高考物理总复习(教科版)试题：第十二章 原子与原子核 Word版含解析
(课标通用版)2020版高考物理总复习第十二章02第2讲原子结构与原子核精练(含解析)
第2讲原子结构与原子核A组基础过关1.处于n=3的能级的大量氢原子向低能级跃迁时,辐射光的频率有( )A.1种B.2种C.3种D.4种答案 C 处于能级为n的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为 ,所以处于n=3能级的大量氢原子向低能级跃迁,辐射光的频率有 =3种,故C项正确。
2.在核反应方程He N O+X中,X表示的是( )A.质子B.中子C.电子D.α粒子答案 A 本题考查核反应方程。
由核反应中质量数和电荷数均守恒,可判断X为质子H,故选项A正确。
3.(多选)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则( )A.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的B.6种光子中有2种属于巴耳末系C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应答案BC 氢原子在跃迁的过程中释放光子的能量等于两能级之差,故从n=4跃迁到n=3时释放光子的能量最小,频率最小,波长最长,所以A错误;由题意知6种光子中有2种属于巴耳末系,它们分别是从n=4跃迁到n=2和从n=3跃迁到n=2时释放的光子,故B正确;E4=-0.85eV,故n=4能级的电离能等于0.85eV,所以C正确;由题图知,从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子的能量小于n=2能级跃迁到基态释放的光子的能量,所以D错误。
4.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2,已知普朗克常量为h。
若氢原子从能级k跃迁到能级m,则( )A.吸收光子的能量为hν1+hν2B.辐射光子的能量为hν1+hν2C.吸收光子的能量为hν2-hν1D.辐射光子的能量为hν2-hν1答案 D 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光,说明能级m高于能级n,而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光,说明能级k也比能级n高,而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1,所以hν2>hν1,因此能级k比能级m高,所以若氢原子从能级k跃迁到能级m,应辐射光子,且光子能量应为hν2-hν1,选项D正确。
2019年高考物理总复习(教科版)试题：第十二章 原子与原子核 第2课时 原子结构与原子核 含解析
第2课时原子结构与原子核1、(2018·贵州安顺模拟)根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型、如图表示了原子核式结构模型的α粒子散射图景、图中实线表示α粒子的运动轨迹、其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近),下列判断正确的是( B )A、α粒子的动能先增大后减小B、α粒子的电势能先增大后减小C、α粒子的加速度先变小后变大D、电场力对α粒子先做正功后做负功【解析】：α粒子受到斥力作用,根据电场力做功特点可知从a运动到b过程中电场力做负功,电势能增加,动能减小,从b运动到c过程中,电场力做正功,电势能减小,动能增加,A,D错误,B正确;根据点电荷周围电场可知,距离原子核近的地方电场强度大,故越靠近原子核加速度越大,因此α粒子加速度先增大后减小,故C错误、2、(2018·上海闵行区模拟)在分析α粒子散射实验现象时,不考虑电子对α粒子运动轨迹的影响,这是因为α粒子与电子( C )A、不会相遇B、不发生相互作用C、发生的相互作用可以忽略D、发生的相互作用可以相互抵消【解析】：卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时,认为电子不会对α粒子偏转产生影响,其主要原因是电子的质量很小,α粒子与电子发生的相互作用可以忽略,就算碰到,也不会引起明显的偏转,故C正确,A,B,D错误、3、(2018·湖南常德模拟)(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是( BCD )A、氢原子的发射光谱是连续谱B、氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C、氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D、巴尔末公式反映了氢原子辐射光子频率的分立特性【解析】：由于氢原子发射的光子的能量E=E n-E m,所以发射的光子的能量值E是不连续的,只能是一些特定频率的谱线,故A错误,B正确;由于氢原子的轨道是不连续的,故氢原子的能级是不连续的即是分立的,故C正确;由于跃迁时吸收或发射的光子的能量是两个能级的能量差,所以氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关,巴尔末公式反映了氢原子辐射光子频率的分立特性;故D正确、4、(2018·河南安阳模拟)一群处于基态的氢原子吸收某种光子后,向外辐射了a,b,c三种光,其波长分别为λa,λb,λc,且λa>λb>λc,三种光子的能量分别为E a,E b,E c,若a光恰能使某金属产生光电效应,则( D )A、被氢原子吸收的光子的能量为B、E a=E b+E cCD、b光一定能使该金属发生光电效应【解析】：根据能级间跃迁辐射或吸收的光子的能量等于两能级间的能级差,且λa>λb>λc,知E c=E a+E b,氢原子吸收的光子的能量为A,B错误;根据光子能量与波长的关系有=h故C错误;b光的光子能量大于a光的光子能量,a光恰好能使某金属发生光电效应,则b光一定能使该金属发生光电效应、故D正确、5、(2018·河北保定模拟)氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则( C )A、氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B、大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时能够辐射出6种频率的光子C、a光子能量比b光子的能量大D、氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离【解析】：因为γ射线是原子核变化时辐射的,因此氢原子从高能级向低能级跃迁时,不会辐射γ射线,故A错误;大量的氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时释放3种频率的光子,故B错误;从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量,则a光子能量比b光子的能量大,故C正确;氢原子在n=2能级时,吸收的能量需大于等于3、4 eV,才能发生电离,故D错误、6、(2018·湖北宜昌质检)关于天然放射现象,下列说法正确的是( B )A、放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B、放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线C、当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生β衰变D、放射性物质放出的射线中,α粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强【解析】：放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间,故A错误;放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线,故B正确;β衰变的实质是核内的中子可以转化成质子和电子,产生的电子从核内发射出来,这就是β衰变,当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时将向低能级跃迁,不是发生衰变,故C错误;α粒子动能很大,但是贯穿物质的本领很弱,故D错误、7、(2018·沈阳模拟)(多选)正电子发射机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭,转化为一对γ光子而被探测器探测到后,经计算机处理即产生清晰的图像、根据PET的原理、下列说法正确的是( AD )AB、在PET的主要用途是正常参与代谢C、在PET注入人体参与代谢化合后半衰期会发生变化D作为“示踪原子”是因为其半衰期短,对人体影响较小【解析】在人体内衰变的方程是故A正确;在PET中的主要用途是作为示踪原子,故B错误;半衰期的大小与元素所处的物理环境和化学状态无关,可知注入人体参与代谢化合后半衰期不变,故C错误;作为“示踪原子”是因为其半衰期短,对人体影响较小,故D正确、8、(2018·南通模拟)下列说法中正确的是( A )A、β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子,同时释放出一个电子B衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的比结合能一定小于铀核的比结合能C、实验表明,只要照射光的强度足够大,就一定能发生光电效应D、放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关【解析】：β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子,同时释放出一个电子,故A正确;衰变的过程中会释放能量,所以衰变产物的比结合能一定大于铀核的比结合能,故B错误;根据光电效应方程可知,发生光电效应的条件与光的频率有关,与光的强度无关,故C错误;放射性元素的半衰期是由放射性元素本身决定的,与原子所处的化学状态和外部条件无关,故D错误、9、(2018·安徽宿州模拟)铀核经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核关于该过程,下列说法中正确的是( B )A、m=5,n=4B的比结合能小C的结合能D衰变过程的半衰期与温度和压强有关【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒,有235=207+4m,92=82+2m-n,解得m=7,n=4,故A错误;比结合能越大,原子核结合得越牢固,原子核越稳定,所以铀核的比结合能比铅核的比结合能小,故B正确;铀核根据爱因斯坦质能方程知,有质量亏损,释放能量,则衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能,故C错误;放射性元素的半衰期与温度、压强无关,故D错误、10·宁波质检)放出α粒子后变成钋核α粒子动能为Eα、若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为( C )A B、0C D【解析】：设α粒子的质量为m1,反冲核的质量为m2,反冲核的速度大小为v′、根据动量守恒定律可得,m1v=m2v′,则α粒子动能为Eα2,反冲核的动能E′2v′2,则E′=Eα,释放的总动能为Eα+αα,根据能量守恒知,释放的核能E=α,根据爱因斯坦质能方程E=Δmc2得,Δ正确、11、(2018·辽宁营口模拟)一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,X+则下列叙述正确的是( A )A、X原子核中含有54个质子B、X原子核中含有141个核子C、因为裂变时释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D、因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少【解析】：设X的原子核中含有x个质子,质量数为y,根据电荷数和质量数守恒有,92=x+38,235+1=y+94+2,解得,x=54,y=140,故质子数为54个,而核子数为140个,故A正确,B错误;因为裂变时出现质量亏损,从而释放出能量,所以裂变后的总质量减少,但总的质量数是不变的,故C,D错误、12·上饶一模)在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素,如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡,氡会发生放射性衰变,放出α,β,γ射线,已知氡的半衰期为3、8天,则下列说法正确的是( C )A、发生α衰变时,生成的核与原来的核相比,中子数少4B、发生β衰变时,释放出电子,说明原子核内有电子存在C、γ射线一般伴随着α或β射线产生,其中γ射线的穿透能力最强,电离能力却最弱D、若只有4个氡核,经7、6天一定只剩下1个氡核【解析】：根据质量数和电荷数守恒可知,发生α衰变放出导致质子数减少2,质量数减少4,故中子数减少2,故A错误;发生β衰变的过程是一个中子变为质子同时放出一个电子,并非原子核内有电子存在,故B错误;根据α,β,γ三种射线特点可知,γ射线穿透能力最强,电离能力最弱,α射线电离能力最强,穿透能力最弱,故C正确;半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律,对于少量原子核是无意义的,故D错误、13、(2018·龙岩模拟)日本9、0级大地震导致福岛核电站发生核泄漏事故,引起周边国家的关注和恐慌、核反应会产生许多放射性的副产品如碘131和铯137,由于发生核泄漏,许多国家都已检测出这两种元素、有关核反应及其产物,以下说法正确的是( D )A、日本福岛核电站是采用可控聚变反应技术,将产生的核能转化为电能BC、已知铯137的半衰期为30年,现有100个原子核铯137经过60年将剩下25个D、若核反应中质量亏损了Δm,则将释放Δmc2的核能、【解析】：日本福岛核电站是采用可控裂变反应技术,故A错误;核反应方程要满足质量数和电荷数守恒,故该反应产生2个中子,故B错误;半衰期是对大量放射性元素的统计规律,对个别少量原子核是无意义的,故C错误;根据质能方程可知,若核反应中质量亏损了Δm,则将释放E=Δmc2的核能,故D正确、14·武汉模拟)(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡和氪,同时放出3个中子,已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示,下列说法正确的是( AD )A、核反应方程中,X粒子是中子B、核反应方程中,X粒子是质子U和核的比结合能最大,它最稳定U和核的核子数最多,它的结合能最大【解析】：根据核反应方程结合质量数和电荷数守恒可知,X粒子是中子,故A正确,B错误;根据比结合能的曲线可知,在附近原子核的比结合能最大,然后随核子数的增大,比结合能减小,和相比核的比结合能最大,它最稳定,故C错误;由于在核反应的过程中释放核能,核的核子数最多,它的结合能最大,故D正确、15·山东烟台模拟)某实验室工作人员,用初速度v0=0、09c(c为真空中的光速)的α、若某次碰撞可看做对心正碰,碰后新核与质子同方向运动,垂直磁场方向射入磁场,通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶20,已知质子质量为m,则( B )AB、质子的速度v约为0、19cC、若用两个上述质子发生对心弹性碰撞,则每个质子的动量变化量是0、19mcD、若用两个上述质子发生对心弹性碰撞,则每个质子的动量变化量方向与末动量方向相反【解析】：由题意可知,He故A错误;设α粒子、新核的质量分别为4m,17m,质子的速度为v,由题意可知,选取α粒子运动的方向为正方向,由动量守恒定律得,4mv0+mv,解得,v≈0、19c,故B正确;两质子质量相等且发生对心弹性碰撞,则碰撞后两质子交换速度、对某一质子,选其末动量方向为正方向,则p2=mv,p1=-mv,又Δp=p2-p1,故解出Δp=0、38mc,方向与末动量方向一致,故C,D错误、16·潍坊期中)核发生α衰变生成放出α粒子的运动速度为v0、已知一个核子的质量为m0,真空中的光速为c、设衰变过程中放出的能量全部转化成动能、求：(1)写出衰变方程;(2核的运动速度;(3)衰变过程中的质量亏损、【解析】：(1)根据质量数守恒与电荷数守恒,写出该衰变方程为、(2)设镭核的反冲速度大小为v,选取α粒子运动的方向为正方向、由动量守恒定律得0=mv0+Mv,所以0,负号表示速度的方向与α粒子运动的方向相反、(3)由质能方程ΔE=Δmc2得,Δ2联立得答案：(1Th方向与α粒子运动的方向相反。
2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：第十二章第二讲原子结构原子核含答案
(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 能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径 1
①氢原子的能级公式： En＝ n2E1(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： rn＝n2r 1(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. 二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素 1．原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系 ①核电荷数 (Z)＝质子数＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数 (A)＝核子数＝质子数＋中子数．
有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫作线状谱．
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫作连续谱．
(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 量， R＝1.10×107 m－1，n 为量子数．
1 11 λ＝ R 22－n2 ，(n＝ 3,4,5，… )，R 是里德伯常
A
(3)X 元素的原子核的符号为 ZX ，其中 A 表示质量数， Z 表示核电荷数． 2．天然放射现象 (1)天然放射现象 元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结 构． (2)放射性和放射性元素 物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素． (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是 α射线、 β射线、 γ射线． (4)放射性同位素的应用与防护 ①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同． ②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． ③防护：防止放射性对人体组织的伤害． 3．原子核的衰变
高考物理备考 系统复习课件 章末总结 第十二章 原子与原子核
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光的波粒二象性、物质波
原原 子 与波粒二象性光电效应爱实 光因电验斯效装坦应置光规电律效极 逸应限 出方频 功程率 、、 光最 电大 流初 强动 度能
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例1 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰
变，放射出的α粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.用m、q
分别表示α粒子的质量和电荷量．
(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方
MeV，所以C、D
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正确．
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1 光电效应和波粒二象性
1．[考法：光电效应综合](2018年新课标Ⅱ卷)用波长为300 nm的光照射锌板，
电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J．已知普朗克常量为6.63×10－34
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2．[考法：光电效应方程](多选)(2017年新课标Ⅲ卷)在光电效应实验中，分别用
频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和
Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是( )
高考物理总复习第十二单元波粒二象性原子结构与原子核课时2原子结构原子核教师用书(含解析)新人教版
1.原子的核式结构模型(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)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的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。
(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子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。
2.氢原子的能级结构(1)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=6.626×10-34J·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。
(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。
3.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。
(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。
(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。
同位素在元素周期表中的位置相同。
4.天然放射现象(1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现。
天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。
(2)三种射线放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。
其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。
(3)半衰期①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。
(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。
高考物理一轮复习 第十二章 近代物理 2 第二节 原子结构与原子核课后达标(含解析)-人教版高三全册
第二节 原子结构与原子核(建议用时：40分钟)一、单项选择题1．在同位素氢、氘、氚的核内具有一样的( )A ．核子数B ．电子数C ．中子数D ．质子数解析：选D.同位素是指在原子核中的质子数一样而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有一样的质子数，D 项正确．2．(2018·高考海南卷)234 90Th 的半衰期为24天.4 g 23490Th 经过72天还剩下( )A ．0B ．0.5 gC ．1 gD ．1.5 g 解析：选B.m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ＝4×⎝ ⎛⎭⎪⎫127224g ＝0.5 g ，B 正确． 3．以下关于玻尔原子理论的说法正确的答案是( )A ．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径是任意的B ．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C ．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D ．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收 解析：选D.氢原子的轨道是不连续的，A 错误；电子在绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有跃迁时才会产生电磁辐射，B 错误；氢原子在不同的轨道上的能级E n ＝1n 2E 1，电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要吸收光子，C 错误；氢原子辐射的光子的能量E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝hν，不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，D 正确．4．如下有关氢原子光谱的说法正确的答案是( )A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C ．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关解析：选B.由于氢原子发射的光子的能量E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m 2E 1，所以发射的光子的能量值E 是不连续的，只能是一些特定频率的谱线，A 错误，B 正确；由于氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔原子理论知氢原子的能级也是不连续的，即是分立的，C 错误；当氢原子从较高轨道第n 能级跃迁到较低轨道第m 能级时，发射的光子的能量为E ＝E n －E m ＝hν，显然n 、m 的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，D 错误．5．(2020·某某理工大附中期中)如下列图为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．如下说法正确的答案是( )A ．在图中的A 、B 两位置分别进展观察，一样时间内观察到屏上的闪光次数一样多B ．在图中的B 位置进展观察，屏上观察不到任何闪光C ．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果根本相似D ．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹解析：选C.放在A 位置时，一样时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线根本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A 错误；放在B 位置时，一样时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B 错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果根本相似，故C 正确；α粒子发生散射的主要原因是α粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D 错误．6．(2020·河北衡水统测)一放射性原子核X 静止在与纸面垂直的匀强磁场中，衰变后产生的原子核Y 与粒子的运动轨迹如图，如此( )A ．此次衰变可能为β衰变B ．Y 的质子数比X 的质子数小4C ．Y 的中子数比X 的中子数小4D ．轨迹2为Y 的运动轨迹解析：选D.衰变瞬间粒子和原子核Y 速度方向相反，根据轨迹图可知，两者在切点处受到的洛伦兹力方向相反，而两者处于同一磁场中，根据左手定如此可判断出两者带同种电荷，即X 发生的是α衰变，A 错误；Y 的质子比X 的质子数小2，Y 的中子数比X 的中子数小2，B 、C 错误；衰变过程遵循动量守恒定律，可得粒子和Y 的动量大小相等、方向相反，结合qvB ＝m v 2r可得电荷量越大，运动半径越小，故轨迹2为Y 的运动轨迹，D 正确．7．碘131的半衰期约为8天，假设某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A.m 4B.m 8C.m 16D.m32 解析：选C.经过n 个半衰期剩余碘131的含量m ′＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n .因32天为碘131的4个半衰期，故剩余碘131的含量：m ′＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫124＝m 16，C 正确． 8．大科学工程“人造太阳〞主要是将氘核聚变反响释放的能量用来发电．氘核聚变反响方程是：21H ＋21H →32He ＋10n.21H 的质量为2.013 6 u, 32He 的质量为3.015 0 u ，10n 的质量为1.008 7 u ，1 u ＝931 MeV/c 2.氘核聚变反响中释放的核能约为( )A ．3.7 MeVB ．3.3 MeVC ．2.7 MeVD ．0.93 MeV 解析：选B.氘核聚变反响的质量亏损为Δm ＝2×2.013 6 u －(3.015 0 u ＋1.008 7 u)＝0.003 5 u ，释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝0.003 5×931 MeV/c 2×c 2≈3.3 MeV ，B 正确．9.如下列图为氢原子的能级图，图中a 、b 、c 、d 对应氢原子的四次跃迁，可见光光子的能量范围为1.61～3.10 eV ，关于四次跃迁，如下说法正确的答案是( )A ．经历a 跃迁，氢原子吸收的光子能量为0.66 eVB ．经历b 跃迁，氢原子的轨道半径增大，原子核外电子的动能增大C ．经历c 跃迁，氢原子放出的光子是可见光光子D ．经历d 跃迁后，再用可见光照射跃迁后的氢原子，可使氢原子发生电离解析：选D.经历a 跃迁，氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的光子的能量为0.66 eV ，A 错误；经历b 跃迁，氢原子吸收能量，轨道半径增大，但核外电子的动能会减小，B 错误；经历c 跃迁，氢原子辐射出的光子的能量为0.97 eV ，如此该光子不是可见光光子，C 错误；经历d 跃迁后，跃迁后的氢原子的电离能为1.51 eV ，因此用可见光光子照射可使其电离，D 正确．二、多项选择题10．(2020·山东济宁育才中学模拟)两个氘核以相等的动能E k 对心碰撞发生核聚变，核反响方程为21H ＋21H →32He ＋10n ，其中氘核的质量为m 1，氦核的质量为m 2，中子的质量为m 3.假设核反响释放的核能E 全部转化为动能，如下说法正确的答案是( )A ．核反响后氮核与中子的动量一样B ．该核反响释放的能量为E ＝(2m 1－m 2－m 3)c 2C ．核反响后氮核的动能为E ＋2E k4D ．核反响后中子的动能为E ＋E k4解析：选BC.核反响前后两氘核动量和为零，因而反响后氦核与中子的动量等大反向，故A 错误；该核反响前后释放的能量ΔE ＝(2m 1－m 2－m 3)c 2，故B 正确；由能量守恒可得：核反响后的总能量为E ＋2E k ，由动能与动量的关系E k ＝p 22m，且m He ＝3m n 可知，核反响后氦核的动能为E ＋2E k4，核反响后中子的动能为3〔E ＋2E k 〕4，故C 正确，D 错误． 11．(2019·高考某某卷)我国核聚变反响研究大科学装置“人造太阳〞2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到 1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术根底．如下关于聚变的说法正确的答案是( )A ．核聚变比核裂变更为安全、清洁B ．任何两个原子核都可以发生聚变C ．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D ．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加解析：选AD.与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A 正确；自然界中最容易实现的聚变反响是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生核聚变，B 错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能量，根据E ＝mc 2可知，聚变反响中存在质量亏损，如此总质量较聚变前减少，C 错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减少，所以核子的比结合能增加，D 正确．12．一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0×107 m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si ，如下说法正确的答案是( )A ．核反响方程为p ＋2713Al →2814SiB ．核反响过程中系统动量守恒C ．核反响过程中系统能量不守恒D ．核反响前后核子数相等，所以生成物的质量等于反响物的质量之和解析：选AB.核反响方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B正确；题述核反响过程属于“二合一〞形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C错误；核反响过程释放能量，存在质量亏损现象，D错误．13.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如下列图的关系．如下关于原子结构和核反响的说法正确的答案是( )A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，假设增加γ射线强度，如此逸出光电子的最大初动能增大D．在核反响堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反响速度解析：选BD.原子核D、E聚变成原子核F，放出能量，A错误；A裂变成B、C，放出能量，B正确；增参加射光强度，光电子的最大初动能不变，C错误；镉棒能吸收中子，可控制核反响速度，D正确．14.氢原子的能级图如下列图，现有大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，如下说法正确的答案是( )A．这些氢原子可能发出6种不同频率的光B．钾的逸出功为2.22 eV，如此氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子可以从金属钾的外表打出光电子C．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的光子能量最小D．氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，氢原子能量减小，电子的动能增加解析：选AD.大量的氢原子处于n＝4的激发态，可能发出光的频率的种数n＝C24＝6，故A正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，释放的光子能量为1.89 eV，小于钾的逸出功2.22 eV，故不能产生光电效应，故B错误；由题图可知，氢原子由n＝2能级跃迁到n ＝1能级释放的光子能量不是最小的，光的频率不是最小的，故C错误；氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，放出能量，故氢原子能量减小，同时电子向原子核靠近，库仑引力做正功，故电子动能增加，故D正确．三、非选择题15．在如下描述核过程的方程中，属于α衰变的是_________，属于β衰变的是_________，属于核裂变的是________，属于核聚变的是________．(填正确答案标号)A.14 6C →14 7N ＋ 0－1 eB.3215P →3216S ＋ 0－1 eC.238 92U →234 90Th ＋42HeD.14 7N ＋42He →17 8O ＋11HE.23592U ＋10n →14054Xe ＋9438Sr ＋210nF.31H ＋21H →42He ＋10n解析：一个原子核自发地放出一个α粒子，生成一个新核的过程是α衰变，因此C 项是α衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此E 项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过程是轻核的聚变，因此F 项是轻核的聚变；另外，A 、B 项是β衰变，D 项是原子核的人工转变．答案：C AB E F16．(2019·高考江苏卷)(1)100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α粒子轰击6028Ni 核也打出了质子：42He ＋6028Ni →6229Cu ＋11H ＋X ，该反响中的X 是________(选填“电子〞“正电子〞或“中子〞)．此后，对原子核反响的持续研究为核能利用提供了可能．目前人类获得核能的主要方式是________(选填“核衰变〞“核裂变〞或“核聚变〞)．(2)在“焊接〞视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7 m ，每个激光脉冲的能量E ＝1.5×10－2 J ．求每个脉冲中的光子数目．(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s ，光速c ＝3×108 m/s.计算结果保存1位有效数字)解析：(1)根据核反响方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可得X 的质量数为1，电荷数为0，所以X 是中子．目前人类获得核能的主要方式是核裂变．(2)光子能量ε＝hc λ，光子数目n ＝E ε，代入数据得n ＝5×1016.答案：(1)中子 核裂变 (2)5×1016。
高考物理总复习12.2原子结构与原子核针对训练(含解析)新人教版
12.2 原子构造与原子核1.（ 2019 年舟山质检）处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这类辐射叫作受激辐射. 原子发生受激辐射时，发出的光子频次、发射方向等，都跟入射光子完整同样，这样使光得到增强，这就是激光产生的机理. 那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E、电势能 E p、电子动能E k的变化状况是（）A. E p增大、E k减小、E减小B. E p减小、E k增大、E减小C. E p增大、E k增大、E增大D. E p减小、E k增大、E不变qe 分析：发生受激辐射时，向外辐射能量，知原子总能量减小，轨道半径减小，依据k r2 v2＝mr 知，电子的动能增大，因为能量减小，则电势能减小，故A、 C、D 错误，B正确 .答案： B2. （多项选择）如图 12－ 2－ 7 所示是氢原子的能级图，大批处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共能够辐射出 6 种不一样频次的光子，此中巴耳末系是指氢原子由高能级向＝2 能级跃迁时开释的光子，则（）nA.6B.6图 12－2－7种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的种光子中有 2 种属于巴耳末系迁到C. 使n＝ 4 能级的氢原子电离起码要0.85 eV 的能量D. 若从n＝ 2 能级跃迁到基态开释的光子能使某金属板发生光电效应，n＝2能级开释的光子也必定能使该金属板发生光电效应则从n＝3能级跃分析：依据跃迁假说，在跃迁的过程中开释光子的能量等于两能级之差，故从n＝4跃迁到 n＝3时开释光子的能量最小，频次最小，波长最长，因此 A 错误；由题意知 6 种光子中有 2 种属于巴耳末系，它们分别是从n＝4跃迁到 n＝2和从 n＝3跃迁到 n＝2时开释的光子，因此 B 正确；E4＝－ 0.85 eV ，故n＝ 4 能级的电离能等于0.85 eV ，因此 C 正确；由题图知，从 n＝3能级跃迁到n＝2能级开释的光子的能量小于n＝2能级跃迁到基态开释的光子的能量，因此D错误.答案： BC3.（ 2019 年东北三校一联）（多项选择）如图 12－2－ 8 所示，氢原子可在以下各能级间发生跃迁，设从n＝4到 n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ 1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ 2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ 3，则以下关系式中正确的是（）图 12－2－8 A. λ <λ3B. λ 3<λ21C. λ 3>λ2D.1＝1＋1λ 3λ 1 λ 2分析：已知从 n ＝4 到 n ＝ 1 能级辐射的电磁波的波长为λ ，从 n ＝ 4 到 n ＝ 2 能级辐射1的电磁波的波长为 λ 2，从 n ＝ 2 到 ＝ 1 能级辐射的电磁波的波长为λ 3，则 λ1、 λ 2、 λ 3nc c c1 11 1，λ3<λ 2，又 h cc ＋ h c 1 的关系为 h >h>h ，即 > ，λ1<λ 3， > ＝ h，即λ1 λ 3 λ2 λ1 λ 3λ3 λ 2λ 1λ 3λ 2λ 1＝ 11 1 ＝ 1 1＋ ，则 λ － ，即正确选项为 A 、 B.λ 3 λ 2 3 λ 1λ 2答案： AB4.（ 2018 年高考·课标全国卷Ⅲ） 1934 年，约里奥·居里夫妻用 α 粒子轰击铝核2713Al ， 产生了第一个人工放射性同位素27）X ： α ＋13Al → n ＋ X.X 的原子序数和质量数分别为（A.15 和 28B.15 和 30C.16 和 30D.17 和 31分析：据 α 粒子和中子的质量数和电荷数写出核反响方程： 4271A2He ＋ 13Al → 0n ＋Z X ，联合质量数守恒和电荷数守恒得， A ＝ 4 ＋ 27－ 1＝ 30，Z ＝ 2＋ 13－ 0 ＝ 15，原子序数等于核电荷数，故 B 正确.答案： B5. （多项选择） 14C 发生放射性衰变为为14N ，半衰期约 5 700 年 . 已知植物存活时期，其体内14C 与 12 C 的比率不变；生命活动结束后，14C 的比率连续减小 . 现经过丈量得悉，某古木样品中 14C 的比率正好是现代植物所制样品的二分之一 . 以下说法正确的选项是（ ）A. 该古木的年月距今约 5 700 年B. 12C 、 13C 、 14C 拥有同样的中子数C. 14C 衰变为 14N 的过程中放出 β 射线D. 增添样品丈量环境的压强将加快 14C 的衰变分析：古木样品中 14 C 的比率是现代植物所制样品的二分之一，依据半衰期的定义知该古木的年月距今约 5 700 年，选项 A 正确；同位素拥有同样的质子数，不一样的中子数，选项B 错误； 14C 的衰变方程为 14 14 N ＋ 0 e ，因此此衰变过程放出 β 射线，选项 C 正确；放射性6 C →7 －1元素的半衰期与核内部自己要素相关，与原子所处的化学状态和外面条件没关，选项 D 错误.答案： AC2322086. （多项选择） 90 Th （钍）经过一系列 α 衰变和 β 衰变，变为 82 Pb （铅） . 以下说法中正确的是（ ）A. 铅核比钍核少 8 个质子B. 铅核比钍核少 16 此中子C. 共经过 4 次 α 衰变和 6 次 β 衰变D. 共经过 6 次 α 衰变和 4 次 β 衰变分析：设 α 衰变次数为 x ， β 衰变次数为 y ，由质量数守恒和电荷数守恒得232＝ 208 ＋4x ，90＝82＋ 2x － y ，解得 x ＝6，y ＝ 4， C 错， D 对；铅核、钍核的质子数分别为82、90，故 A 对；铅核、钍核的中子数分别为126、 142，故B 对 . 答案： ABD7. （ 2018 年高考·天津卷）国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS ）于2017 年8月 28 日初次打靶成功，获取中子束流，能够为诸多领域的研究和工业应用供给先进的研究平台，以下核反响中放出的粒子为中子的是（ ）图 12－2－9A. 147N 俘获一个 α 粒子，产生 178O 并放出一个粒子2730B. 13Al 俘获一个 α 粒子，产生 15P 并放出一个粒子C. 115B 俘获一个质子，产生 48Be 并放出一个粒子6 俘获一个质子，产生 3 并放出一个粒子D. LiHe32分析：依据核反响过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，144 1717N ＋ He → 8O ＋ H ，A 项错误；2127 430 1111 84 613413Al ＋2He → 15P ＋ 0n ，B 项正确； 5B ＋1H → 4Be ＋ 2He ， C 项错误； 3Li ＋1H → 2He ＋ 2He ，D 项错误 .答案： B8. （ 2018 年高考·天津卷）氢原子光谱在可见光地区内有四条谱线H α 、 H β 、 H γ、 H δ ，都是氢原子中电子从量子数n >2 的能级跃迁到 n ＝ 2 的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，能够判断（ ）A.H 对应的前后能级之差最小αB. 同一介质对 H α 的折射率最大C. 同一介质中 H δ 的流传速度最大D. 用 H 照耀某一金属能发生光电效应，则H 也必定能γβ分析： A 对：依据 ＝ ν＝c，波长越长，光子的频次越低，由m－ n ＝ ν，知 H αE hh λE E h对应的两能级之差最小 .B 错：光在同一介质中流传，频次越高，折射率越大，故H δ的折射cc率最大， H 的折射率最小 .C 错：依据 n ＝v 得 v ＝ n ，则折射率越大，流传速度越小，故在同α一介质中 H δ 的流传速度最小 .D 错：光的频次越高，越简单发生光电效应，因为 H β的频次小于 H γ 的频次， H γ 能使某一金属发生光电效应，而H β则不必定能 . 答案： A。
课标通用版高考物理总复习第十二章02第2讲原子结构与原子核精练含解析
课标通用版高考物理总复习第十二章02第2讲原子结构与原子核精练含解析第2讲原子结构与原子核A组基础过关1.处于n=3的能级的大量氢原子向低能级跃迁时,辐射光的频率有( )A.1种B.2种C.3种D.4种答案 C 处于能级为n的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为C n2,所以处于n=3能级的大量氢原子向低能级跃迁,辐射光的频率有C32=3种,故C项正确。
2.在核反应方程24He+714N→817O+X中,X表示的是( )A.质子B.中子C.电子D.α粒子答案 A 本题考查核反应方程。
由核反应中质量数和电荷数均守恒,可判断X为质子11H,故选项A正确。
3.(多选)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则( )A.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的B.6种光子中有2种属于巴耳末系C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应答案BC 氢原子在跃迁的过程中释放光子的能量等于两能级之差,故从n=4跃迁到n=3时释放光子的能量最小,频率最小,波长最长,所以A错误;由题意知6种光子中有2种属于巴耳末系,它们分别是从n=4跃迁到n=2和从n=3跃迁到n=2时释放的光子,故B正确;E4=-0.85eV,故n=4能级的电离能等于0.85eV,所以C正确;由题图知,从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子的能量小于n=2能级跃迁到基态释放的光子的能量,所以D错误。
4.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2,已知普朗克常量为h。
若氢原子从能级k跃迁到能级m,则( )A.吸收光子的能量为hν1+hν2B.辐射光子的能量为hν1+hν2C.吸收光子的能量为hν2-hν1D.辐射光子的能量为hν2-hν1答案 D 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光,说明能级m高于能级n,而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光,说明能级k也比能级n高,而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1,所以hν2>hν1,因此能级k比能级m高,所以若氢原子从能级k跃迁到能级m,应辐射光子,且光子能量应为hν2-hν1,选项D正确。
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《原子与原子核》综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1～7小题只有一个选项正确,第8～12小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1.下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是( B )A.图(甲):用紫外线照射到金属锌板表面时会发生光电效应,当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B.图(乙):卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型C.图(丙):氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,会吸收一定频率的光子D.图(丁):原有10个氡222,经过一个半衰期的时间,一定还剩余5个解析:根据光电效应方程hν2+W,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,故A错误.卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,故B正确.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,能量减小,向外辐射光子,故C错误.半衰期具有统计规律,对大量的原子核适用,对少数的原子核不适用,故D错误.2.在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看做静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是( C )解析:α粒子散射实验中,入射的α粒子只有靠近金箔原子核时在其斥力作用下发生大角度偏转,图A,D中出现引力情况,这是不可能的,图B中其中一个α粒子的径迹不对,只有选项C正确.3.放射性原子的原子核在发生α衰变时,蕴藏在核内的能量会释放出来,使产生的新核处于高能级,这时它要向低能级跃迁,辐射出γ光子,该光子在真空中的波长为λ,光速为c,普朗克常量为h,则( B )A.每个光子的能量为B.每个光子的能量为C.辐射过程中质量亏损为ΔD.辐射过程中不发生质量亏损解析:根据爱因斯坦光子说,每个光子的能量E=hν,其中ν为光子的频率,而光速c=λν,故一个光子的能量故A错误,B正确;根据ΔE=Δmc2,那么辐射过程中质量亏损为Δ故C,D错误.4.已知氦原子的质量为M He u,电子的质量为m e u,质子的质量为m p u,中子的质量为m n u,u为原子质量单位,且由爱因斯坦质能方程E=mc2可知:1 u对应于931.5 MeV的能量,若取光速c=3×108 m/s,则两个质子和两个中子聚变成一个氦核,释放的能量为( B )A.[2×(m p+m n)-M He]×931.5 MeVB.[2×(m p+m n+m e)-M He]×931.5 MeVC.[2×(m p+m n+m e)-M He]×c2 JD.[2×(m p+m n)-M He]×c2 J解析:质量亏损Δm=2×(m p+m n)-(M He-2m e)= 2×(m p+m n+m e)-M He,所以释放的能量为ΔE=Δm×931.5 MeV=[2×(m p+ m n+m e)-M He]×931.5 MeV,选项B正确.5.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少.太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近( D )A.1036 kgB.1018 kgC.1013 kgD.109 kg解析:根据质能方程ΔE=Δmc2有,Δ×109 kg,故D正确.6.按照氢原子的玻尔模型,氢原子的核外电子绕原子核做圆周运动,轨道半径和对应的能量r n=n2r1,E n电子从半径较大的轨道n=2的激发态向半径较小的轨道基态跃迁时,放出光子,(r1=0.053 nm,E1= -13.6 eV).则产生的光子频率(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,结果保留两位有效数字)( C )A.ν=1.5×1015 HzB.ν=2.0×1015 HzC.ν=2.5×1015 HzD.ν=4.5×1015 Hz解析:电子从半径较大的轨道n=2的激发态向半径较小的轨道基态跃迁时,r2=4r1,E2=-3.4 eV,故E2-E1=hν,解得ν=2.5×1015 Hz.7.下列说法中正确的是( C )A.铀核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B.发生光电效应时,入射光越强,光子的能量就越大,光电子的最大初动能就越大C.原子核内的中子转化成一个质子和一个电子,产生的电子发射到核外,就是β粒子,这就是β衰变的实质D.用能量为11.0 eV的光子照射时,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析:根据爱因斯坦质能方程可知,裂变时释放能量是因为发生了亏损质量,ΔE=Δmc2,故A错误;发生光电效应时,入射光的频率越高,光子的能量越大,由hν2+W知,逸出的光电子的最大初动能就越大,而与入射光的强度无关,故B错误;β衰变时,原子核中的一个中子,转变为一个质子和一个电子,电子释放出来,故C正确;11.0 eV的能量不等于基态与其他能级间的能级差,所以不能使基态的氢原子发生跃迁,故D错误.8.下列说法中正确的是( CD )A.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B.核力存在于原子核内任意两个核子之间C.天然放射现象的发现使人类认识到原子核具有复杂的结构D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关解析:卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型,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,故A错误;核力与万有引力、库仑力的性质不同,核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m之内,只存在于相邻的核子之间,核力是原子核能稳定存在的原因,故B错误;天然放射现象的发现使人类认识到原子核具有复杂的结构,故C正确;根据黑体辐射实验的规律可知,黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,故D正确.9.氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( CD )A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nmB.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级解析:由2-E1及氢原子能级关系可知,从n=2跃迁到n=1时释放光子波长为122 nm,故选项A错误;波长325 nm光子能量小于波长122 nm光子能量,不能使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级,选项B错误;一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多有3种可能,因此最多产生3种谱线,选项C正确;从n=3跃迁到n=2时辐射光的波长λ=656 nm,所以,只有当入射光波长为656 nm时,才能使氢原子从n=2跃迁到n= 3的能级,选项D正确.10.如图(甲)所示,在光电效应实验中,某同学用相同频率的单色光,分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管,结果都能发生光电效应.图(乙)为其中一个光电管的遏止电压U c随入射光频率ν变化的函数关系图像.对于这两个光电管,下列判断正确的是( ACD )A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压U c不同B.两个光电管的U cν图像的斜率可能不同C.光电子的最大初动能不同D.因为光强不确定,所以单位时间内逸出的光电子数可能相同,饱和电流也可能相同解析:根据光电效应方程有,E k=hν-W,根据能量守恒定律得,eU c=E k,联立得,eU c=hν-W,即U c入射光的频率相同,逸出功W不同,则遏止电压U c也不同,A正确.U cν图像的斜率常数,所以两个光电管的U cν图像的斜率一定相同,故B错误.根据光电效应方程E k=hν-W知,相同的频率,不同的逸出功,则光电子的最大初动能也不同,故C正确.虽然光的频率相同,但光强不确定,所以单位时间内逸出的光电子数可能相同,而饱和电流也可能相同,故D正确.11.下列说法正确的是( AD )A.核反应方程中的X是质子B.光电效应中,光电子的最大初动能与照射光的频率成正比C.放射性元素氡的半衰期是3.8天,有4个氡核经7.6天后只剩1个D.一群处于n=4能级的氢原子,在向低能级跃迁的过程中可以产生6种不同频率的光解析:根据电荷数守恒、质量数守恒知,X为质子,故A正确.根据光电效应方程E k=hν-W知,光电子的最大初动能与照射光的频率不是正比关系,故B错误.半衰期具有统计规律,对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故C错误.一群处于n=4能级的氢原子,在向低能级跃迁的过程中可以产生6种不同频率的光,故D正确.12.下列说法中正确的是( AC )A.钍的半衰期为24天.1 g钍经过120天后还剩0.031 25 g 钍B.一单色光照到某金属表面时,有光电子从金属表面逸出,只延长入射光照射时间,光电子的最大初动能将增加C.放射性同位素经α,β其中经过了3次α衰变和2次β衰变D.一个处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生6种不同频率的光子解析:钍的半衰期为24天,1 g钍经过120天后,发生5个半衰期,1 g钍经过120天后还剩m=m05=0.031 25 g,故A正确.光电效应中,依据光电效应方程E k=hν-W0可知,光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定,与入射光照射时间长短无关,故B错误.钍可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故C正确.一个处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生3种不同频率的光子,故 D 错误.二、非选择题(共52分)13.(6分)1946年,我国物理学家何泽慧发现铀核的四裂变,铀235核俘获中子后裂变成三个质量较大的核和一个质量较轻的核,径迹如图所示,在铀核裂变过程中,产生新核的核子平均质量(选填“大于”“等于”或“小于”)铀核的核子平均质量,若释放的核能为ΔE,则此反应中发生质量亏损Δm为(真空中的光速为c).解析:这是一个核裂变过程,有质量亏损,释放能量,反应后新核的核子平均质量小于反应前铀核的核子平均质量;根据质能方程可知,此反应中发生的质量亏损Δm=答案:小于(3分) (3分)14.(6分)用极微弱的红光做双缝干涉实验,随着曝光时间的延长,可以先后得到如图(a),(b),(c)所示的图样,这里的图样(填“是”或“不是”)光子之间相互作用引起的,实验表明光波是一种(填“概率波”或“物质波”).解析:用极微弱的红光做双缝干涉实验,随着曝光时间的延长,能出现图示现象,说明不是光子之间的相互作用引起的,该实验现象说明光波是一种概率波.答案:不是(3分) 概率波(3分)15.(6分)如图(甲)所示光电管的原理图,当频率为ν的可见光照射到阴极K上时,电流表中有电流通过.(1)当变阻器的滑片P向(填“左”或“右”)滑动时,通过电流表的电流将会减小.(2)由(乙)图I U图像可知光电子的最大初动能为.(3)如果不改变入射光的频率,而减小入射光的强度,则光电子的最大初动能(填“增加”“减小”或“不变”).解析:(1)由题图可知光电管两端所加的电压为反向电压,当变阻器的滑动端P向右移动时,反向电压增大,光电子到达右端的速度减小,则通过电流表的电流变小.(2)当电流表电流刚减小到零时,电压表的读数为U,根据动能定理得,eU=,则光电子的最大初动能为2 eV.(3)根据光电效应方程E k=hν-W,知入射光的频率不变,则光电子的最大初动能不变.答案:(1)右(2分) (2)2 eV(2分) (3)不变(2分)16.(10分)氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV,当处于n=3的激发态时,能量为E3=-1.51 eV,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,求: (1)当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时,向外辐射的光子的波长是多少?(2)若要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射原子?(3)若有大量的氢原子处于n=3的激发态,则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子?其中最长波长是多少?解析:(1)根据能级之间能量差公式:ΔE=E n-E m得ΔE13=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV(2分)光子的能量与波长之间的关系Δ分)所以从n=3激发态跃迁到n=1基态时发射光的波长λ×10-7 m.(1分)(2)要使处于基态的氢原子电离,照射光光子的能量应能使电子从第1能级跃迁到无限远处,最小频率的电磁波的光子能量ε=hν=0-E1,(2分)解得,ν×1015 Hz.(1分)(3)当大量氢原子处于n=3能级时,可释放出的光子频率种类为N=种)(1分)据玻尔理论在这3种频率光子中,当氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时辐射的光子波长最长.依据E n1,知E×(-13.6)eV=-3.4 eV,因此=E3-E2(1分)λ′=×10-7 m.(1分)答案:(1)1.03×10-7 m (2)3.3×1015 Hz(3)3种 6.58×10-7 m17.(10分)俘获一个速度为7.7×104 m/s的中子后,生成一个氚核和一个氦核,已知氚核的速度大小为1.0×103 m/s,方向与中子的运动方向相反.(1)试写出核反应方程;(2)求出氦核的速度;(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时,可产生一个氦核,同时放出一个中子,求这个核反应释放出的能量.(已知氘核质量m D=2.014 102 u,氚核质量为m T=3.016 050 u,氦核的质量m He=4.002 603 u,中子质量m n=1.008 665 u,1 u=1.660 6×10-27 kg)解析:(1)核反应方程为分)(2)由动量守恒定律得,m n v0=-m T v1+mαv2.(2分)解得v2分)代入数据得,v2=2×104 m/s,方向与中子的运动方向相同.(1分)(3)质量亏损为Δm=m D+m T-mα-m n,(2分)代入解得,Δm=3.136×10-29 kg.(1分)根据爱因斯坦质能方程得,核反应释放出的能量ΔE=Δmc2=2.82×10-12 J.(1分)答案Li(2)2×104 m/s,方向与中子的运动方向相同(3)2.82×10-12 J18.(14分)质量为2.014 1 u,质量为1.008 7 u,氦核质量为3.016 0 u,1 u相当于931.5 MeV.(1)的核反应方程;(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字).(3)若两个氘核以相同的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述反应,且释放的核能全部转化为机械能,和中子的动能各是多少?解析:(1)由质量数守恒和电荷数守恒,n.(4分)(2)反应过程中质量减少了Δm=2×2.014 1 u-1.008 7 u-3.016 0 u=0.003 5 u.(2分) 反应过程中释放的核能ΔE=0.003 5×931.5 MeV=3.26 MeV.(2分)(3)的动量分别为p1和p2,由动量守恒定律得,0=p1+p2(2分)由此得p1和p2大小相等;由动能和动量关系E=核和质量关系得,中子的动能E1核动能E2的3倍,即E1∶E2=3∶1(2分)由能量守恒定律得,E1+E2=ΔE+2×0.35,由以上可以算出E2=0.99 MeV,E1=2.97 MeV.(2分)答案He(2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV。