高考物理淮安近代物理知识点之原子结构分类汇编含解析

高考物理淮安近代物理知识点之原子结构分类汇编含解析
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414
17278
He 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．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 4．关于近代物理，下列说法正确的是（ ） A ．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 B ．α粒子散射实验证明了原子的核式结构 C ．α、β、γ射线比较，α射线的穿透能力最强 D ．光电效应现象揭示了光的波动性 5．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
6．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
n 的激发态的氢原子，能够自发跃迁7．如图所示为氢原子的能级图，一群处于量子数4
到较低的能量状态，并向外辐射光子．已知可见光的光子的能量范围为1.64~3.19 eV，锌板的逸出功为3.34 eV，则向外辐射的多种频率的光子中
A．最多有4种频率的光子
B．最多有3种频率的可见光
C．能使锌板发生光电效应的最多有4种频率的光子
D．能使锌板发射出来的光电子，其初动能的最大值为9.41 eV
8．一个氢原子从量子数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
9．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
10．若用｜E 1｜表示氢原子处于基态时能量的绝对值，处于第n 能级的能量为1
2
n E E n =，则在下列各能量值中，可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出来的能量的是（ ）
A ．
114
E B ．
134
E C ．
178
E D ．
11
16
E 11．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
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．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
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．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 16．下列说法正确的是
A ．2341
1120H+H He+n →是α衰变
B ．α粒子散射实验中，极少数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 ．核反应方程：9412
426Be+He C+x →中的x 为质子
D ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核 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．下列说法中正确的是。

A．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构
B．结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定。

C．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能和动能之和守恒
D．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k越大，则这种金属的逸出功W0越小
19．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
20．十九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、3
B ．6、4
C ．4、3
D ．4、4
22．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
23．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
24．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
25．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
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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；
H，C错误；
C．根据质量数和质子数守恒可知X是质子1
1
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：
222e v k m r r
= 解得：2
ke v rm
=，可知半径变大，速度减小，电子动能减小，D 正确。

故选D 。

3．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.
4．B
解析：B 【解析】 【详解】
A ．放射性元素的半衰期与温度的变化无关，选项A 错误；
B ．α粒子散射实验证明了原子的核式结构，选项B 正确；
C ．α、β、γ射线比较，γ射线的穿透能力最强，选项C 错误；
D ．光电效应现象揭示了光的粒子性，选项D 错误； 故选B 。

5．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．
6．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=12.09eV ；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.
7．D
解析：D 【解析】
根据24C =6，得处于n=4的激发态一共可能产生6条光谱线，故AB 错误；因锌板的逸出功为3.34eV ，而一群处于量子数n=4的激发态氢原子，向基态跃迁过程中，产生的光子能量分别是12.75 eV ，12.09eV ，10.2eV ，2.55eV ，1.89eV ，0.66eV ，依据光电效应产生条件：入射光的能量大于或等于锌板的逸出功，能使锌板发生光电效应的最多有3种频率的光子，故C 错误；依据光电效应方程：E km =hγ-W ，使锌板发射出来的光电子，其最大初动能的最大值为E km =12.75-3.34=9.41 eV ，故D 正确；故选D ．
点睛：此题考查数学组合公式，掌握能级的跃迁，激发态不稳定，会向基态发生跃迁，理解光电效应的条件与其方程的内容．
8．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1
2E 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.
9．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。

10．B
解析：B 【解析】 【详解】
处于第二能级的能量
1
24
E E =-
则向基态跃迁时辐射的能量
134
E E ∆=
处于第三能级的能量
1
39
E E =-
则向基态跃迁时辐射的能量
189
E E ∆=
处于第4能级的能量为
1
416
E E =-
向基态跃迁时辐射的能量
11516
E E ∆=
则B 正确，ACD 错误； 故选B ． 【点睛】
解决本题的关键知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，即
m n E E h ν-=．
11．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.
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=6
C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．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。

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；
15．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 。

16．B
解析：B
【解析】
【详解】
A. 23411120H+H He+n →是聚变方程，A 错误。

B. 卢瑟福提出的核式结构模型的依据就是α粒子散射实验的现象，B 正确。

C. 跟据质量数守恒电荷数守恒，可得x 为中子，C 错误。

D. 半衰期是对大量样本的统计规律，对4个不适用，D 错误。

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．D
解析：D
【解析】
发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构，选项A 错误；比结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B 错误。

根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程，电子的总能量将减小（或增加）即电子的电势能和动能之和是不守恒的，这是因为氢原子要辐射（或吸收）光子，故C 错误；据光电效应方程E Km =hγ-W 可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，故D 正确；故选D.
19．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；
20．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。

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24C =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．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。

23．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．
24．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。

25．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．。