B
【解析】
【详解】
A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，爱因斯坦成功的解释了光电效应现象，A 错误
B.波尔提出自己的原子模型，他指出氢原子能级是分立的，解释了原子发射光子的频率是不连续的，B正确
C.卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了自己的原子核式结构模型，C错误
D.衍射是波的典型特征，根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，D错误。