1、原子结构一、选择题（共15题）1下列说法正确的是（ ）A放射性物质的温度降低，其半衰期将变大B大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁，将辐射出4种频率的光C一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，改用波长较长的光照射就有可能发生D氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子动能减小，电势能增大，总能量也增大2下列叙述符合历史事实的是（）A麦克斯韦通过实验发现，电磁波在真空中的传播速度等于光速B玻尔通过对氢原子光谱的研究，建立了原子的核式结构模型C贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构D查德威克用粒子轰击氮原子核，打出一种新的粒子叫中子3已知氢原子的基态能量为E1，
2、激发态能量，其中 n2、3、。若氢原子从 n=3 跃迁到 n=1辐射光的频率为，则能使基态氢原子电离的光子最小频率为AB CD4下列有关近代物理内容的相关叙述，其中正确的是（）A卢瑟福根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况判定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷B人们常用热中子来研究晶体结构，是因为热中子的德布罗意波波长比晶体中原子间距大得多C随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动D玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型5如图所示为氢原子能级示意图。下列有关氢原子跃迁的说法错误的是（）A大量处于n=4激发态的氢原子，跃迁时能辐射
3、出6种频率的光B氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时，辐射出的光子能量为4.91eVC用能量为10.3eV的光子照射，不可以使处于基态的氢原子跃迁D用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应6氢原子光谱巴耳末系是指氢原子从n3、4、5、6能级跃迁到n2能级时发出的光子光谱线系，因瑞士数学教师巴耳末于1885年总结出其波长公式（巴耳末公式）而得名巴耳末公式为：，其中为谱线波长，R为里德伯常量，n为量子数则氢原子光谱巴耳末系谱线最小波长与最大波长之比为ABCD7下列说法正确的是（）A爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了相对论B康普顿效应表明光子只具有能量，
4、不具有动量C卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型D衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的8下列说法正确的是A从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线有良好的穿透能力B玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立C衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子D目前核电站利用的是核裂变释放的核能9如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，在自发跃迁中放出一些光子，用这些光子照射逸出功为2.25eV的钾，下列说法正确A这群氢原子能发出4种不同频率的光B这群氢原子发出光子均能使金属钾发生光电效应C金属钾表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.75eVD金属钾表面逸出的所
5、有光电子最大的初动能均等于10.50eV10下列关于原子和原子核的相关知识说法正确的是A卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型B大量处于n3激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射2种频率的光子C射线的穿透本领比射线强D光照射金属时，只要光照强度足够强，无论光的频率如何，都能发生光电效应11反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷，反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（）A反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B处于第一激发态的反氢原子的电离能为C基态反氢原子能吸收的光子而发生跃迁D大量处于能级的反氢原
6、子从能级跃迁到能级时，辐射的光子的波长最长12关于光谱的下列说法中,正确的是A用光栅或棱镜的色散作用，可以把光按波长展开，获得光的波长和强度分布的纪录叫光谱B氢光谱证实了玻尔提出的“原子核的能级量子化的假说”C白炽灯和霓虹灯光的光谱是明线光谱，都能用来做光谱分析D太阳光谱是吸收光谱，暗线说明太阳的内部存在着与这些暗线对相应的元素13下列说法正确的是（ ）A电子的发现使人们认识到原子是可以再分的B普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说C卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型D康普顿效应为物质波理论提供了实验支持14卢瑟福的原子核式结构学说初步建立了原子结构的正确图景，能解决的问题有（
7、）A解释粒子散射现象B用粒子散射数据估算原子核的大小C结合经典电磁理论解释原子的稳定性D结合经典电磁理论解释氢光谱15如图所示为氢原子的能级图已知氢原子从n2能级跃迁到n1能级时，辐射出A光，则以下判断正确的是A氢原子从n2跃迁到 n3吸收光的波长小于A光波长B氢原子从n3跃迁到 n2辐射的光在相同介质中的全反射临界角比A光大C氢原子从n3跃迁到 n2辐射的光在同一种介质中的传播速度比A光大D只要用波长小于A光波长的光照射，都能使氢原子从n1跃迁到n2二、非选择题16卢瑟福通过_实验，发现原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的_结构模型17用电磁波照射某原子，使它从能量为E1的基态跃迁到能
8、量为E2的激发态该电磁波的频率等于_18氢原子的能级如图所示，一群氢原子处于的激发态，在向基态跃迁的过程中所发的光照射逸出功为的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为_ eV(结果保留3位有效数字)19大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为和，则该激发态与基态的能量差为_，波长为的光子的动量为_。（已知普朗克常量为h，光速为c）20氢原子的能级图如图所示，普朗克常量，一群氢原子在n4的激发态时，问：(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？(2)能放出的光子几种频率的光子？最大能量是多少？(3)所放出光子的最小波长？21如果大量氢原子处在的能级，会辐
9、射出几种频率的光？其中波长最短的光是在哪两个能级之间跃迁时发出的？22已知锌板的极限波长，今用处于n2激发态的氢原子发出的光照射锌板，已知氢原子能级公式，电子质量，问：（1）氢原子发出光子的能量多大；（2）锌板发生光电效应时，光电子的最大初动能是多少；（3）具有最大初动能的电子对应的德布罗意波长多大23根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为r1，静电力常量为k。（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，试计算电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期及形成的等效电流的大小；（2）氢原子在不
10、同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满足，其中n为量子数，即轨道序号，为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。理论证明，系统的电势能和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：（以无穷远为电势能零点）。请根据以上条件完成下面的问题。推导电子在第n轨道运动时的动能。试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量和电子在第1轨道运动时氢原子的能量满足关系式假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n=5的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第
11、5轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。参考答案：1D【详解】A原子核的半衰期与外界条件及所处状态无关，由自身决定，A错误B大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁，任选两条轨道，所以辐射出种频率光子，B错误C根据光速方程：可知，波长变长，频率降低，所以该光不能使金属发生光电效应，波长更长即频率更低的光，依然不能使金属发生光电效应，C错误D氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，需要吸收能量，总能量增大，根据库仑力提供向心力：，可知， 轨道半径越大，速度越小，动能越小，总能量等于动能加势能，所以势能增大，D正确2
12、C【详解】A.麦克斯韦通过理论研究发现，电磁波在真空中的传播速度等于光速，故A不符合题意B.卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，建立了原子的核式结构模型，故B不符合题意C.贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，故C符合题意D.查德威克用粒子轰击铍原子核，打出一种新的粒子叫中子，故D不符合题意3C【详解】从 n=3 跃迁到 n=1辐射光的频率为，则若使基态氢原子电离，则 联立解得故选C。4D【详解】A研究阴极射线的是汤姆孙，选项A错误；B热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距大致相同，选项B错误；C随着温度的升高，黑体辐射的强度增大，则其强度的极大值向频率较大的方向移动，即向波长较短
13、的方向移动，选项C错误；D玻尔在原子核式结构模型基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型，选项D正确。故选D。5B【详解】A大量处于激发态的氢原子，跃迁时能辐射出种不同频率的光子，故A正确；B氢原子从的能级向的能级跃迁时，辐射出光子的能量为故B错误；C可使处于基态的氢原子跃迁到激发态用能量为可使处于基态的氢原子跃迁到激发态用能量为那么能量为10.3eV的光子照射，不能发生跃迁，故C正确；D氢原子从的能级向的能级跃迁时，辐射出光子的能量为当其照射逸出功为6.34eV的金属铂时，满足光电效应条件，不低于逸出功，因此能发生光电效应，故D正确；错误的故选B。6C【详解】由巴耳末公式知，最小波
14、长满足：（n取无穷大），最大波长满足：（n3），两式相比得：，故C正确，A、B、D错误；故选C7C【详解】A爱因斯坦提出了光子假说，建立了光电效应方程，选项A错误；B康普顿效应表明光不仅具有能量，还具有动量，选项B错误；C卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型，选项C正确；D衰变所释放的电子是原子核内的一个中子转化为质子，而释放出的电子，选项D错误。故选C。8D【详解】试题分析：从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线有良好的穿透能力，选项A错误；卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项B错误；衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子，选项C正确；目前核电站利用的是核裂变释放
15、的核能，选项D正确；故选D9C【详解】A.根据知，这群氢原子能辐射出6种不同频率的光子，故A项与题意不相符；B.从n=4跃迁n=3时辐射出的能量小于钾的逸出功，故B项与题意不相符；CD. 氢原子从n=4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12.75，根据光电效应方程得若不是从n=4跃迁到n=1则光电子最大的初动能小于10.5，故C项与题意相符，D项与题意不相符10A【详解】A. 卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故A符合题意；B. 大量处于n3激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射种频率的光子，故B不符合题意；C. 射线的
16、穿透本领比射线弱，故C不符合题意；D. 光照射金属时，如果光的频率小于极限频率时，不管光照强度多么强，不能发生光电效应，故D不答合题意11D【详解】A反氢原子光谱与氢原子光谱相同，所以A错误；B处于基态的反氢原子的电离能为，所以B错误；C吸收光子能量跃迁时需要一一对应的能量，则基态反氢原子吸收的光子时，不能发生跃迁，所以C错误；D大量处于能级的反氢原子从能级跃迁到能级时，能级差最小，则辐射的光子的波长最长，所以D正确；故选D。12A【详解】用光栅或棱镜的色散作用，可以把光按波长展开，获得光的波长和强度分布的纪录的彩色光带叫光谱；故A正确；为解释氢光谱，波尔提出的“原子的能级量子化的假说”，不是
17、提出的“原子核的能级量子化的假说”故B错误；白炽灯的光谱是连续谱，不能用来做光谱分析故C错误；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳大气中存在与这些暗线相对应的元素故D错误故选A13ABC【详解】电子的发现使人们认识到原子是可以再分的，选项A正确；普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，选项B正确；卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项C正确；康普顿效应表明光子有能量，也有动量，为光的粒子性理论提供了实验支撑，故D错误.14AB【详解】A. 按照卢瑟福的原子核式结构学说，原子核很小，绝大多数粒子穿过金箔后几乎沿原方向前进，少数发生较大偏转，故A正确；B. 影响粒子运动的主要
18、是带正电的原子核而绝大多数的粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变，只有极少数粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转，根据粒子散射实验，可以估算出原子核的直径约为1015米1014米，故B正确；C. 卢瑟福的模型在经典电磁理论下完全是不稳定的，电子绕核运转会辐射电磁波损失能量，故C错误；D. 经典理论中能量是连续变化的，如此说来原子光谱就应该是连续谱，但是事实上原子光谱是线状谱，故D错误；故选AB15BC【详解】根据Em-En=h，知氢原子从n=2的能级跃迁到n=3的能级的能级差小于从n=2的能级跃迁到n=l的能级时的能级差，再由，则有从n=2
19、跃进到n=3吸收光的波长大于A光波长，故A错误氢原子从n=2能级跃进到n=1能级差大于氢原子从n=3跃进到n=2的能级差，因此从n=3跃进到n=2辐射的光的频率较低，折射率较小，依据sinC=1/n，那么在相同介质中的全反射临界角比A光大故B正确氢原子从n=2能级跃进到n=1能级差大于氢原子从n=3跃进到n=2的能级差，因此从n=3跃进到n=2辐射的光的频率较低，折射率较小，依据v=c/n，则有光在同一种介质中的传播速度比A光大故C正确要使氢原子从n=1跃迁到n=2，则光子能量必须是两能级的差值，即为E=13.6-3.4=10.2eV故D错误故选BC16 粒子散射 核式【详解】卢瑟福通过粒子散
20、射实验，发现原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型17【详解】解：从能量为E1的基态跃迁到能量为E2的激发态，释放能量为E=E2E1；根据，则有电磁波的频率；故答案为189.60【详解】从到辐射的光子能量最大为12.09eV，照射逸出功为2.49eV的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为：19 【详解】根据可知波长越短，对应光子的频率越大，对应跃迁的能级差越大；可知最短波长对应基态到激发态的能量差最大，结合得波长为对应的光子动量为20(1)0.85 eV(2) 6种 12.75 eV （3）【详解】(1) E40.85 eV 使氢原子电离需要的最小能量是E0.85
21、 eV (2)根据知可能观测到氢原子发射的不同波长的光6种；从n4能级跃迁到n1能级时，辐射的光子能量最大EE4E112.75 eV(3)波长最小，对应的能量最大即解得213，向跃迁【详解】如果大量氢原子处在的能级，根据可知，氢原子辐射出3种频率的光。波长最短的光子能量最大，对应跃迁的能级差也最大，所以从向跃迁，发出的光子波长最短。22（1）1.6321018 J；（2）1.0971018 J；（3）4.71010 m【详解】（1）氢原子n2能级的能量值发出光子的能量（2）锌板的逸出功由光电效应方程(3)由动能与动量的关系得电子动量由德布罗意关系得23（1），；（2），见解析，【详解】（1）设电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期为𝑇1，形成的等效电流大小为𝐼1，根据牛顿第二定律有则有又因为则有（2）设电子在第1轨道上运动的速度大小为𝑣1，根据牛顿第二定律有电子在第1轨道运动的动能同理电子在第n轨道运动时的动能电子在第1轨道运动时氢原子的能量同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量又因为则有命题得证；由可知，电子在第1轨道运动时氢原子的能量电子在第2轨道运动时氢原子的能量电子从第2轨道跃迁到第1轨道所释放的能量电子在第5轨道运动时氢原子的能量设氢原子电离后电子具有的动能为，根据能量守恒有解得
