2014届高考物理 15-2原子结构、氢原子光谱领航规范训练
(名师典范)2014届高三物理一轮复习 (基础训练+热点解密+典型题详解+变式训练)原子结构和原子核教学一体案
原子结构和原子核1．α粒子散射实验1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
2．原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
3．光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R(122－1n2)，(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。
4．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n。
(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
5．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6_eV。
(2)氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m。
(3)氢原子的能级图： 能级图如图13－3－1所示。
图13－3－11．对原子跃迁条件h ν＝E m －E n 的说明原子跃迁条件h ν＝E m －E n 只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。
高三物理一轮复习 专题15 原子物理(含2014年高考真题)(2021年整理)
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专题15 原子物理1．[物理——选修3－5］［2014·新课标全国卷Ⅰ］（1)关于天然放射性，下列说法正确的是________．A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线答案：BCD解析: 本题考查了原子核的衰变．原子序数大于83的元素才可以发生衰变，原子序数小于83的元素有的可以发生衰变，有的不可以发生衰变，A错误；放射性元素的半衰期与元素所处的物理、化学状态无关,B、C正确；三种射线α、β、γ穿透能力依次增强，D正确；原子核发生α或β衰变时常常伴随着γ光子的产生，但同一原子核不会同时发生α衰变和β衰变，E错误．2．[2014·新课标Ⅱ卷]［物理——选修3－5］(1)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是________．A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po)和镭（Ra）两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷答案:(1）ACE解析: （1)密立根通过油滴实验测出了基本电荷的电量，A项正确；卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，发现了原子中心有一个核，B、D两项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素,并因此获得了诺贝尔奖，C项正确；汤姆逊通过研究阴极射线，发现了电子，并测出了电子的比荷，E项正确．3．［2014·北京卷] 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速）( ）A．（m1＋m2－m3）c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3）c2 D．（m1－m2－m3）c2答案：C解析：本题考查质能方程，ΔE＝Δmc2，其中Δm＝（m1＋m2－m3)，则ΔE＝（m1＋m2－m3）c2,C 正确，A、B、D错误．4．［2014·全国卷］一中子与一质量数为A(A〉1）的原子核发生弹性正碰．若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为（）A。
高考物理 专题六 第15讲 选考模块规范训练(1)
【名师导航】2014届高考物理专题六第15讲选考模块规范训练(时间：60分钟满分：100分)1．(10分)(1)下列说法正确的是 ( )A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．解析：(1)原子核发生衰变时有质量亏损，质量不守恒，选项A错．γ射线是光子流，不是带电粒子流，选项B错．氢原子从激发态向基态跃迁，辐射的光子能量hν＝E m－E n，即只能辐射特定频率的光子，C项正确．光电效应的光电子动能E k＝hν－W，只与入射光频率有关，而与入射光强度无关，D项错误．(2)量子数小的轨道半径小，因此n＝3的轨道比n＝5的轨道离核近；能级跃迁发射的谱线条数为C2n＝C24＝6条．答案：(1)C (2)近 62．(10分)(1)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是23592U＋10n→14456Ba ＋8936Kr＋310n.下列说法正确的有( )A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响(2)一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：p＋2713Al→X＋n式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为__________，中子数为________．解析：(1)10n表示中子，反应式中有10n放出，A项正确．当铀块体积小于临界体积时链式反应不会发生，B项错误．铀核的核反应中释放出的快中子被减速剂减速后变为慢中子，而慢中子会被铀核吸收发生链式反应，减速剂可由人工控制，C项正确．铀核的半衰期只由自身决定，而与其他外部因素无关，D项错误．(2)p代表质子，符号为11H，n代表中子，符号为10n，根据核反应中的双守恒可知，11H＋2713Al→2714Si＋10n，则新核X的质子数为14，中子数为27－14＝13.答案：(1)AC (2)14 133．(10分)(1)下列说法正确的是( )A ．爱因斯坦提出了光子学说，成功解释了光电效应现象B ．核反应方程238 92U →234 90Th ＋42He 属于裂变C ．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D ．升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期(2)三个原子核X 、Y 、Z ，X 核放出两个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成Z 核并放出一个氦(42He)，则下面说法正确的是( )A ．X 核比Y 核多两个质子B ．X 核比Z 核少一个中子C ．X 核的质量数比Z 核质量数大4D ．X 核与Z 核的总电荷是Y 核电荷的4倍解析：(1)核反应方程238 92U →234 90Th ＋42He 属于衰变，故选项B 错误；β衰变产生的β射线是原子核内的中子转化成质子从而放出电子形成的，故选项C 错误；物理或化学性质的改变不影响其半衰期，故选项D 错误．(2)由上述过程列出核反应方程得：n m X →2 0＋1e ＋ n m －2Y ， n m －2Y ＋11H →42He ＋n －3m －3Z ，即X 核比Y 核多两个质子，选项A 正确；X 核的中子数是(n －m )，Z 核的中子数(n －m )，选项B 错误；由上面两个核反应方程可知X 核的质量数(n )比Z 核质量数(n －3)大3，选项C 错误；X 核与Z 核的总电荷数(2m －3)若等于Y 核电荷数(m －2)的4倍，解得m 不是整数，所以选项D 错误．答案：(1)A (2)A4．(10分)(1)关于近代物理，下列说法正确的是________．(填选项前的字母)A ．α射线是高速运动的氦原子B ．核聚变反应方程21H ＋31H →42He ＋10n 中，10n 表示质子C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征(2)如图，质量为M 的小船在静止水面上以速率v 0向右匀速行驶，一质量为m 的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v 水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为________．(填选项前的字母)A ．v 0＋m M vB ．v 0－m M vC ．v 0＋m M (v 0＋v )D ．v 0＋m M (v 0－v )解析：(1)α粒子是高速运动的氦核，A 项错误；10n 表示中子，B 项错误；由爱因斯坦光电方程可知，光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系而不是成正比，C 项错误；玻尔将量子观点引入原子领域，很好地解释了氢原子光谱，但由于其理论还包含有经典电磁学的成份，因此只能解释氢原子光谱，D 项正确．(2)人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向动量守恒，(M ＋m )v 0＝Mv ′－mv ，解得v ′＝v 0＋m M (v ＋v 0)，C 项正确． 答案：(1)D (2)C5．(14分)(1)如右图所示为某种放射性元素的衰变规律⎝⎛纵坐标n n 0表示任意时刻放射性元素的原子数与t ＝0时的原子数之比)，则该放射性元素的半衰期是________天(一个月按30天计算)．在从某古迹中发掘出来的木材中，所含14 6C 的比例是正在生长的植物中的80%，放射性14 6C 的半衰期是5 700年，根据图象可以推算，该古迹距今约________年．(2)如右图所示，在光滑水平地面上，质量为M 的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为m 的小球，轻绳的长度为L .此装置一起以速度v 0向右滑动．另一质量也为M 的滑块静止于上述装置的右侧．当两滑块相撞后，便粘在一起向右运动，求：①两滑块相撞过程中损失的机械能；②当小球向右摆到最大高度时两滑块的速度大小．解析：(1)根据半衰期的意义，nn 0＝0.5时，对应的时间即为一个半衰期，由图象可知该放射性元素的半衰期是180天．由图象反映的信息可知，当n n 0＝0.8时，对应的时间为13个半衰期，由146C 的半衰期是5 700年，得该古迹距今约1 900年．(2)①两滑块相撞过程，由于碰撞时间极短，小球的宏观位置还没有发生改变，两滑块已经达到共同速度，因此悬线仍保持竖直方向．由动量守恒定律，有Mv 0＝2Mv ，该过程中，损失的机械能为ΔE ＝12Mv 20－12×2Mv 2＝14Mv 20.②两滑块碰撞完毕后，小球上升到最高点的过程，系统在水平方向上所受合外力为零，动量守恒，小球上升到最高点时，系统有相同的水平速度，则2Mv ＋mv 0＝(2M ＋m )v ′，解得v ′＝（m ＋M ）v 02M ＋m. 答案：(1)180 1 900 (2)①14Mv 20 ②（m ＋M ）v 02M ＋m6．(14分)(1)下列说法正确的是________．A ．根据E ＝mc 2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系B ．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处C ．一群氢原子从n ＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子D ．已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν0(2)如图，车厢的质量为M ，长度为L ，静止在光滑水平面上，质量为m 的木块(可看成质点)以速度v 0无摩擦地在车厢底板上向右运动，木块与前车壁碰撞后以速度v 02向左运动，则再经过多长时间，木块将与后车壁相碰？ 解析：(1)根据E ＝mc 2，可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着正比关系，A 对；在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子落在的位置是不确定的，B 错；一群氢原子从n ＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种频率的光子，C 错；能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为E km ＝2hν0－hν0＝hν0，D 错．(2)木块和车厢组成的系统动量守恒，设向右为正方向，碰后车厢的速度为v ′ mv 0＝Mv ′－m v 02得v ′＝3mv 02M，方向向右 设t 时间内木块将与后车壁相碰，则v ′t ＋v 02t ＝L t ＝L v 02＋3mv 02M＝2ML （M ＋3m ）v 0 答案：(1)A (2)2ML （M ＋3m ）v 07．(16分)(1)浙江秦山核电站第三期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电．发电站的核能来源于23592U 的裂变，现有以下四种说法，其中正确的是________(填入选项前的字母，有填错的不得分)A.235 92U 裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小B.235 92U 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋310nC.235 92U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D ．建造核电站时需要特别注意防止放射线和放射性物质的泄漏，以避免射线对人体的伤害和放射性物质对环境造成放射性污染(2)如图所示，木块A 的质量为m A ＝1 kg ，足够长的木板B 的质量为m B ＝4 kg ，质量为m C ＝2 kg 的木块C 置于木板B 上，B 足够长，水平面光滑，B 、C 之间有摩擦．现使A 以v 0＝10 m/s 的初速度向右运动，与B 碰撞后以4 m/s 速度弹回．求：①B 运动过程中的最大速度．②C 运动过程中的最大速度．解析：(1)23592U 裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但是核子数不会变化，A 错；B 项中的核反应是一种可能的裂变，B 对；半衰期与外界温度无关，C 错；核电站中有很多放射性元素，应避免放射性污染，D 对．(2)①B 碰后瞬间速度最大，由动量守恒定律得： m A v 0＝m A (－v A ′)＋m B v B ，所以v B ＝m A （v 0＋v A ′）m B ＝1×（10＋4）4m/s ＝3.5 m/s. ②B 、C 以共同速度运动时，C 速度最大，由动量守恒定律得m B v B ＝(m B ＋m C )v C ，所以v C ＝m B v B m B ＋m C ＝4×3.54＋2 m/s ＝73m/s. 答案：(1)BD (2)①3.5 m/s ②73m/s 8．(16分)(1)如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有________种．(2)质量为M ＝2 kg 的小平板车C 静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为m A ＝2 kg 的物体A (可视为质点)，如图所示，一颗质量为m B ＝20 g 的子弹以600 m/s 的水平速度射穿A 后，速度变为100 m/s ，最后物体A 相对车静止，平板车最后的速度是多大？解析：(1)由E ＝E n －E 1可知E n ＝E ＋E 1＝13.06 eV －13.6 eV ＝－0.54 eV.吸收13.06 eV 能量后氢原子处于量子数n ＝5的激发态，由N ＝n （n －1）2＝10得知可产生10种不同波长的光．(2)子弹射穿A 时，以子弹与A 组成的系统为研究对象．由动量守恒定律得m B v B ＝m A v A ′＋m B v B′A在小车上相对滑动，设最后速度为v″.以A与小车组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得m A v A′＝(m A＋M)v″可得v″＝2.5 m/s.答案：(1)10 (2)2.5 m/s。
2014年上海卷物理高考试卷(原卷 答案)
绝密★启用前2014年普通高等学校招生全国统一考试(上海卷)物理本试卷共34题，共150分。
考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2．答题时请按要求用笔。
3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5．保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题（共16分，每小题2分，每小题只有一个正确选项）1．（2分）下列电磁波中，波长最长的是（）A．无线电波 B．红外线C．紫外线D．γ射线2．（2分）核反应方程Be+He→C+X中的X表示（）A．质子 B．电子 C．光子 D．中子3．（2分）不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是（）A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内4．（2分）分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距增加时，分子间的（）A．引力增加，斥力减小B．引力增加，斥力增加C．引力减小，斥力减小D．引力减小，斥力增加5．（2分）链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是（）A．质子 B．中子 C．β粒子D．α粒子6．（2分）在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是（）A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大7．（2分）质点做简谐运动x﹣t的关系如图，以x轴正向为速度v的正方向，该质点的v﹣t关系是（）A．B．C．D．8．（2分）在离地高h处，沿竖直方向向上和向下抛出两个小球，他们的初速度大小均为v，不计空气阻力，两球落地的时间差为（）A．B．C．D．二、单项选择题（共24分，每小题3分，每小题只有一个正确选项．）9．（3分）如图光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切，穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N．在运动过程中（）A．F增大，N减小B．F减小，N减小C．F增大，N增大D．F减小，N增大10．（3分）如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落．管内气体（）A．压强增大，体积增大B．压强增大，体积减小C．压强减小，体积增大D．压强减小，体积减小11．（3分）静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力．不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化的关系是（）A．B．C．D．12．（3分）如图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，面积为S的矩形刚性导线框abcd可绕过ad边的固定轴OO′转动，磁场方向与线框平面垂直．在线框中通以电流强度为I的稳恒电流，并使线框与竖直平面成θ角，此时bc 边受到相对OO′轴的安培力矩大小为（）A．ISBsinθ B．ISBcosθ C．D．13．（3分）如图，带有一白点的黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转30圈．在暗室中用每秒闪光31次的频闪光源照射圆盘，观察到白点每秒沿（）A．顺时针旋转31圈B．逆时针旋转31圈C．顺时针旋转1圈D．逆时针旋转1圈14．（3分）一列横波沿水平放置的弹性绳向右传播，绳上两质点A、B的平衡位置相距波长，B位于A右方．t时刻A位于平衡位置上方且向上运动，再经过周期，B位于平衡位置（）A．上方且向上运动B．上方且向下运动C．下方且向上运动D．下方且向下运动15．（3分）将阻值随温度升而减小的热敏电阻Ⅰ和Ⅱ串联，接在不计内阻的稳压电源两端．开始时Ⅰ和Ⅱ阻值相等，保持Ⅰ温度不变，冷却或加热Ⅱ，则Ⅱ的电功率在（）A．加热时变大，冷却时变小B．加热时变小，冷却时变大C．加热或冷却时都变小D．加热或冷却时都变大16．（3分）如图，竖直平面内的轨道Ⅰ和Ⅱ都由两段直杆连接而成，两轨道长度相等．用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B的静止小球，分别沿Ⅰ和Ⅱ推至最高点A，所需时间分别为t1、t2；动能增量分别为△E k1、△E k2．假定球在经过轨道转折点前后速度大小不变，且球与Ⅰ、Ⅱ轨道间的动摩擦因数相等，则（）A．△E k1＞△E k2；t1＞t2B．△E k1=△E k2；t1＞t2C．△E k1＞△E k2；t1＜t2D．△E k1=△E k2；t1＜t2三、多项选择题（共16分，每小题4分．每小题有二个或三个正确选项．全选对的，得4分，选对但不全的，得2分；有选错或不答的，得0分）17．（4分）如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形．则该磁场（）A．逐渐增强，方向向外B．逐渐增强，方向向里C．逐渐减弱，方向向外D．逐渐减弱，方向向里18．（4分）如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r．将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△V1、△V2、△V3，理想电流表示数变化量的绝对值为△I，则（）A．A的示数增大B．V2的示数增大C．△V3与△I的比值大于r D．△V1大于△V219．（4分）静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷（）A．在x2和x4处电势能相等B．由x1运动到x3的过程中电势能增大C．由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D．由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大20．（4分）如图在水平放置的刚性气缸内用活塞封闭两部分气体A和B，质量一定的两活塞用杆连接．气缸内两活塞之间保持真空，活塞与气缸之间无摩擦，左侧活塞面积较大，A、B的初始温度相同．略抬高气缸左端使之倾斜，再使A、B升高相同温度，气体最终达到稳定状态．若始末状态A、B的压强变化量△p A，△p B均大于零，对活塞压力变化量△F A，△F B，则（）A．A体积增大B．A体积减小C．△F A＞△F B D．△p A＜△p B四、填空题，每小题4分．21．（4分）牛顿第一定律表明，力是物体发生变化的原因，该定律引出的一个重要概念是．选做题（本大题为交叉题，分22、23两道题，考生可任选一类答题，若两题均做，一律按22题计分）22．（4分）动能相等的两物体A、B在光滑水平面上沿同一直线相向而行，他们的速度大小之比v A：v B=2：1，则动量大小之比p A：p B= ；两者碰后粘在一起运动，总动量与A原来动量大小之比为p：p A= ．23．动能相等的两人造地球卫星A、B的轨道半径之比R A：R B=1：2，它们的角速度之比ωA：ωB= ，质量之比m A：m B= ．24．（4分）如图，两光滑斜面在B处连接，小球自A处静止释放，经过B、C两点时速度大小分别为3m/s和4m/s，AB=BC．设球经过B点前后速度大小不变，则球在AB、BC段的加速度大小之比为，球由A运动到C的过程中平均速率为m/s．25．（4分）如图，宽为L的竖直障碍物上开有间距d=0.6m的矩形孔，其下沿离地高h=1.2m，离地高H=2m的质点与障碍物相距x．在障碍物以v0=4m/s匀速向左运动的同时，质点自由下落．为使质点能穿过该孔，L的最大值为m；若L=0.6m，x的取值范围是m．（取g=10m/s2）26．（4分）如图，在竖直绝缘墙上固定一带电小球A，将带电小球B用轻质绝缘丝线悬挂在A的正上方C处，图中AC=h．当B静止在与竖直方向夹角θ=30°方向时，A对B的静电场力为B所受重力的倍，则丝线BC长度为．若A对B的静场力为B所受重力的0.5倍，改变丝线长度，使B仍能在θ=30°处平衡，以后由于A漏电，B在竖直平面内缓慢运动，到θ=0°处A的电荷尚未漏完，在整个漏电过程中，丝线上拉力大小的变化情况是．27．（4分）如图，在“观察光的衍射现象”试验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将（选填“增大”、“减小”或“不变”）；该现象表明，光沿直线转播只是一种近似规律，只有在情况下，光才可以看作是沿直线传播的．28．（4分）在“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学将注射器活塞置于刻度为10mL处，然后将注射器连接压强传感器并开始实验，气体体积V每增加1mL测一次压强p，最后得到p和V 的乘积逐渐增大．（1）由此可推断，该同学的实验结果可能为图．（2）图线弯曲的可能原因是在实验过程中．A．注射器有异物B．连接软管中存在气体C．注射器内气体温度升高D．注射器内气体温度降低．29．（4分）在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中（1）将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及若干导线连接成电路如图（a）所示，图中未接导线的A端应接在点（选填“B”、“C”、“D”或“E”）．（2）实验得到的U﹣I关系如图（b）中的直线Ⅰ所示，则电池组的电动势为V，内电阻的阻值为Ω．（3）为了测量定值电阻的阻值，应在图（a）中将“A”端重新连接到点（选填：“B”、“C”、“D”或“E”），所得到的U﹣I的关系如图（b）中的直线Ⅱ所示，则定值电阻的阻值为Ω．30．（4分）某小组在做“用单摆测定重力加速度“实验后，为了进一步探究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆．通过查资料得知，这样做成的“复摆”做简谐运动的周期T=2π，式中I C为由该摆决定的常量，m为摆的质量，g为重力加速度，r为转轴到中心C的距离．如图（a），实验时杆上不同位置打上多个小孔，将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上，使杆做简谐运动，测量并记录r和相应的运动周期T；然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验，（1）由实验数据得出图（b）所示的拟合直线，图中纵轴表示（2）I c的国际单位为，由拟合直线得带I c的值为（保留到小数点后二位）（3）若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值（选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）七、计算题（共50分）31．（10分）如图，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中．当温度为280K时，被封闭的气柱长L=22cm，两边水银柱高度差h=16cm，大气压强p0=76cm Hg．（1）为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应变为多少？（2）封闭气体的温度重新回到280K后为使封闭气柱长度变为20cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？32．（12分）如图，水平面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面，斜面上放一质量为m的光滑球，静止时，箱子顶部与球接触但无压力，箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止，经过的总路程为s，运动过程中的最大速度为v．（1）求箱子加速阶段的加速度为a′．（2）若a＞gtanθ，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力．33．（14分）如图，一对平行金属板水平放置，板间距为d，上板始终接地．长度为、质量均匀的绝缘杆，上端可绕上板中央的固定轴O在竖直平面内转动，下端固定一带正电的轻质小球，其电荷量为q．当两板间电压为U1时，杆静止在与竖直方向OO′夹角θ=30°的位置；若金属板在竖直平面内同时绕O、O′顺时针旋转α=15°至图中虚线位置时，为使杆仍在原位置静止，需改变两板间电压，假定两板间始终为匀强电场．求：（1）绝缘杆所受的重力G；（2）两板旋转后板间电压U2；（3）在求前后两种情况中带电小球的电势能W1与W2时，某同学认为由于在两板旋转过程中带电小球位置未变，电场力不做功，因此带电小球的电势能不变．你若认为该同学的结论正确，计算该电势能；你若认为该同学的结论错误，说明理由并求W1与W2．34．（14分）如图，水平面内有一光滑金属导轨，其MN、PQ边的电阻不计，MP边的电阻阻值R=1.5Ω，MN与MP的夹角为135°，PQ与MP垂直，MP边长度小于1m．将质量m=2kg，电阻不计的足够长直导体棒搁在导线上，并与MP 平行，棒与MN、PQ交点G、H间的距离L=4m，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T．在外力作用下，棒由GH处以一定的初速度向左做直线运动，运动时回路中的电流强度始终与初始时的电流强度相等．（1）若初速度v1=3m/s，求棒在GH处所受的安培力大小F A．（2）若初速度v2=1.5m/s，求棒向左移动距离2m到达EF所需的时间△t．（3）在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中，外力做功W=7J，求初速度v3．2014年普通高等学校招生全国统一考试(上海卷)物理(参考答案)1．【解答】解：根据电磁波谱可知，电磁波按照波长逐渐减小的顺序为：长波、中波、短波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线．故A正确、BCD错误．故选：A．2．【解答】解：设X的质子数为m，质量数为n，则有：4+2=m+6，9+4=12+n，所以m=0，n=1，即X为中子，故ABC 错误，D正确．故选：D．3．【解答】解：当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，因此为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论，ACD可以．4．【解答】解：分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距增加时，分子间的作用力都减小，即引力和斥力都减小，但斥力变化的快，故ABD错误，C正确．故选：C．5．【解答】解：在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是中子．故选：B．6．【解答】解：ABD、根据波动理论，认为只要光照射的时间足够长、足够强就能发生光电效应，且光电子的初动能就大，但实验中金属表面没有溢出电子的实验结果；光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，发生是瞬时的，且入射光频率越大，光电子最大初动能越大，这与光的波动理论相矛盾，故ABD错误；C、波动理论认为光强度越大，光电流越大；光电效应中认为光强度越大，光子越多，金属表面溢出的光电子越多，即光电流越大，所以该实验结果与波动理论不矛盾，故C正确．故选：C．7．【解答】解：质点通过平衡位置时速度最大，由图知在内，1s和3s两个时刻质点通过平衡位置，速度最大，根据图象切线的斜率等于速度，可知，1s时刻速度为负向，3s时刻速度为正向，故具有最大正方向速度是3s．由加速度与位移的关系：a=﹣，可知，质点具有最大正方向加速度时有最大负向的位移，由图看出该时刻在2s，所以质点具有最大正方向加速度的时刻是2s，故B正确．故选：B．8．【解答】解：由于不计空气阻力，两球运动过程中机械能都守恒，设落地时速度为v′，则由机械能守恒定律得：mgh+=则得：v′=，所以落地时两球的速度大小相等．对于竖直上抛的小球，将其运动看成一种匀减速直线运动，取竖直向上为正方向，加速度为﹣g，则运动时间为：t1==对于竖直下抛的小球，运动时间为：t2=故两球落地的时间差为：△t=t1﹣t2=故选：A．9．【解答】解：对球受力分析，受重力、支持力和拉力，如，根据共点力平衡条件，有N=mgcosθF=mgsinθ其中θ为支持力N与竖直方向的夹角；当物体向上移动时，θ变大，故N变小，F变大；故A正确，BCD错误．故选：A．10．【解答】解：初始状态P0=P x+P h，若试管自由下落，则p h=0，P x=P0，所以压强增大由玻意耳定律知，PV=C，故V减小．故选：B．11．【解答】解：设在恒力作用下的加速度为a，则机械能增量E=Fh=，知机械能随时间不是线性增加，撤去拉力后，机械能守恒，则机械能随时间不变．故C正确，A、B、D错误．故选：C．12．【解答】解：I与B垂直，故安培力F=BIL=B•bc•I，由左手定则知安培力竖直向上，由几何知识可知力臂的大小为：L=ab•sinθ则力矩为：B•bc•I×ab•sinθ=BISsinθ故选：A．13．【解答】解：带有一白点的黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转30圈，即f0=30Hz，在暗室中用每秒闪光31次的频闪光源照射圆盘，即f′=31Hz，f0＜f′＜2f0，所以观察到白点逆时针旋转，f′﹣f0=f″=1Hz，所以观察到白点每秒逆时针旋转1圈．故选：D．14．【解答】解：波向右传播，据题意：t时刻A位于平衡位置上方且向上运动时，B位于平衡位置的上方，速度方向向下，再经过周期，B位于平衡位置下方且向下运动．故D正确．故选：D．15．【解答】解：将热敏电阻Ⅰ看成电源的内阻，开始时Ⅰ和Ⅱ阻值相等，根据数学知识分析得知此时电源的输出功率最大，即Ⅱ上消耗的电功率最大，所以无论温度升高还是降低，Ⅱ阻值增大或减小，Ⅱ上消耗的电功率都变小．故C正确．故选：C．16．【解答】解：因为摩擦力做功W f=μ（mgcosθ+Fsinθ）•s=μmgx+μFh，可知沿两轨道运动，摩擦力做功相等，根据动能定理得：W F﹣mgh﹣W f=△E k，知两次情况拉力做功相等，摩擦力做功相等，重力做功相等，则动能的变化量相等．作出在两个轨道上运动的速度时间图线如图所示，由于路程相等，则图线与时间轴围成的面积相等，由图可知，t1＞t2．故B正确，A、C、D错误．故选：B．17．【解答】解：磁场发生变化，回路变为圆形，受到的安培力的方向向外，导线围成的面积扩大，根据楞次定律的推广形式可得，导线内的磁通量一定正在减小，而推广扩大面积可以阻碍磁通量的减小．该过程与磁通量的方向无关．故选项CD正确，AB错误．故选：CD．18．【解答】解：A、据题理想电压表内阻无穷大，相当于断路．理想电流表内阻为零，相当短路，所以R与变阻器串联，电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电压和变阻器两端的电压．当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则A的示数增大，故A正确；B、电路中电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，所以V2的示数减小，故B错误；C、根据闭合电路欧姆定律得：U3=E﹣I（R+r），则得：=R+r＞r，则△V3与△I的比值大于r，故C正确；D、根据闭合电路欧姆定律得：U2=E﹣Ir，则得：=r；=R，据题：R＞r，则＞，故△V1大于△V2．故D正确．故选：ACD．19．【解答】解：A、x2﹣x4处场强为x轴负方向，则从x2到x4处逆着电场线方向移动，电势升高，正电荷在x4处电势能较大，故A错误；B、x1﹣x3处场强为x轴负方向，则从x1到x3处逆着电场线方向移动，电势升高，正电荷在x3处电势能较大，B正确；C、由x1运动到x4的过程中，由图可以看出电场强度的绝对值先增大后减小，故电场力先增大后减小，故C正确，D错误；故选：BC．20．【解答】解：AB、气温不变时，略抬高气缸左端使之倾斜，由于活塞的重力作用，A部分气体压强减小，B部分气体压强增加，设此时的细杆与水平面的夹角为θ，则有：P A S A+（M+m）gsinθ=P B S B…①对两部分气体由玻意耳定律得，A体积增大，B体积减小；故A正确，B错误．C、开始时，两活塞受力平衡，略抬高气缸左端使之倾斜，则A部分气体压强减小一些，B部分气体压强增大一些，而最终两个活塞的受力还要平衡，那么压力的变化不相等△F B＞△F A，故C错误．D、由，但S A＞S B，结合C分析可得，故有△p A＜△p B．故D正确．故选：AD．21．【解答】解：牛顿第一定律表明，力是物体运动状态发生变化的原因，该定律引出的一个重要概念是惯性．故答案为：运动状态；惯性．22．【解答】解：动能E K=mv2，则m=，两物体质量之比：==（）2=；物体的动量为：p=，两物体动量之比：===；以B的初动量方向为正方向，A、B碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律得：p B﹣p A=p，解得：p=p A，A、B碰撞后总动量与A原来动量大小之比为：p：p A=p A：p A=1：1．故答案为：1：2，1：1．23．【解答】解：由==mR可得ω=，所以==2：1；由=，及v=ωR，可得：m=，所以=•=；故答案为：2：1，1：2．24．【解答】解：设AB=BC=x，AB段时间为t1，BC段时间为t2，根据知AB段：，BC段为=则t1：t2=7：3，根据a==知AB段加速度a1=，BC段加速度a2=，则球在AB、BC段的加速度大小之比为9：7；根据=知AC的平均速度===2.1m/s．故答案为：9：7，2.1m/s．25．【解答】解：小球做自由落体运动到矩形孔的上沿的时间s=0.2s；小球做自由落体运动到矩形孔下沿的时间，则小球通过矩形孔的时间△t=t2﹣t1=0.2s，根据等时性知，L的最大值为L m=v0△t=4×0.2m=0.8m．x的最小值x min=v0t1=4×0.2m=0.8mx的最大值x max=v0t2﹣L=4×0.4﹣0.6m=1m．所以0.8m≤x≤1m．故答案为：0.8，0.8m≤x≤1m．26．【解答】解：当B静止在与竖直方向夹角θ=30°方向时，A对B的静电场力为B所受重力的倍，对B受力分析，G、F与T，将F与T合成，则有：解得：AB==h，根据余弦定理，可得，（h）2=h2+BC2﹣2×BC×hcos30°，解得BC=h，或h；当A对B的静场力为B所受重力的0.5倍，B仍能在θ=30°处平衡，根据几何关系可知此时AB与BC互相垂直，由三角形相似可知，随着电量的减小，细绳的拉力不变，库仑力减小．当细绳变为竖直方向时，此时绳子拉力仍小于重力，所以拉力先不变，后增大．故答案为：h或h；先不变，后增大．27．【解答】解：保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将减小；该现象表明，光沿直线转播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物小得多情况下，光才可以看作是沿直线传播的．故答案为：减小；光的波长比障碍物小得多．28．【解答】解：（1）由于“最后得到p和V的乘积逐渐增大”，因此在V﹣﹣图象中，斜率k=PV逐渐增大，斜率变大，故选a．（2）A、注射器有异物不会影响图线的斜率，故A错误．B、连接软管中存在气体可以视为被封闭的气体总体积较大，不会影响斜率，故B错误．C、注射器内气体温度升高，由克拉柏龙方程知=C，当T增大时，PV会增大，故C正确．D、由C分析得，D错误．故选：C．故答案为：a；C29．【解答】解：（1）应用伏安法测电源电动势与内阻实验，电压表应测路端电压，由图a所示电路图可知，导线应接在C点．（2）由图（b）中的直线Ⅰ所示电源U﹣I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是2.8，则电源电动势E=2.8V，电源内阻为：r===2Ω．（3）可以把定值电阻与电源组成的整体作为等效电源，测出等效电源的内阻，然后求出定值电阻阻值，由图（a）所示电路图可知，导线应接在D点，通过电压传感器来测量滑动变阻器的电压，从而算出定值电阻的电压；由（b）中的直线Ⅱ所示可知：k=R+r===5Ω，则定值电阻阻值：R=k﹣r=5﹣2=3Ω；故答案为：（1）C；（2）2.8，2；（3）D，3．30．【解答】解：（1）由T=2π可知，整理得：T2r=4π2，因此横坐标为r2，纵坐标即为T2r；（2）（2）根据T2r=+，可知，与的单位是相同的，因此I C的单位即为kg•m2；图象的斜率k=，由图可知k==3.68；解得：g=（g=10.7m/s2）；由图可知=1.25，则I C=0.17．（3）根据上式可知，质量的测量值偏大，不影响重力加速度的测量值，即为不变；故答案为：（1）T2r；（2）kg•m2；0.17；（3）不变．31．【解答】解：（1）初态压强P1=（76﹣16）cmH g末态时左右水银面的高度差为16﹣2×3cm=10cm末状态压强为：P2=76﹣10cmH g=66cmH g由理想气体状态方程得：故：T1=（2）加注水银后，左右水银面的高度差为：h′=（16+2×2）﹣l由玻意耳定律得，P1V1=P3V3，其中P3=76﹣（20﹣l）解得：l=10cm答：（1）为使左端水银面下降3cm，封闭气体温度应变为350K；（2）需向开口端注入的水银柱长度为10cm．32．【解答】解：（1）设加速度为a′，由匀变速直线运动的公式：，得：解得：（2）设小球不受车厢的作用力，应满足：Nsinθ=maNcosθ=mg解得：a=gtanθ减速时加速度的方向向左，此加速度有斜面的支持力N与左壁支持力共同提供，当a＞gtanθ 时，左壁的支持力等于0，此时小球的受力如图，则：Nsinθ=maNcosθ﹣F=mg解得：F=macotθ﹣mg答：（1）箱子加速阶段的加速度为；（2）若a＞gtanθ，减速阶段球受到箱子左壁的作用力是0，顶部的作用力是macotθ﹣mg．33．【解答】解：（1）设杆长为L，杆受到的重力力矩与球受到的电场力矩平衡，则有：；解得：G=；（2）金属板转过α角后，同样满足力矩平衡，则有：；联立以上两式解得：=；（3）该同学的结论错误的，因为上板接地，当板旋转α角度时，板间电场强度发生变化，电场的零势能面改变了，带电小球所在处相对零势能面的位置也改变了，所以，带电小球的电势能也改变了．设带电小球与零势能间的电势差为U′；金属板转动前：；电势能为：W1=qU=金属板转动后：；电势能为：W2=qU=；答：（1）绝缘杆所受的重力为；（2）两板旋转后板间电压为；（3）该同学的结论错误，电势能为：W1=，与电势能为：W2=．34．【解答】解：（1）棒在GH处时，感应电动势：E=BLv1，电流：I1=，棒受到的安培力：F A=BIL，代入数据解得：F A=8N；（2）设棒移动的距离为a，由几何知识可知，EF间距离为L﹣a，在此过程中，磁通量的变化量：△Φ=B△S=a[（L﹣a）+L）B=由题意可知，回路中感应电流保持不变，则感应电动势不变，感应电动势：E=BLv2，由法拉第电磁感应定律可得：E==，解得：△t=1s；（3）设外力做功为W，克服安培力做功为W A，导体棒在EF处的速度为v3′，由动能定理得：W﹣W A=mv3′2﹣mv32，克服安培力做功：W A=I32R△t′，I3=，△t′=，解得：W A=，由于电流始终不变，则：v3′=v3，则：W=+m（）v32，代入数据得：3v32+4v3﹣7=0，解得：v3=1m/s，（v3=﹣m/s，舍去）；答：（1）若初速度v1=3m/s，求棒在GH处所受的安培力大小为8N．（2）若初速度v2=1.5m/s，求棒向左移动距离2m到达EF所需的时间为1s．（3）在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中，外力做功W=7J，初速度为1m/s．。
高考物理一轮复习 原子结构 氢原子光谱课后练习(新题,
课时训练42 原子结构氢原子光谱一、选择题1.氢原子的部分能级如图，下列关于氢原子的表述正确的是( )A．处于基态时最不稳定B．从不同能级向基态跃迁时辐射的光子频率都一样C．从基态跃迁到n＝2能级需吸收10.2 eV的能量D．跃迁时辐射光子说明了原子核能的存在解析基态是最稳定的状态，所以A错误；辐射光子的频率与轨道的能级差有关，能级差不同，光子的频率就不同，所以B错误；轨道2和基态之间的能级差为13.6－3.4＝10.2(eV)，所以要吸收10.2 eV的能量，所以C对；电子跃迁辐射光子说明原子有能量，核反应中释放的能量才说明原子核能的存在，所以D错误．答案 C2.[2014·锦州模拟]光子的发射和吸收过程是( )A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B．原子不能从低能级向高能级跃迁C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高级能，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值解析由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形式放出能量．光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即hν＝Em－En(m>n)，故选项C、D正确．答案CD3．α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，关于描述α粒子的有关物理量正确的是( )A．动能最小B．电势能最小C．α粒子与金原子组成的系统能量最小D．α粒子所受金原子核的斥力最大解析α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，当α粒子最接近金原子核时，其动能最小，电势能最大；由库仑定律可知随着距离的减小，库仑力逐渐增大，故A、D正确．答案AD4.如图所示为氢原子的能级示意图．现用能量介于10～12.9 eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是( )A．照射光中只有1种频率的光子被吸收B．照射光中有3种频率的光子可能被吸收C．观测到氢原子发射出3种不同波长的光D．观测到氢原子发射出6种不同波长的光解析根据玻尔能级跃迁的知识可知：原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态时则以光子的形式向外释放能量．无论是吸收还是放出能量，这个能量值都不是任意的，而等于原子发生跃迁时这两个能级间的能量差．根据氢原子的能级示意图知E2－E1＝10.2 eV，E3－E1＝12.09 eV，E4－E1＝12.75 eV，E5－E1＝13.06 eV，说明在10～12.9 eV范围内的光子的照射下，能使基态的氢原子跃迁到第2、3、4能级，因此照射光中有3种频率的光子可能被吸收，选项A错误，B正确；观测到氢原子发射出n n－12＝4×4－12＝6种不同波长的光，选项C错误，D正确．答案BD5.氢原子部分能级的示意图如图所示，欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( ) A．用10.2 eV的光子照射B．用11 eV的光子照射C．用14 eV的光子照射D．用10 eV的光子照射解析由氢原子能级图算出只有10.2 eV为第2能级与基态之间的能级差，而大于13.6 eV 的光子能使氢原子电离，选项A、C正确．答案AC6．现有1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1n－1)( ) A．2 200 B．2 000C ．1 200D ．2 400解析 处在量子数n ＝4的激发态的1 200个氢原子分别跃迁到n ＝3、2、1的轨道上的数目均为400个，此时发出1 200个光子，量子数n ＝3的激发态的400个氢原子分别跃迁到n ＝2、1的轨道上的数目均为200个，发出光子数为400个，量子数n ＝2的激发态的600个氢原子跃迁到n ＝1的轨道上的数目为600个，发出光子数为600个，则发出的总光子数为1 200＋400＋600＝2 200(个)，所以选项A 正确．答案 A7．下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )A ．光电效应实验B ．伦琴射线的发现C ．α粒子散射实验D ．氢原子光谱的发现解析 光电效应实验说明光具有粒子性，故A 错误．伦琴射线为电磁波，故B 错误．卢瑟福由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C 正确．氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D 错误．答案 C8．氢原子从能量为Em 的较高激发态跃迁到能量为En 的较低激发态，设真空中的光速为c ，则( )A ．吸收光子的波长为c Em －En hB ．辐射光子的波长为c Em －En hC ．吸收光子的波长为ch Em －EnD ．辐射光子的波长为ch Em －En解析 由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，由关系式hν＝Em －En 得ν＝Em －En h .又有λ＝c ν，故辐射光子的波长为λ＝ch Em －En，选项D 正确．答案 D9．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En ＝E1/n2，其中n ＝2,3，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( )A ．－4hc 3E1B ．－2hc E1C ．－4hc E1D ．－9hc E1解析 处于第一激发态时n ＝2，故其能量E2＝E14，电离时释放的能量ΔE＝0－E2＝－E14，而光子能量ΔE＝hc λ，则解得λ＝－4hc E1，故C 正确，A 、B 、D 均错． 答案 C10．原子从一个能级跃迁到另一个较低能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应．以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为En ＝－A n2，式中n ＝1、2、3……表示不同的能级，A 是正的已知常数．上述俄歇电子的动能是( )A.316AB.716A C.1116A D.516A 解析 由En ＝A n2，知原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时，有E ＝E2－E1，又W 逸＝－E4，由光电效应方程Ekm ＝E －W 逸＝E ＋E4，代入数据：Ekm ＝1116A. 答案 C11.如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62～3.11 eV ，锌板的电子逸出功为 3.34 eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )A ．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B ．用能量为11.0 eV 的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C ．处于n ＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离E ．用波长为60 nm 的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子解析 氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光子能量大于锌板电子的逸出功3.34 eV ，锌板能发生光电效应，选项A 错误；n ＝2能级的轨道能量－3.4 eV ，紫外线的最小能量为3.11 eV ，则该氢原子只能吸收特定波段的紫外线，选项C 错误．答案 BDE二、非选择题12.根据卢瑟福的核式结构模型，画出了核外电子绕核运动时的分立轨道示意图如图所示，已知电子处于最内层轨道时原子能量的绝对值为E ，若该电子吸收波长为λ的光子，则跃迁到最外层轨道，随后又立即辐射出一个光子，从而跃迁到中层轨道，此时原子能量的绝对值为E′，求辐射光子的频率．解析根据能量的转化与守恒定律有－E′＝－E＋h cλ－hν，可得ν＝E′－E＋hcλh.13.[2014·南京模拟]氢原子的能级示意图如图所示，有一群处于n＝4能级的氢原子．如果原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：(1)这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？(2)从能级n＝4向n＝1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？解析(1)共有3种频率的光能够使金属发生光电效应，分别从n＝3能级向n＝1能级、从n＝4能级向n＝1能级和从n＝2能级向n＝1能级跃迁释放的光子使金属产生光电效应．(2)从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出光子的能量ΔE＝E4－E1＝12.75 eV该金属的逸出功W0＝E2－E1＝10.2 eV根据光电效应方程ΔE＝Ek＋W0可知光电子最大初动能Ek＝ΔE－W0＝2.55 eV.答案(1)3条(2)2.55 eV14.如图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．解析(1)氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足hν＝En－E2＝2.55 eV，En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以，n＝4，基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供ΔE＝E4－E1＝12.75 eV.(2)辐射跃迁图如图所示．答案(1)12.75 eV (2)见解析。
大纲地区2014届高三物理复习能力提升第15章原子和原子核(Word版含解析)
考点内容 要求 考纲解读 α粒子散射实验、原子的核式结构 Ⅰ 1.本章考查的重点内容有：(1)原子物理中物理学史、著名实验和重要的物理理论；(2)原子的核式结构、氢原子的跃迁和能级、核反应方程和核能等重点内容． 2．本章知识的特点是“点多面宽”，“考点分散”，因此高考对本考点的考查主要是从对基本概念的理解、辨别方面进行，包括阅读理解部分；题型主要以选择题为主． 3．注意以原子物理为背景的物理综合题，与磁场中带电粒子的运动、动量守恒、能的转化与守恒等知识综合考查的问题；同时，有的试题还以与现代科学技术有着密切联系的近代物理为背景来考查原子物理的重点知识.
氢原子的能级结构、光子的发射和吸收 Ⅱ
氢原子的电子云 Ⅰ 原子核的组成、天然放射现象、α射线、β射线、γ射线、衰变、半衰期 Ⅰ
原子核的人工转变、核反应方程、放射性同位素及其应用 Ⅰ
放射性污染和防护 Ⅰ 核能、质量亏损、爱因斯坦的质能方程 Ⅱ
重核的裂变、链式反应、核反应堆 Ⅰ 轻核的聚变、可控热核反应 Ⅰ
人类对物质结构的认识 Ⅰ 考纲解读1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．
1．[原子核式结构模型的理解]下列说法正确的是 ( ) A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型 B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数粒子发生大角度偏转 C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因 答案 BCD 2．[光谱与光谱分析]对于原子光谱，下列说法正确的是 ( ) A．原子光谱是不连续的 B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的 C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同 D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素 答案 ACD 解析 原子光谱为线状谱，选项A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故选项B错误，选项C正确；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质的组成，选项D正确． 3．[玻尔原子结构模型的理解]根据玻尔理论，下列说法正确的是 ( ) A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波 B．处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量 C．原子内电子的可能轨道是不连续的 D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差 答案 BCD 解析 根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故A错误，B正确．玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，C正确．原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个能级之差，故D正确． 4．[原子核衰变的理解]下列说法正确的是 ( ) A．原子核在衰变时能够放出α射线或β射线 B.232 90Th经过一系列α和β衰变，成为208 82Pb，铅核比钍核少12个中子 C．原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长 D．对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期 答案 A 考点梳理 一、原子的核式结构 1．α粒子散射实验的结果 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数 α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚 图1 至被撞了回来，如图1所示． 2．卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转． 3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10 m. 二、玻尔理论 1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量． 2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) 3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(如图2所示)
2014年高考物理试题和答案 15套
有色皆空2014年高考物理试题答案（全15套）1. 2014年全国高考新课标卷1物理部分 (1)2. 2014年普通高等学校招生全国统一考试（新课标卷Ⅱ） (7)3. 2014年全国全国统一招生考试大纲卷物理部分............................ 错误！未定义书签。
4. 2014北京高考物理卷 (15)5. 2014年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）.................... 错误！未定义书签。
6. 2014年山东高考理综试题物理部分 (22)7. 2014年高考浙江理综卷（物理部分）............................................ 错误！未定义书签。
8. 福建2014年高考理科综合能力测试题.......................................... 错误！未定义书签。
9. 2014年普通高等学校招生全国统一考试（安徽卷） (31)10.2014年普通高等学校招生全国统一考试（四川卷） (33)11.2014年普通高等学校招生全国统一考试（重庆卷） ................... 错误！未定义书签。
12.2014年全国高考物理试题（江苏卷） (42)13.2014年普通高等学校招生全国统一考试（广东卷） (48)14.2014高考物理海南卷 (50)15.2014年全国高考上海卷物理试题 (54)2014年全国高考新课标卷1物理部分参考答案二、选择题：本题共8小题，每小题6分。
在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。
全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
14.D 15.B 16.D 17.A 18.C19.BD 20.AC 21.AD有色皆空第Ⅱ卷三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。
第22题～第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。
高考物理一轮复习选择题专练：专题15.2 原子结构(含答案).docx
专题15.2 原子结构一、单选题1．下列关于物理学史说法正确的是（ ）A ．玻尔指出光波是一种概率波B ．玛丽·居里发现了光电效应C ．普朗克最早把能量子引入物理学D ．卢瑟福提出阴极射线就是电子流 2．卢瑟福预言原子核内除质子外还有中子的事实依据是（ ）A ．电子数与质子数相等B ．绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比C ．原子核的核电荷数等于质子数D ．质子和中子的质量几乎相等3．关于近代物理学史的相关知识，下列说法正确的是（ ）A ．卢瑟福提出原子的核式结构模型，并发现了质子和中子B ．汤姆孙研究β衰变时发现了电子，说明电子是原子核的重要组成部分C ．玻尔借鉴普朗克的能量子假说提出光子说，成功解释了氢原子光谱是分立的线状光谱D ．研究发现原子序数大于83的元素都具有天然放射性4．下列关于氢原子的光谱和能级跃迁说法正确的是（ ）A ．氢原子的光谱是连续谱B ．氢原子的光谱可能与氧原子的光谱完全相同C ．氢原子可以自发地从2n =能级向5n =能级跃迁D ．大量处于3n =能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种不同频率的光子 5．普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次重大突破，爱因斯坦因此也将能量子假设进行了推广．到了20世纪，量子力学发挥了重大作用，引领我们进入了丰富多彩的现代生活．以下表述正确的是（ ）A ．生活中并不是所有物体都在热辐射B ．普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的C ．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量可以是连续的D ．原子的能量是量子化的，当原子处于能量最高状态时是最稳定的6．如图所示是氢原子的能级图，现有一群处于3n =的氢原子，能自发地辐射出三种不同频率的光，则辐射的光子能量最大为（ ）A．13.6eV B．12.09eV C．10.2eV D．3.4eV7．物理学自牛顿的三大定律以来，经历了几百年的发展，人类在物理理论上取得了空前的成就。
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2014届高考物理领航规范训练：15-2原子结构、氢原子光谱
1．(2011·高考天津卷)下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )
A．光电效应实验B．伦琴射线的发现
C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现
解析：光电效应实验说明光的粒子性，伦琴射线的发现说明X射线是一种比光波波长更短的电磁波，氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出．故C正确．
答案：C
2．关于巴耳末公式1
λ＝R⎝
⎛
⎭⎪
⎫
1
22
－
1
n2的理解，下列说法正确的是( )
A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出
B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱
C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱
D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子光谱的分析
解析：巴耳末公式是经验公式，只适用于氢原子光谱，公式中n只能取n≥3的整数，故C正确．
答案：C
3．(2012·高考北京卷)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子( ) A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少
解析：根据玻尔原子理论知，氢原子从高能级n＝3向低能级n＝2跃迁时，将以光子形式放出能量，放出光子后原子能量减少，故B选项正确．
答案：B
4．(2012·高考江苏卷)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长
的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )
解析：由h ν＝h c
λ＝E 初－E 末可知该原子跃迁前后的能级差越大，对应光线的能量越大，
波长越短．由图知a 对应光子能量最大，波长最短，c 次之，而b 对应光子能量最小，波长最长，故C 正确． 答案：C
5．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确
的是( )
A ．氢原子的能量增加
B ．氢原子的能量减少
C ．氢原子要吸收一定频率的光子
D ．氢原子要放出一定频率的光子
解析：氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项B 、D 正确． 答案：BD
6．(2011·高考大纲全国卷)已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝E 1/n 2
，其中n ＝
2,3，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( ) A ．－4hc
3E 1
B ．－2hc E 1
C ．－4hc
E 1
D ．－9hc
E 1
解析：依题意可知第一激发态能量为E 2＝E 1
22，要将其电离，需要的能量至少为ΔE ＝0
－E 2＝h ν，根据波长、频率与波速的关系c ＝νλ，联立解得最大波长λ＝－4hc
E 1
，C
正确． 答案：C
7．(2012·高考四川卷)如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢
原
子( )
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 ．从n ＝5能级跃迁到n ＝1能级比从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级辐射出电磁波的速度大
C ．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D ．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量 解析：光子能量
E ＝h ν＝hc
λ
，而E 4－3<E 3－2，故λ
4－3
>λ
3－2
，A 项正确．由于光波的波速
由介质和频率共同决定，且在真空中传播时与频率无关，故B 错．电子在核外不同能级出现的概率是不同的，故C 错．能级跃迁是核外电子在不同轨道间的跃迁，与原子核无关，故D 错误． 答案：A 8．用频率为ν0
的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别
为
ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( ) A ．ν0＜ν1
B ．ν3＝ν2＋ν1
C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3
D.
1ν1＝1ν2＋1ν3
解析：大量氢原子发生跃迁时只有三个频率的光谱，这说明氢原子受激发跃迁到n ＝3的激发态，然后从n ＝3能级向低能级跃迁，产生三个频率的光谱，根据能量守恒规律有：h ν0＝h ν3＝h ν2＋h ν1，解得：ν0＝ν3＝ν2＋ν1，故选项B 正确． 答案：B
9．如图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频率的光．关于这些光，下列说法正确的是( )
A ．最容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的
B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的
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能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
解析：最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波，h ν＝h
c
λ
＝E n
－E m ，对应跃迁中能级差最小的应为n ＝4能级到n ＝3能级，故A 、B 错误．由C 2
n 可知n ＝4能级上的氢原子共可辐射出C 2
4＝6种不同频率的光，故C 错误．根据h ν＝E 2－E 1及发生光电效应的条件h ν≥W 0可知D 正确． 答案：D
10．(2011·高考江苏卷)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量
________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1＜0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)．
解析：电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定理有，hν＋E1
＝1
2
mv2，所以电离后电子速度为
2hν＋E1
m
.
答案：越大2hν＋E1
m
11．如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射
出能量为2.55 eV的光子．问：
(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它
辐射上述能量的光子？
(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．
解析：(1)氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射
光子的频率应满足：
hν＝E n－E2＝2.55 eV
E n＝hν＋E2＝－0.85 eV
所以，n＝4
基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供的能量为
ΔE＝E4－E1＝12.75 eV
(2)辐射跃迁图如答案图所示．
答案：(1)12.75 eV
(2)
12．在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e＝1.60×10－19C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r1＝0.53×10－10 m，r
2＝4
r1，据此求：
(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV 为单位)．
(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV 的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k ＝9.0×109
N·m 2
/C 2
)
解析：(1)电子所受静电力提供向心力k e 2r 2＝mv 2
r
故E k ＝12mv 2＝ke
2
2r
E k1＝9.0×109
× 1.60×10
－19
2
2×0.53×10
－10
J ＝13.6 eV
E k2＝14
E k1＝3.4 eV.
(2)根据能量守恒，ΔE p ＝ΔE ＋(E k1－E k2) 故ΔE p ＝20.4 eV.
答案：(1)13.6 eV 3.4 eV (2)20.4 eV。