高考物理达州近代物理知识点之原子结构知识点训练含答案

高考物理达州近代物理知识点之原子结构知识点训练含答案

一、选择题

1．如图所示是玻尔理论中氢原子的能级图,现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子,受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光,则照射氢原子的单色光的光子能量为( )

A ．13.6eV

B ．12.09eV

C ．10.2eV

D ．3.4eV

2．如图所示为氢原子的能级图，一群处于量子数4n =的激发态的氢原子，能够自发跃迁到较低的能量状态，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

3．一个氢原子从量子数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

4．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 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．关于近代物理学，下列说法正确的是( )

A ．查德威克发现质子的核反应方程为414171

2781He N O H +→+

B．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

C．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，要放出光子，氢原子的能量减小，电子的动能减小

D．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量

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．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

11．可见光光子的能量在1. 61～3.10 eV范围内。若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n为( )

A．1 B．2 C．3 D．4

12．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

13．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

14．下列说法正确的是（）

A ．康普顿在研究X 射线散射时，发现散射光线的波长发生了变化，为波动说提供了依据

B ．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的荷质比，从而揭示了原子核具有复杂结构

C ．查德威克发现了中子，揭开了原子核组成的神秘面纱，开创了人类认识原子核的新纪元

D ．伽利略发现了单摆具有等时性，并提出了单摆的周期性公式2g

L T π

= 15．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是

A ．

B ．

C ．

D ．

16．子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogen muon atom ），它在原子核的物理研究中有很重要作用，如图氢原子的能级示意图。假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为

....

和的光，且依次增大，则E 等于（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

17．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 18．关于近代物理，下列说法错误．．

的是 （ ） A ．轻核聚变反应方程234

112H 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

20．一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．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

n=能级时辐射的四条谱24．如图所示为氢原子能级图以及从n=3、4、5、6能级跃迁到2

线，下列叙述正确的是（）

H对应的光子能量最大

A．四条谱线中α

H对应的光的频率最大

B．四条谱线中α

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

25．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为

A．α粒子与电子根本无相互作用

B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的

C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计

D．电子很小，α粒子碰撞不到电子

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，知跃迁到第3能级，则吸收的光子能量为△E=-1.51+13.6eV=12.09eV．

故B正确，ABC错误．

故选B．

2．D

解析：D

【解析】

C=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；因锌板的逸出功根据2

4

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．

3．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

2

E 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.

4．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 。

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．D

解析：D 【解析】

A 项：414161

2781He N O H +→+是卢瑟福发现质子的核反应方程，故A 错误；

B 项：爱因斯坦光电效应方程0k E h W ν=-可知，光电子的最大初动能与入射光的频率为

一次函数关系，并不成正比，故B 错误；

C 项：电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减小，由22

2kQ v m r r

=可

知，半径越小，动能越大，故C 错误；

D 项：光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外，还具有动量，故D 正确．

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】

【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。

11．B

解析：B

【解析】根据能级图可有：当n=1时，E2-E1=10.20eV是最小的光子能量，大于3.10eV，所以n=1不可能；如果n=3时，E3=-1.51eV，则从n=∞到n=3的跃迁时发出的光子能量是最大，也小于1.61eV，所以，n=3也不可能，n=∞到n=4的跃迁时发出的光子能量为

0.85eV，不在可见光范围内；则剩下只有n=2才满足条件。故选项ACD错误，B正确。故选B。

12．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：E4-E1=-

0.8+13.6eV=12.8eV；E4-E2=-0.8+3.40eV=2.6eV；E4-E3=-0.85+1.51eV=0.66eV；E3-E2=-

1.51+3.40eV=1.89eV；E3-E1=-1.51+13.6eV=1

2.09eV；E2-E1=-

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.

13．C

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

AB．根据2

510

C=，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。

14．C

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

A．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光线的波长发生了变化，为粒子说提供了依据，A错误；

B．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的荷质比，从而揭示了原子具有复杂结构，B错误；C．查德威克发现了中子，揭开了原子核组成的神秘面纱，开创了人类认识原子核的新纪元，C正确；

D．伽利略发现了单摆具有等时性，惠更斯提出了单摆的周期性公式，D错误。

故选C。

15．D

解析：D

【解析】

卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验结果是越靠近原子核的偏转角度越大，ACD错误、B正确．故选B．

16．A

解析：A

【解析】

【详解】

μ子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高m能级，然后从m能级向较低能级跃迁，若从m能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时μ子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、3…m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光，故总共可以产生的辐射光子的种类为

，解得m=4，即μ子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=4能级，然后从n=4能级向低能级跃迁。辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级，能级3到能级2，能级4到能级2，能级2到能级1，能级3到能级1，能级4到能级1．所以能量E与hν3相等。故C正确。故选C。

【点睛】

本题需要同学们理解μ子吸收能量后从较低能级跃迁到较高能级，而较高能级不稳定会自发的向较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类为，这是高考的重点，我们一定要熟练掌握．

17．B

【解析】 【详解】

A. 2341

1120H+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。

18．A

解析：A 【解析】

轻核聚变反应方程234

112H+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．

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．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。

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．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．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．

24．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2

3C 3 种频率不同的光子，故

D 正确。 故选D 。

25．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只

有α粒子质量的

1

7300

，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故C 正确，ABD 错误。