高考物理近代物理知识点之原子结构全集汇编含答案(1)

高考物理近代物理知识点之原子结构全集汇编含答案(1)
一、选择题
1．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
2．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
3．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
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．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．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
8．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
9．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
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．下列四个实验中，能说明光具有粒子性的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
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．如图所示为氢原子能级图以及从n =3、4、5、6能级跃迁到2n =能级时辐射的四条谱线，下列叙述正确的是（ ）
A ．四条谱线中αH 对应的光子能量最大
B ．四条谱线中αH 对应的光的频率最大
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
15．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
16．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
17．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
18．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
19．原子从a 能级跃迁到b 能级时辐射波长为λ1的光子，原子从b 能级跃迁到c 能级时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2．那么原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要( ) A ．辐射波长为1212
λλλλ-的光子 B ．辐射波长为λ1－λ2的光子
C ．吸收波长为λ1－λ2的光子
D
．吸收波长为1212
λλλλ-的光子 20．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
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．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
23．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+hν2
B ．辐射光子的能量为hν2-hν1
C ．吸收光子的能量为hν2-hν1
D ．辐射光子的能量为hν1+hν2 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 25．一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
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一、选择题
1．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．
2．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．
3．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 。

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．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
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．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。

8．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。

9．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.
10．B
解析：B
【解析】
【分析】
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．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．该实验是α粒子散射实验，该实验揭示了原子的核式结构模型，A 错误；
B ．该实验是双缝干涉实验，该实验揭示了光具有波动性，B 错误；
C ．该实验是光电效应现象的实验，该实验揭示了光具有粒子性，C 正确；
D ．该实验是放射性现象的实验，从而得出αβγ、、射线的性质，D 错误。

故选C 。

13．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】
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 。

15．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α粒子散射实验，故C 正确，ABD 错误。

16．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
17．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．
18．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 ．
19．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
已知12λλ>，所以12νν<，知从a 能级状态跃迁到b 能级状态时发射光子的能量小于从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收光子的能量，所以a 能级的能量小于c 能级的能量，有213h h h ννν-=，即213c
c c h h h λλλ-=，解得：12312
λλλλλ=-，所以子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要吸收12312
λλλλλ=-的光子，故D 正确． 20．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 ．
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】
【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. 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。

23．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；
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．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。