高考物理最新近代物理知识点之原子结构经典测试题含答案解析(4)

高考物理最新近代物理知识点之原子结构经典测试题含答案解析(4)
一、选择题
1．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 2．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41417
278He 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 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．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
5．一个氢原子从量子数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
6．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
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．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
9．下列叙述中不正确的是（）
A．光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实
B．玻尔建立了量子理论，成功解释了所有原子发光现象
C．在光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方
D．宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性
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．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
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．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
14．下列关于物理学史与物理学研究方法的叙述中正确的是（）
A．密立根测定了静电力常量
B．奧斯特首先发现了电磁感应现象
C．库仑最早用扭秤实验测量出电子电荷量的精确值
D．法拉第最早提出了“电场”的概念
15．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
16．在物理学的发展过程中，许多物理学家做出了重要贡献，下列叙述正确的是
A．库仑发现了电子
B．安培发明了电池
C．法拉第最早提出了电场的概念
D．奥斯特首先发现了电磁感应现象
17．如图所示为α粒子散射实验装置，α粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置．则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数可能符合事实的是()
A．1 305、25、7、1
B．202、405、625、825
C．1 202、1 010、723、203
D．1 202、1 305、723、203
18．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．α粒子散射实验中少数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．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释光谱的分立特征和原子的稳定性
D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
19．十九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20．一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
21．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
22．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
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．下列论述中不正确的是（ ）
A ．天然放射性现象表明了原子核内部是有复杂的结构的
B ．α粒子散射实验的结果表明了原子核内部是有复杂的结构的
C ．汤姆生发现电子表明原子内部是有复杂的结构的
D ．α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础
25．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 -
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一、选择题
1．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．
2．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1
1H ，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 。

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： E 4-E 1=-0.8+13.6eV=12.8eV ；E 4-E 2=-0.8+3.40eV=2.6eV ；E 4-E 3=-0.85+1.51eV=0.66eV ；E 3-E 2=-
1.51+3.40eV=1.89eV ；E 3-E 1=-1.51+13.6eV=1
2.09eV ；E 2-E 1=-
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】
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．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12E 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. 6．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246
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 。

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】
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．
9．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故A正确；
B．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的分列特征，并没有成功解释了各种原子发光现象，故B错误；
C．根据波粒二象性可知，干涉条纹亮的地方就是光子到达概率大的地方，故C正确；
D．根据
h
p
λ=，可知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故D正
确；
不正确的故选B。

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．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.
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】
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。

14．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A．密立根由油滴实验测定力了元电荷e的数值，库仑提出了电荷守恒定律并测出了静电力常量，故A错误；
B．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第首先发现了电磁感应现象，故B错误；
C．库仑通过扭秤实验总结出了真空中的两静止点电荷间相互作用的规律，密立根最早实验测量出电子电荷量的精确值，故C错误；
D．法拉第最早提出了“电场”的概念，故D正确；
故选D。

15．B
解析：B
【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。

16．C
解析：C
【解析】
【详解】
A. 汤姆孙发现了电子，故A错误；
B. 伏打发明了电池，故B错误；
C. 法拉第最早提出了电场的概念，故C正确；
D. 法拉第首先发现了电磁感应现象，故D错误。

故选：C
17．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
由于绝大多数粒子运动方向基本不变，所以A位置闪烁此时最多，少数粒子发生了偏转，极少数发生了大角度偏转．符合该规律的数据只有A选项，A正确．
18．B
解析：B
【解析】
A、汤姆孙发现电子后，猜想出原子内的正电荷均匀分布在原子内，提出了枣糕式原子模型，故A错误；
B、卢瑟福根据α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，提出了原子核式结构模型．故B正确；
C、卢瑟福提出的原子核式结构模型，无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故C错误；
D、玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，由于原子是稳定的，故玻尔提出的原子定态概念是正确的，故D错误．
点睛：本题考查原子物理中常识性问题，要在了解人类发现原子结构历史进程的基础上进行记忆，不能混淆．
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。

20．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。

21．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。

22．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.
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．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A. 贝克勒尔发现天然放射性现象表明了原子核内部是有复杂的结构的，故A 正确；
B. α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础，没有揭示原子核内部的情况，故B 错误；
C. 汤姆生通过阴极射线的研究发现了电子，表明原子内部是有复杂的结构的，故C 正确；
D. α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础，故D 正确。

故选B 。

25．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 。