2021年高考物理试题分项版汇编系列专题14原子结构原子核和波粒二象性(含解析)

1 / 79 2021年高考物理试题分项版汇编系列专题14原子结构原子核和波粒二象性（含解析）

一、单选题

1．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，依照玻尔理论，下列说法中正确的是（ ）

A. 从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长

B. 处于n=4的定态时电子的轨道半径r4比处于n=3的定态时电子的轨道半径r3小

C. 从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小

D. 从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子能够使逸出功为的金属发生光电效应

【答案】 A

光电效应，A正确D错误；依照玻尔理论，能级越高，半径越大，因此处于n=4的定态时电子的轨道半径4r比处于n=3的定态时电子的轨道半径3r大，B错误；从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，依照222kemvrr可知，电子越大的半径减小，则电子的动能增大，C错误．

2．下列有关光的现象中，不能用光的波动性进行说明的是（ ）

A. 光的衍射现象 B. 光的偏振现象

C. 泊松亮斑 D. 光电效应

【答案】 D

【解析】光的衍射、偏振差不多上波特有的性质，故能说明光具有波动性（偏振是横波特有的属性），AB不符合2 / 79 题意；泊松亮斑是由于光的衍射形成的，能用光的波动性进行说明，故C不符合题意；光电效应说明光具有粒子性，D符合题意．

3．用波长为72.010m的紫外线照耀钨的表面，开释出来的光电子中最大的动能是194.710J。由此可知，钨的极限频率是（ ）。（普朗克常量346.6310hJs，光速83.010/cms，结果取两位有效数字）

A. 145.510Hz B. 147.910Hz

C. 149.810Hz D. 151.210Hz

【答案】 B

【解析】据KmEhW0Whc可得：0KmEch，代入数据得：1407.910Hz故选B

4．如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n = 4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光。关于这些光下列说法正确的是（ ）。

A. 最容易发生衍射由n = 4能级跃迁到n = 1能级产生的光子波长最长

B. 由n = 2能级跃迁到n = 1能级产生的光子频率最小

C. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D. 用n = 2 能级跃迁到n = 1能级辐射出的光照耀逸出功为的金属铂能发生光电效应

【答案】 D

【解析】A：由图象依照nmhEE c可得：由n = 4能级跃迁到n = 1能级产生的光子频率最高，波长最短，最不容易衍射；故A错误

B：由图象依照nmhEE可得：由n = 4能级跃迁到n = 3能级产生的光子频率最小；故B错误

C：大量的氢原子处于n = 4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出光子种数为244362C；故C错误

D：n = 2 能级跃迁到n = 1能级辐射出的光子能量213.413.610.2hEEeVeV，照耀逸出功为的金属铂时，hνW能发生光电效应；故D正确

点睛：要区分一群原子跃迁时放出的光子种数和一个原子发生跃迁时放出的光子种数。 3 / 79 5．以下关于物理学家对科学的奉献的说法中正确的是

A. 波尔的氢原子结构模型成功的说明了氢原子的发光机制

B. 爱因斯坦的光电效应方程说明光电子的最大初动能只与入射光的频率有关

C. 伽利略测出了重力加速度并指出自由落体运动确实是加速度为g的匀加速直线运动

D. 法拉第在一次讲课中无意发觉通电导线使下面的小磁针发生偏转的现象.他认为那是因为通电导线周围存在磁场的缘故

【答案】 A

【解析】A波尔理论专门好地说明了氢原子光谱，波尔的氢原子结构模型成功的说明了氢原子的发光机制，故A正确；

B爱因斯坦的光电效应方程说明，打出的光电子的初动能与金属的逸出功和入射光的频率均有关，故B错误；

C伽利略并未测出重力加速度，故C错误；

D发觉通电导线周围存在磁场的科学家是奥斯特，故D错，

故选A

6．已知钙和钾的截止频率分别为×1014Hz和×1014Hz，在某种单色光的照耀下两种金属均发生光电效应，下列说法正确的是（ ）

A. 钙的逸出功大于钾的逸出功

B. 钙逸出的电子的最大初动能大于钾逸出的电子的最大初动能

C. 比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子．钾逸出的光电子具有较大的波长

D. 比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子．钙逸出的光电子具有较大的动量

【答案】 A

【解析】依照0=Wh逸出功可知，钙的截止频率较大，则逸出功大于钾的逸出功，选项A正确；依照爱因斯坦光电效应方程可知212mmvhW逸出功可知，钙逸出的电子的最大初动能小于钾逸出的电子的最大初动能，选项B错误；依照maxkhcE可知，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子．钾逸出的光电子具有较小的波长，选项C错误；依照max2kPmE可知，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子．钙逸出的光电子具有较小的动量，选项D错误；故选A.

7．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，用这些光照耀逸出功为的金属钠．下列说法正确的是（ ） 4 / 79

A. 这群氢原子能发出3种不同频率的光，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6种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小

C. 这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应

D. 金属钠表面发出的光电子的最大初动能为

【答案】 D

eV=，可见，E>，能使金属钠的表面发生光电效应．从n=3跃迁到n=1发出的光子频率最高，发出的光子能量为△E=依照光电效应方程EKm=hv-W0得，最大初动能Ekm=故C错误，D正确，故选D．

点睛：解决本题的关键玻尔理论，以及把握光电效应方程，并能灵活运用，同时把握光电效应发生条件．

8．下列有关科学家和所涉及到的物理史实中，正确的说法是：（ ）

A. 居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发觉了中子；

B. 卢瑟福的利用α粒子散射实验构建了原子的核式结构，同时发觉了质子；

C. 爱因斯坦提出光子说，成功说明的光电效应，证明光具有粒子性；

D. 普朗克建立了量子理论，玻尔说明了各种原子的发光现象。

【答案】 C

【解析】查德威克用α粒子轰击铍核时发觉了中子，选项A错误；卢瑟福利用α粒子散射实验构建了原子的核式结构理论；同时他用α粒子轰击氮核发觉了质子，选项B错误；爱因斯坦提出光子说，成功说明的光电效应，证明光具有粒子性，选项C正确；普朗克建立了量子理论，玻尔说明了氢原子的发光现象，选项D错误；故选C。

9．关于近代物理，下列说法错误．．的是 5 / 79 A. 轻核聚变反应方程234112HHHeX中，X表示中子

B. α粒子散射实验现象揭示了原子的核式结构

C. 原子核的比结合能越大，该原子核越稳固

D. 分别用红光和紫光照耀金属钾表面均有光电子逸出，红光照耀时，逸出的光电子的最大初动能较大

【答案】 D

【解析】依照质量数和电荷数守恒，可知X表示中子，故A说法正确；卢瑟福依照α粒子散射实验现象的结果提出了原子的核式结构模型，揭示了原子的核式结构，故B说法正确；原子核的比结合能越大，该原子核越稳固，故C说法正确；分别用红光和紫光照耀金属钾表面均有光电子逸出，红光照耀时，由于红光的频率比紫光更小，依照光电效应方程可知逸出的光电子的最大初动能较小，故D说法错误。因此选D。

10．下列说法中正确的是

A. 发生a衰变时，新核与原先的原子核相比，中子数减少了4

B. 用不可见光照耀金属一定比用可见光照耀同种金属产生的光电子的初动能大

C. 由玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大，原子总能量不变

D. 比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能

【答案】 D

【解析】发生α衰变时，电荷数少2，质量数少4，知中子数少2，A错误；依照爱因斯坦光电效应方程0kmEhW，入射光的频率越大，光电子的最大初动能也越大；不可见光的频率有比可见光大的，也有比可见光小的，B错误；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要开释一定频率的光子，能量减小，轨道半径减小，依照222evkmrr知，电子的动能增大，由于能量等于电子动能和电势能的总和，则电势能减小，C错误；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会显现质量亏损，依照爱因斯坦质能方程得知，一定开释核能，D正确．

11．2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将

界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空．中国将成为全球第一个实现卫星和地面之间

子通信的国家．在量子世界中，一个物体能够同时处在多个位置，一只猫能够处在“死”和“活

的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“蛮缠态”的粒子

即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。正是由于

子具有这些不同于宏观物理世界的奇异特性，才构成了量子通信安全的基石．在量子保密

信中，由于量子的不可分割、不可克隆和测不准的特性，因此一旦存在窃听就必定会被发 6 / 79 者察觉并规避．通过阅读以上材料可知：

A. 电磁波是量子化的 B. 量子不具有波粒二象性

C. 能够准确测定量子的位置 D. 量子相互独立互不干扰

【答案】 A

【解析】电磁波是一份份的能量，因此电磁波是量子化的，同时也具有波粒二象性，A正确B错误；微观的粒子与光子都具有波粒二象性，不能准确测定量子的位置，C错误；由题可知，两个处于“蛮缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变，故D错误．

12．氢原子的基态能级E1＝－ eV，第n能级En＝，若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光能使某金属发生光电效应，则以下跃迁中放出的光也一定能使此金属发生光电效应的是( )

A. 从n＝2能级跃迁到n＝1能级

B. 从n＝4能级跃迁到n＝3能级

C. 从n＝5能级跃迁到n＝3能级

D. 从n＝6能级跃迁到n＝5能级

【答案】 A

【解析】n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于n=3跃迁到n=2辐射的光子能量，依照光电效应产生的条件知，一定能使该金属发生光电效应．故A正确．从n=4跃迁到n=3，n=5跃迁到n=3，从n=6跃迁到n=5辐射的光子能量均小于n=3跃迁到n=2辐射的光子能量，都不一定能使金属发生光电效应．故BCD错误．故选A．

13．如图所示是实验室用来研究光电效应原理的装置图，电表均为理想电表，当入射光的能量等于9 eV时，灵敏电流表检测到有电流流过，当电压表示数等于 V时，灵敏电流表示数刚好等于0。则下列说法正确的是（ ）