高考物理最新近代物理知识点之原子结构全集汇编及解析

高考物理最新近代物理知识点之原子结构全集汇编及解析
一、选择题
1．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
2．一个氢原子从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
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．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是．
A． 射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D．21083Bi的半衰期是5天，100克21083Bi经过10天后还剩下50克
5．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
6．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
7．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
8．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
9．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 ．
10．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 +-
11．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
12．如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。

下列说法正确的是（ ）
A ．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B ．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C ．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D ．绝大多数的α粒子发生大角度偏转
13．一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中
A ．原子要吸收一系列频率的光子
B ．原子要吸收某一种频率的光子
C ．原子要发出一系列频率的光子
D ．原子要发出某一种频率的光子
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
15．一个氢原子从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
16．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理．已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量为12n E E n =，其中n = 2，3，4…．1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做221
112R n λ⎛⎫=- ⎪⎝⎭，n = 3，4，5，…．式中R 叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式．用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则里德伯常量R 可以表示为（ ）
A ．12E hc -
B ．12E hc
C ．1E hc -
D ．1
E hc
17．关于下列四幅图说法不正确的是（ ）
A ．
原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径可以是任意的
B ．
光电效应实验说明了光具有粒子性
C．
电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性
D．
发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在很小空间范围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．使某种金属X发生光电效应所需的光子最小的能量为2.60eV.已知一群氢原子处于量子数n=3的激发态，其能级如图所示.这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光.那么，若用这些氢原子辐射的光照射这种金属X，能够使这种金属X发生光电效应的不同频率的光有（）
A．一种B．两种C．三种D．四种
20．氢原子能级如图所示，则下列说法正确的是
A．氢原子能级越高原子的能量越大，电子绕核运动的轨道半径越大，动能也越大
B．用动能为12.3eV的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到n=2的能级C．用光子能量为12.3eV的光照射一群处于基态的氢原子，氢原子有可能跃迁到n=2的能级
D．用光子能量为1.75eV的可见光照射大量处于n=3能级的氢原子时，氢原子不能发生电离
21．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
22．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验，下面给出了几个在物理学发展史上有重要地位的物理实验，以及与之相关的物理学发展史的说法，其中错误的是（ ）
A ．粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础
B ．光电效应实验表明光具有粒子性
C ．电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒
D ．康普顿效应进一步证实了光的波动特性
23．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
24．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 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 ．α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
【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】
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 。

2．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．
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．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
射线是光子流，所以A错误；氢原子辐射光子后，从高轨道跃迁到低轨道，其绕核运动的电子速度增大，动能增大，故B正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，所以C错误；半衰期是大量的统计规律，少数原子核不适应，所以D错误．故选B．5．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．6．C
解析：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
7．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 ．
8．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.
9．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 10．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 。

11．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
λ=
P
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。

12．A
解析：A
【解析】
【详解】
AD．α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来），卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，故A正确，D错误；B．α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，故B错误。

C．发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，故C错误；
故选A.
13．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁，能量减小，原子要发出光子，由于放出光子的能量满足
hγ=E m-E n
处于较高能级的电子可以向较低的激发态，激发态不稳定可能继续向较低能级跃迁，所以原子要发出一系列频率的光子，故ABD错误，C正确。

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；
C=6种不同频率的光，故B错误。

B．大量处于n=4能级的氢原子，最多可以辐射出2
4
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．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 。

16．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
若n ＞m ，由n→m 跃迁，释放光子，则1122 E E hv n m -＝，因为v ＝ c λ
，则E 1(2211 n m -)＝h c λ，由h c λ=hcR （2211 2n -），得-E 1=hcR ，解得里德伯常量R=−1E hc
．故选C ． 【点睛】
解决本题的关键知道辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，知道光子频率与波长的关系，并能灵活运用．
17．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据波尔理论，原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是不连续的．故A错误；
B．如果用波动性解释那么照射的光越强，照射的时间越长，吸收的能量就越多，电子就能溢出，但实验结果只能是某个范围的波长才能产生光电效应，而光粒子就可以从照射光频率这个角度解释为什么在某些波长才能产生光电效应．光电效应实验说明了光具有粒子性．故B正确；
C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性．故C正确；
D．α粒子轰击金箔的实验中，发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围．故D正确．
本题选择不正确的，故选A．
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】
【分析】
【详解】
氢原子处于量子数n＝3的激发态时，它能够向外辐射三种频率的光，一是由n＝3到n＝2，光子的能量为
E1=3.40eV－1.51eV=1.89eV
二是由n＝3到n＝1，光子的能量为
E2=13.60eV－1.51eV=12.09eV
三是由n＝2到n＝1，光子的能量为
E3=13.60eV－3.40eV=10.20eV
这三种光的能量能够大于2.60eV的只有两种，故能够使这种金属X发生光电效应的有几种不同频率的光有两种，故B正确ACD错误．
故选B。

20．B
解析：B
【解析】
【详解】 根据玻尔理论，氢原子能级越高原子的能量越大，电子绕核运动的轨道半径越大，根据22
2e v k m r r
= 可知动能越小，选项A 错误；因12.3eV 大于n =1和n =2之间的能级差10.2eV ，则用动能为12.3eV 的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到n =2的能级，选项B 正确；因12.3eV 不等于n =1和n =2之间的能级差，则用光子能量为12.3eV 的光照射一群处于基态的氢原子，光子不能被氢原子吸收，则氢原子不能跃迁到n =2的能级，选项C 错误；用光子能量为1.75eV 的可见光照射大量处于n =3能级的氢原子时，氢原子能发生电离，选项D 错误.
21．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147N 获得反冲核178O ，4141712781He+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.
22．D
解析：D
【解析】
【详解】
α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，选项A 正确；光电效应实验表明光具有粒子性，选项B 正确；电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒，选项C 正确；康普顿效应进一步证实了光的粒子性，选项D 错误；此题选择不正确的选项，故选D.
23．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。

24．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。

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。