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22.2原子结构
满分：80
班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
一、单选题（共17小题,共68分）
1. 在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。
下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是(　　) （4分）
A.
B.
C.
D.
2. 在α 粒子散射实验中，电子对α 粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α 粒子相比，电子的(　　)
（4分）
A.电量太小
B.速度太小
C.体积太小
D.质量太小
3. 卢瑟福通过对α 粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在(　　) （4分）
A.电子
B.中子
C.质子
D.原子核
4. 下列说法不正确的是(　　)
（4分）
A.α粒子散射实验现象说明原子核是可以再分的
B.压强和温度对放射性元素衰变的快慢都没有影响
C.光电效应实验显示了光的粒子性
D.按照玻尔理论，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，电子的动能减小，
原子总能量增大
5. 物理实验是物理理论研究的基石。关于下面几幅图说法正确的是（　　）
（4分）
A.图甲说明发生光电效应时，频率大的光对应的遏止电压一定小
B.图乙说明在α粒子散射实验中，大多数粒子都有了明显偏转
C.图丙说明氡原子核衰变时，每过3.8天，发生衰变的原子核数目保持不变
16
D.由图丁可以推断出，氧原子核（ O 6）比锂原子核（ Li ）更稳定
8 3
6. 钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子
（分别标记为1、2），沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为v1、v2，
电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为r1：r2=12：1。下列关于该核反应说法正确的是
（　　）
（4分）
A.该核反应为裂变反应
B.该核反应为α衰变
C.两粒子的电荷量之比q1：q2=1：12
D.两粒子的速率之比v1：v2=12：1
7. 利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He+离子相对基态的能级图
（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞He+离子使其从基态激发到可能的激发态，
若所用电子的能量为50eV，则He+离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（　　）
（4分）
A.n=4→n=3能级
B.n=4→n=2能级
C.n=3→n=2能级
D.n=3→n=1能级
8. 我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH-F120实现了超高分辨率成像，
其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。
一个静止的电子经100V电压加速后，其德布罗意波长为λ，若加速电压为10kV，不考虑相对论效应，
则其德布罗意波长为（　　） （4分）
A.100λ
B.10λ
1
C. λ10
1
D. λ100
9. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（　　） （4分）
A.这是干涉现象
B.这是衍射现象
C.该现象说明光具有粒子性
D.该现象说明光是横波
10. 量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　） （4分）
A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B.光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，
若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C.康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D.德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
11. 大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，
其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，
已知紫外光的光子能量大于3.11eV，当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，
辐射不同频率的紫外光有（　　）
（4分）
A.1种
B.2种
C.3种
D.4种
12. 原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，
相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，
且逸出光电子的最大初动能为Ek，则(　　)
（4分）
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
13. “梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、
深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，
原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，
跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，
最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(　　)
（4分）
A.ν0+ν1+ν3
B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3
D.ν0-ν1-ν3
14. 铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，
铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h=6.63×10-
34J s，元电荷e=1.60×10-19C)(　　)
（4分）
A.103Hz
B.106Hz
C.109Hz
D.1012Hz
15. 2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。
该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线
(对应的光子能量为10.2eV)。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子(　　)
（4分）
A.n=2和n=1能级之间的跃迁
B.n=3和n=1能级之间的跃迁
C.n=3和n=2能级之间的跃迁
D.n=4和n=2能级之间的跃迁
16. 目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为 ，
其中E1=-13.6eV。如图是按能量排列的电磁波谱，要使n=20的氢原子吸收一个光子后，
恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是(　　)
（4分）
A.红外线波段的光子
B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子
D.X射线波段的光子
17. 如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76eV，
紫光光子的能量范围为2.76～3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，
则激发氢原子的光子能量为(　　)
（4分）
A.10.20eV
B.12.09eV
C.12.75eV
D.13.06eV
二、多选题（共2小题,共12分）
18. 电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，
电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23kg m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。
已知电子质量取9.1×10-31kg，普朗克常量取6.6×10-34J s，下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.发射电子的动能约为8.0×10-15J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11m
C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
19. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。
氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。
用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。
用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.图1中的Hα对应的是Ⅰ
B.图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C.Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D.P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大满分：80
班级：________ 姓名：________ 成绩：________

一、单选题（共17小题,共68分）
在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是(　　) （4分）
A.
B.
C.
D.
在粒子散射实验中，电子对粒子运动的影响可以忽略，这是因为与粒子相比，电子的(　　) （4分）
A.电量太小
B.速度太小
C.体积太小
D.质量太小
卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在(　　) （4分）
A.电子
B.中子
C.质子
D.原子核
下列说法不正确的是(　　)
（4分）
A.α粒子散射实验现象说明原子核是可以再分的
B.压强和温度对放射性元素衰变的快慢都没有影响
C.光电效应实验显示了光的粒子性
D.按照玻尔理论，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，电子的动能减小，原子总能量增大
物理实验是物理理论研究的基石。关于下面几幅图说法正确的是（　　）
（4分）
A.图甲说明发生光电效应时，频率大的光对应的遏止电压一定小
B.图乙说明在α粒子散射实验中，大多数粒子都有了明显偏转
C.图丙说明氡原子核衰变时，每过3.8天，发生衰变的原子核数目保持不变
D.由图丁可以推断出，氧原子核（）比锂原子核（）更稳定
钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子（分别标记为1、2），沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为v1、v2，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为r1：r2=12：1。下列关于该核反应说法正确的是（　　）
（4分）
A.该核反应为裂变反应
B.该核反应为α衰变
C.两粒子的电荷量之比q1：q2=1：12
D.两粒子的速率之比v1：v2=12：1
利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He+离子相对基态的能级图（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞He+离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为50eV，则He+离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（　　）
（4分）
A.n=4→n=3能级
B.n=4→n=2能级
C.n=3→n=2能级
D.n=3→n=1能级
我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH-F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100V电压加速后，其德布罗意波长为λ，若加速电压为10kV，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为（　　） （4分）
A.100λ
B.10λ
C.λ
D.λ
阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（　　） （4分）
A.这是干涉现象
B.这是衍射现象
C.该现象说明光具有粒子性
D.该现象说明光是横波
量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　） （4分）
A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B.光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C.康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D.德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有（　　）
（4分）
A.1种
B.2种
C.3种
D.4种
原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则(　　)
（4分）
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(　　)
（4分）
A.ν0+ν1+ν3
B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3
D.ν0-ν1-ν3
铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h=6.63×10-34J s，元电荷e=1.60×10-19C)(　　)
（4分）
A.103Hz
B.106Hz
C.109Hz
D.1012Hz
2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2eV)。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子(　　)
（4分）
A.n=2和n=1能级之间的跃迁
B.n=3和n=1能级之间的跃迁
C.n=3和n=2能级之间的跃迁
D.n=4和n=2能级之间的跃迁
目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为 ，其中E1=-13.6eV。如图是按能量排列的电磁波谱，要使n=20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是(　　)
（4分）
A.红外线波段的光子
B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子
D.X射线波段的光子
如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76eV，紫光光子的能量范围为2.76～3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为(　　)
（4分）
A.10.20eV
B.12.09eV
C.12.75eV
D.13.06eV

二、多选题（共2小题,共12分）
电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23kg m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31kg，普朗克常量取6.6×10-34J s，下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.发射电子的动能约为8.0×10-15J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11m
C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.图1中的Hα对应的是Ⅰ
B.图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C.Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D.P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大

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第2页22.2原子结构
满分：80
班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
一、单选题（共17小题,共68分）
1. 在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。
下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是(　　) （4分）
A.
B.
C.
D.
正确答案： D
答案解析： A、此实验为双缝干涉实验，和原子核式结构无关，故A错误。
B、此实验为光电效应实验，和原子核式结构无关，故B错误。
C、此实验为电磁波的发射和接收实验，和原子核式结构无关，故C错误。
D、此实验为α散射实验，卢瑟福通过这个实验提出了原子的核式结构模型，故D正确。
故选：D。
2. 在α 粒子散射实验中，电子对α 粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α 粒子相比，电子的(　　)
（4分）
A.电量太小
B.速度太小
C.体积太小
D.质量太小
正确答案： D
答案解析： 解：α粒子的质量是电子质量的7000多倍，α粒子碰到电子，像子弹碰到灰尘，损失的能量
极少，几乎不改变运动的轨迹．故D正确，A、B、C错误．
故选：D．
3. 卢瑟福通过对α 粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在(　　) （4分）
A.电子
B.中子
C.质子
D.原子核
正确答案： D
答案解析： α 粒子散射实验现象为：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子
发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来．卢瑟福
根据该实验现象提出了原子核式结构模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负
电的电子在核外空间里绕着核旋转，故ABC错误，D正确．
故选：D．
4. 下列说法不正确的是(　　)
（4分）
A.α粒子散射实验现象说明原子核是可以再分的
B.压强和温度对放射性元素衰变的快慢都没有影响
C.光电效应实验显示了光的粒子性
D.按照玻尔理论，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，电子的动能减小，
原子总能量增大
正确答案： A
答案解析： A、α粒子散射实验现象说明原子的核式结构模型，天然放射性现象才说明原子核是可以再
分的，故A错误；
B、放射性元素衰变由原子核本身决定，与压力和温度无关，故B正确；
C、爱因斯坦提出了光子说，用光子成功解释了光电效应的规律，光电效应显示了光的粒子性，故C正
确；
D、氢原子核外电子从半径较小的轨道吸收能量后，跃迁到半径较大的轨道，故原子的总能量增大，按照
玻尔理论可知， ，解得动能： ，轨道半径增大，电子的动能减小，故D正确。
本题选择不正确的，
故选：A。
5. 物理实验是物理理论研究的基石。关于下面几幅图说法正确的是（　　）
（4分）
A.图甲说明发生光电效应时，频率大的光对应的遏止电压一定小
B.图乙说明在α粒子散射实验中，大多数粒子都有了明显偏转
C.图丙说明氡原子核衰变时，每过3.8天，发生衰变的原子核数目保持不变
16 6
D.由图丁可以推断出，氧原子核（ O ）比锂原子核（ Li ）更稳定
8 3
正确答案： D
答案解析： 解：A.图甲说明发生光电效应时，频率大的光对应的遏止电压较大，而饱和电流的大小与光
照强度有关，故A错误；
B.图乙是α粒子散射实验的示意图，散射后绝大多数α粒子基本沿原方向前进，少数发生了大角度偏
转，故B错误；
C.图丙说明氡原子核衰变的规律，每经过3.8天，氡原子核发生衰变的数量下降一半，原子核发生衰变的
概率不变，故C错误；
D.比结合能越大，原子核越稳定，根据图像丁可判断出氧的原子核比锂的原子核更稳定，故D正确。
故选：D。
6. 钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子
（分别标记为1、2），沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为v1、v2，
电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为r1：r2=12：1。下列关于该核反应说法正确的是
（　　）
（4分）
A.该核反应为裂变反应
B.该核反应为α衰变
C.两粒子的电荷量之比q1：q2=1：12
D.两粒子的速率之比v1：v2=12：1
正确答案： C
2 mv
答案解析： 解：ABC、根据qvB= mv 可得：r= r qB
以v1为正方向，根据动量守恒定律，有：m1v1-m2v2=0
q1 r2 1
两新粒子动量大小相等，方向相反，所以 q = r = 2 1 12
结合题图可知两新粒子的受力方向相同，根据左手定则可知两新粒子的电性相反，Na原子的电荷量为
+11e,所以q1=-e,q2=12e
所以粒子1为电子，该核反应为β衰变，故AB错误，C正确；
v m
1 2
D、由于两粒子动量大小相等，所以有 v = m ，由于电子质量相比原子质量很小，所以两粒子的速率
2 1
之比不为12：1，故D错误。
故选：C。
7. 利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He+离子相对基态的能级图
（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞He+离子使其从基态激发到可能的激发态，
若所用电子的能量为50eV，则He+离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（　　）
（4分）
A.n=4→n=3能级
B.n=4→n=2能级
C.n=3→n=2能级
D.n=3→n=1能级
正确答案： C
答案解析： 解：用能量为50eV电子碰撞He+离子使其从基态激发，最大可能跃迁到3能级。
hc
根据E=hν= λ 可知，光子能量最小，波长最长，所以波长最长的对应3→2能级，故C正确、ABD错误。
故选：C。
8. 我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH-F120实现了超高分辨率成像，
其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。
一个静止的电子经100V电压加速后，其德布罗意波长为λ，若加速电压为10kV，不考虑相对论效应，
则其德布罗意波长为（　　） （4分）
A.100λ
B.10λ
1
C. λ10
1
D. λ100
正确答案： C
答案解析： 解：设加速电压为U，电子的质量为m,电荷量为e,加速后电子的动量为p。加速后电子的动能
Ek=eU
2E
电子的动量p=mv=√ k =√ 2eU m m
1
由德布罗意波波长公式λ = h p =h · √ m 2e · √ U
由于U′=100U
1
可得λ′ = λ 10
故ABD错误，C正确。
故选：C。
9. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（　　） （4分）
A.这是干涉现象
B.这是衍射现象
C.该现象说明光具有粒子性
D.该现象说明光是横波
正确答案： A
答案解析： 解：阳光下肥皂膜上的呈彩色条纹，是薄膜干涉，说明光具有波动性，不能说明光是横波还
是纵波，故A正确，BCD错误。
故选：A。
10. 量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　） （4分）
A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B.光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，
若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C.康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D.德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
正确答案： B
答案解析： 解：A、普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，并不连续，故A错误；
B、紫光的频率高于红光，红光能使金属产生光电效应，则紫光也能使该金属产生光电效应，故B正确；
C、石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光子和电子碰撞后，电子获得一定动量，光子动量变小，根
h
据波长λ= p 可知波长变长，故C错误；
D、德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，故D错误。
故选：B。
11. 大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，
其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，
已知紫外光的光子能量大于3.11eV，当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，
辐射不同频率的紫外光有（　　）
（4分）
A.1种
B.2种
C.3种
D.4种
正确答案： B
答案解析： 解：根据能级的跃迁特点可知，大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，总共有3种不同
频率的光，其能量大小分别为：
1=-1.51eV-（-3.4）eV=1.89eV
2=-1.51eV-（-13.6）eV=12.09eV
3=-3.4eV-（-13.6）eV=10.2eV
紫外光的光子能量大于3.11eV，则辐射出的不同频率的紫外光有2种，故B正确，ACD错误；
故选：B。
12. 原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，
相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，
且逸出光电子的最大初动能为Ek，则(　　)
（4分）
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
正确答案： A
答案解析： 因原子能级跃迁放出的光子的能量等于原子的能级差，由题图可知光子①、②、③、④对应
的能量关系为：E②＜E①=E③＜E④
A、由上述分析可知光子①和③的能量相等，故A正确；
B、由光子能量E=hν，和E②＜E④，可得到②的频率小于④的频率，故B错误；
C、发生光电效应的条件是光子的能量大于金属的逸出功，已知用①照射该金属表面时能发生光电效应，
可知E①大于此金属的逸出功W0，因E②＜E①，则无法比较E②与W0的大小关系，故用②照射该金属不一定
能发生光电效应，故C错误；
D、根据爱因斯坦光电效应方程：hν-W0=Ekm
已知用①照射该金属逸出光电子的最大初动能为Ek，即E①-W0=Ek
因E④＞E①，故用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，故D错误。
故选：A。
13. “梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、
深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，
原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，
跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，
最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(　　)
（4分）
A.ν0+ν1+ν3
B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3
D.ν0-ν1-ν3
正确答案： D
答案解析： 原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，吸收的能量为hν0；
自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，释放的能量为hν1；
在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，释放的能量为hν2；
辐射出频率为ν3的光子回到基态，释放的能量为hν3；
由能量守恒定律得：hν0=hν1+hν2+hν3
则该原子钟产生的钟激光的频率为ν2=ν0-ν1-ν3
故ABC错误，D正确。
故选：D。
14. 铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，
铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h=6.63×10-
34J s，元电荷e=1.60×10-19C)(　　)
（4分）
A.103Hz
B.106Hz
C.109Hz
D.1012Hz
正确答案： C
答案解析： 跃迁过程中，辐射处光子的能量为ΔE=hν
则跃迁发射的光子的频率量级为
故C正确，ABD错误。
故选：C。
15. 2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。
该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线
(对应的光子能量为10.2eV)。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子(　　)
（4分）
A.n=2和n=1能级之间的跃迁
B.n=3和n=1能级之间的跃迁
C.n=3和n=2能级之间的跃迁
D.n=4和n=2能级之间的跃迁
正确答案： A
答案解析： 根据题意可知，波长为121.6nm的氢原子谱线对应的光子能量为10.2eV。
A、n=2和n=1能级之间的跃迁时释放的光子能量为：E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV，故A正确；
B、n=3和n=1能级之间的跃迁时释放的光子能量为：E2=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV，故B错误；
C、n=3和n=2能级之间的跃迁时释放的光子能量为：E3=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV，故C错误；
D、n=4和n=2能级之间的跃迁时释放的光子能量为：E4=-0.85eV-(-3.4eV)=2.55eV，故D错误。
故选：A。
16. 目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为 ，
其中E1=-13.6eV。如图是按能量排列的电磁波谱，要使n=20的氢原子吸收一个光子后，
恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是(　　)
（4分）
A.红外线波段的光子
B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子
D.X射线波段的光子
正确答案： A
答案解析： 氢原子第n能级的能量为 ，其中E1=-13.6eV，
且要使n=20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，
则被吸收的光子能量为 ，
结合电磁波谱可知，被吸收的光子是红外线波段的光子，故A正确，BCD错误；
故选：A。
17. 如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76eV，
紫光光子的能量范围为2.76～3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，
则激发氢原子的光子能量为(　　)
（4分）
A.10.20eV
B.12.09eV
C.12.75eV
D.13.06eV
正确答案： C
答案解析： 依题意知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围
可知，氢原子从n=4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光(即从n=4，跃迁到n=2辐射蓝光)，则需激
发氢原子到n=4能级，则激发氢原子的光子能量为
ΔE=E4-E1=-0.85ev-(-13.6ev)=12.75eV，故C正确，ABD错误。
故选：C。
二、多选题（共2小题,共12分）
18. 电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，
电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23kg m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。
已知电子质量取9.1×10-31kg，普朗克常量取6.6×10-34J s，下列说法正确的是(　　)
（6分）
A.发射电子的动能约为8.0×10-15J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11m
C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
正确答案： B D
答案解析： A、电子的动能 ，故A错误；
B、发射电子波长 ，故B正确；
C、电子不一定成双成对通过双缝才有干涉图样，电子在运动的过程中具有波动性的特点，到达各位置的
概率不相同，故C错误；
D、根据物质波是概率波的概念，对于一个粒子通过单缝落在何处，是不确定的，但是中央亮条纹，故概
率最大落在中央亮纹处，也有可能落在暗纹处，但是落在暗纹处的几率很小，故D正确。
故选：BD。
19. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。
氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。
用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。
用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）
（6分）
A.图1中的Hα对应的是Ⅰ
B.图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C.Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D.P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
正确答案： C D
答案解析： 解：A、根据玻尔理论可知，氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ的能量值大于氢原子
从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ的能量值，根据 ，可知氢原子从能级6跃迁到能级2产生可
见光Ⅰ的波长小于氢原子从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ的波长，所以图1中的Hα对应的是Ⅱ，故A错
误；
B、由A的判断可知Ⅱ的波长大，根据 可知，图3中的干涉条纹对应的是Ⅱ，故B错误；
C、可见光Ⅱ的波长大，根据 可知可见光Ⅱ的对应的光子的动量小，故C正确；
D、根据Ek＝hν﹣W0和Ek＝eUc，结合可见光Ⅱ的能量值小，可知光Ⅰ对应的遏止电压比Ⅱ的对应的遏止
电压大，即P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。
故选：CD。

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