高考物理一轮复习 专题 原子结构检测题

高考物理一轮复习原子结构和原子核全章训练（含解析）新人教版李仕才考纲要求：原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期；放射性同位素；核力、核反应方程；结合能、质量亏损；裂变反应和聚变反应、裂变反应堆；放射性的防护；氢原子光谱；氢原子的能级结构、能级公式；（全部要求为Ⅰ级）。

一、原子的核式结构模型1.汤姆生的“枣糕”模型（1）1897年汤姆生发觉了电子，使人们认识到原子．．有复杂结构，掀开了研究原子的序幕． (2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷平均分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．2.卢瑟福的核式结构模型（1）α粒子散射实验的结果：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原先的方向前进，但有少数发生大角度偏转，偏转的角度甚至大于900，有的几乎达到1800．（2）核式结构模型：在原子的中心有一个专门小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，因此整个原子是呈电中性的．电子绕着核旋转所需的向心力确实是核对它的库伦引力．（3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核核半径的数量级为10－15m，而原子半径的数量级为 10—10 m。

【例1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其缘故是（）A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个专门小的核上B.正电荷在原子中是平均分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．这说明了这些α粒子受到专门大的库伦力，施力物体应是体积甚小的带电实体。

依照碰撞知识，我们明白只有质量专门小的轻球与质量专门大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．答案：A【练习1】关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是（）A．绝大多数α粒子通过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，能够估算出原子核的大小解析：“由于原子核专门小，α粒子十分接近它的机会专门少，因此绝大多数α粒子差不多上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转”。

高考物理最新近代物理知识点之原子结构经典测试题含答案解析(4)一、选择题1．下列现象中，与原子核内部变化有关的是A ．粒子散射现象B ．天然放射现象C ．光电效应现象D ．原子发光现象 2．下列说法正确的是（ ）A ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B ．在光电效应实验中，只增加入射光的强度，饱和光电流不变C ．在核反应方程41417278He N O X +→+中，X 表示的是中子D ．根据玻尔理论，处于基态的氢原子吸收光子发生跃迁后，其电子的动能减少 3．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同金属的逸出功如下表所示：铯 钙 镁 铍 钛 金 逸出功W/eV1.92.73.7 3.94.1 4.8大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的所有光子中，能够使金属铯发生光电效应的光子有几种A ．2B ．3C ．4D ．54．图甲所示为氢原子能级图，大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n =4能级向n =2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K 时，电路中有光电流产生，则A．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光，一定能使阴极K发生光电效应B．改用从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光，不能使阴极K发生光电效应C．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射，逸出光电子的最大初动能不变D．入射光的强度增大，逸出光电子的最大初动能也增大5．一个氢原子从量子数n=2的能级跃迁到量子数n=3的能级，该氢原子A．吸收光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．放出光子，能量增加D．吸收光子，能量减少6．下列说法正确的是（）A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构B．一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定D．在核反应中，质量数和电荷数都守恒7．氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是A．当氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级时，需要吸收0. 89eV的能量B．处于n=2能级的氢原子可以被能量为2eV的电子碰撞而向高能级跃迁C．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出6 种不同頻率的光子D．n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射出电磁波的波长比n=3能级的氢原子跃迁到n=2能级时辐射出电磁波的波长短8．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，用这些光照射逸出功为2. 49 eV的金属钠，下列说法正确的是（）A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11. 11 eVD．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9. 60 eV9．下列叙述中不正确的是（）A．光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实B．玻尔建立了量子理论，成功解释了所有原子发光现象C．在光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方D．宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性10．我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是A．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象B．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念D．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性11．下列说法正确的是( )A．天然放射性现象表明了原子内部是有复杂的结构B．一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少C．某放射性元素由单质变为化合物后,其半衰期会变短D．目前核电站的能量主要来自轻核的聚变12．如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。

高考物理一轮复习专题训练—原子和原子核一、原子结构1.原子的核式结构(1)1909～1911年，英籍物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。

(2)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”，如图1所示。

图1(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。

2.氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。

(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末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＝1.10×107m－1)。

(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。

在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。

3.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：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，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。

4.氢原子的能级图，如图2所示图2【自测1】(2020·天津卷，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()答案D解析发现原子具有核式结构的是卢瑟福的α粒子轰击金箔发生散射的实验，选项D正确。

第十三章近代物理【网络构建】专题13.2 原子结构原子核【网络构建】考点一原子的核式结构玻尔理论1．α粒子散射实验(1)α粒子散射实验装置(2)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粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”．2．原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验结果分析①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．①汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射．①绝大多数α粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；少数α粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷；极少数α粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别α粒子正对着质量比α粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用．(2)核式结构模型的局限性卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．3．对氢原子能级图的理解(1)能级图如图所示(2)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.①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＝0.53×10－10 m.(3)能级图中相关量意义的说明．4.两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h.(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE .①碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE . ①大于电离能的光子被吸收，将原子电离．考点二 氢原子的能量及变化规律氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化规律1．原子能量变化规律：E n ＝E k n ＋E p n ＝E 1n 2，随n 增大而增大，随n 的减小而减小，其中E 1＝－13.6 eV .2．电子动能变化规律(1)从公式上判断电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力即k e 2r 2＝m v 2r ，所以E k ＝ke 22r ，随r 增大而减小．(2)从库仑力做功上判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功，故电子动能减小．反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，故电子的动能增大． 3．原子的电势能的变化规律(1)通过库仑力做功判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大．反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小．(2)利用原子能量公式E n ＝E k n ＋E p n 判断，当轨道半径增大时，原子能量增大，电子动能减小，故原子的电势能增大．反之，当轨道半径减小时，原子能量减小，电子动能增大，故原子的电势能减小．考点三 原子核的衰变、半衰期1．衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较电荷数守恒、质量数守恒2．三种射线的成分和性质 半衰期的公式：N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t /τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t /τ.式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．考点四 核反应类型与核反应方程1．核反应的四种类型2.核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．考点五核能的计算1．应用质能方程解题的流程图(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．2．根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数．3.核能释放的两种途径的理解(1)使较重的核分裂成中等大小的核．(2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量．高频考点一原子的核式结构玻尔理论例1、如图是氢原子的能级示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a；从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b.以下判断正确的是()A．在真空中光子a的波长大于光子b的波长B．光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态C．光子a可能使处于n＝4能级的氢原子电离D．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线【变式训练】如图所示为卢瑟福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．下列说法正确的是()A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，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，观察到的实验结果基本相似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高频考点二氢原子的能量及变化规律例2、如图所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的能量范围为1.61～3.10 eV，关于四次跃迁，下列说法正确的是()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【变式训练】氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说明正确的是()A ．电子旋转半径减小B ．氢原子能量增大C ．氢原子电势能增大D ．核外电子速率增大高频考点三 原子核的衰变、半衰期例3、国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事．据科学家论证，太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为42He ＋X→84Be ＋ν，方程中X 表示某种粒子，84Be 是不稳定的粒子，其半衰期为T ，则下列说法正确的是( ) A ．X 粒子是42HeB ．若使84Be 的温度降低，其半衰期会减小C ．经过2T ，一定质量的84Be 占开始时的18 D ．“核燃烧”的核反应是裂变反应【变式训练】如图，匀强磁场中的O 点有一静止的原子核234 90Th 发生了某种衰变，衰变方程为234 90Th→A Z Y ＋0－1e ，反应生成的粒子 0－1e 的速度方向垂直于磁场方向．关于该衰变，下列说法正确的是( )A.234 90Th 发生的是α衰变 B.234 90Th 发生的是β衰变 C ．A ＝234，Z ＝91D ．新核A Z Y 和粒子 0－1e 在磁场中的轨迹外切于O 点高频考点四 核反应类型与核反应方程例4、1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用半衰期为5.27年的6027Co 放射源进行了实验验证，次年李、杨二人获得诺贝尔物理学奖.6027Co 的衰变方程式是：6027Co→A Z Ni ＋ 0－1e ＋νe (其中νe 是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零)，衰变前6027Co 核静止，根据云室照片可以看到衰变产物A Z Ni 和 0－1e 不在同一条直线上的事实．根据这些信息可以判断( ) A.A Z Ni 的核子数A 是60，核电荷数Z 是28 B. 此核反应为α衰变C.A Z Ni 与 0－1e 的动量之和不可能等于零 D ．衰变过程动量不守恒【变式训练】下列核反应属于人工转变的是( )A.234 90Th→234 91Pa ＋ 0－1eB.42He ＋94Be→12 6C ＋10nC.235 92U ＋10n→136 54Xe ＋9038Sr ＋1010nD.21H ＋31H→42He ＋10n高频考点五 核能的计算例5、两个氘核以相等的动能E k 对心碰撞发生核聚变，核反应方程为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.假设核反应释放的核能E 全部转化为动能，下列说法正确的是( )A ．核反应后氮核与中子的动量相同B ．该核反应释放的能量为E ＝(2m 1－m 2－m 3)c 2C ．核反应后氮核的动能为E ＋2E k4D ．核反应后中子的动能为E ＋E k4【变式训练】轻核聚变的一个核反应方程为：21H ＋31H→42He ＋X.若已知21H 的质量为m 1，31H 的质量为m 2，42He 的质量为m 3，X 的质量为m 4，则下列说法中正确的是( )A.21H 和31H 在常温下就能够发生聚变B ．X 是质子C ．这个反应释放的核能为ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2D ．我国大亚湾核电站是利用轻核的聚变释放的能量来发电的第十三章近代物理【网络构建】专题13.2 原子结构原子核【网络构建】考点一原子的核式结构玻尔理论1．α粒子散射实验(1)α粒子散射实验装置(2)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粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”．2．原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验结果分析①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．①汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射．①绝大多数α粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；少数α粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷；极少数α粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别α粒子正对着质量比α粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用．(2)核式结构模型的局限性卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．3．对氢原子能级图的理解(1)能级图如图所示(2)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＝－13.6eV.①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＝0.53×10－10 m.(3)能级图中相关量意义的说明．(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h.(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE .①碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE .①大于电离能的光子被吸收，将原子电离．考点二 氢原子的能量及变化规律氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化规律1．原子能量变化规律：E n ＝E k n ＋E p n ＝E 1n 2，随n 增大而增大，随n 的减小而减小，其中E 1＝－13.6 eV.2．电子动能变化规律(1)从公式上判断电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力即k e 2r 2＝m v 2r ，所以E k ＝ke 22r ，随r增大而减小．(2)从库仑力做功上判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功，故电子动能减小．反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，故电子的动能增大． 3．原子的电势能的变化规律(1)通过库仑力做功判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大．反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小．(2)利用原子能量公式E n ＝E k n ＋E p n 判断，当轨道半径增大时，原子能量增大，电子动能减小，故原子的电势能增大．反之，当轨道半径减小时，原子能量减小，电子动能增大，故原子的电势能减小．考点三 原子核的衰变、半衰期1．衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较电荷数守恒、质量数守恒2．三种射线的成分和性质 半衰期的公式：N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t /τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t /τ.式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．考点四 核反应类型与核反应方程1．核反应的四种类型(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．考点五核能的计算1．应用质能方程解题的流程图(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．2．根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数．3.核能释放的两种途径的理解(1)使较重的核分裂成中等大小的核．(2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量．高频考点一原子的核式结构玻尔理论例1、如图是氢原子的能级示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a；从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b.以下判断正确的是()B．在真空中光子a的波长大于光子b的波长B．光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态C．光子a可能使处于n＝4能级的氢原子电离D．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线答案:A解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级的能级差小于从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的能级差，根据E m－E n＝hν知，光子a的能量小于光子b的能量，所以a光的频率小于b光的频率，光子a的波长大于光子b的波长，故A正确；光子b的能量小于基态与任一激发态的能级差，所以不能被基态的原子吸收，故B错误；根据E m－E n＝hν可求光子a的能量小于n＝4能级的电离能，所以不能使处于n＝4能级的氢原子电离，C错误；大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射3种不同谱线，故D错误．【变式训练】如图所示为卢瑟福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．下列说法正确的是()A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，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，观察到的实验结果基本相似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答案:C解析：：.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同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，观察到的实验结果基本相似，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．高频考点二氢原子的能量及变化规律例2、如图所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的能量范围为1.61～3.10 eV，关于四次跃迁，下列说法正确的是()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 答案: D解析： 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 ，选项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，选项B 错误；经历c 跃迁，氢原子辐射出的光子的能量为0.97 eV ，则该光子不是可见光光子，选项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，选项D 正确。

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°，有的甚至被撞了回来，如图所示．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10－10m.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＝E m－E n(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(如图所示)．(2)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_e V.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＝0.53×10－10_m.1．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．(√) 2．阴极射线来源于原子核．(×)3．原子的核式结构模型是由英国物理学家卢瑟福提出的．(√)4．原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．(√)5．氢原子由能量为E n的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为hν＝E n. (×) 6．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率．(×)7．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．(×)8．原子的能量量子化现象是指原子的能量状态是不连续的．(√)1．(2015·开封模拟)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，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()解析：金箔中的原子核与α粒子都带正电，α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，选项A、D错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件，知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，选项B错误，C正确．答案：C2．(多选)(2016·芜湖模拟)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是()A．核外电子运行轨道半径可取任意值B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C．原子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝|E m－E n|D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量解析：由玻尔理论知核外电子轨道是不连续的，不可以取任意值，故选项A错误；电子离原子核越远，能级越高，故原子的能量越大，选项B正确；原子发生跃迁时，若从低能级向高能级跃迁，吸收能量，从高能级向低能级跃迁，释放能量，且吸收和放出的光子的能量，由能级的能量差决定，故选项C 正确，D 错误．答案：BC3．(2015·西安模拟)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3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则( )A ．ν0＜ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D.1ν1＝1ν2＋1ν3解析：大量氢原子跃迁时，只有3个频率的光谱，这说明是从n ＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有h ν3＝h ν2＋h ν1，解得ν3＝ν2＋ν1，B 正确．答案：B4．(2016·株洲模拟)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________(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：根据玻尔原子理论，量子数n 越小，轨道越靠近原子核，所以n ＝3比n ＝5的轨道离原子核近，大量处于n ＝4 激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线．答案：近 6一、单项选择题1．(2014·上海卷)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解析：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，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．答案：B2．(2015·安阳模拟)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()解析：由图示可知，在A 所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长．选项A 正确．答案：A3．(2016·大同模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式E n ＝E 1n 2(E 1＝－13.6 eV)，可知电子从低轨道(量子数n 小)向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定能量的光子，选项B 可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即ke 2r 2＝mv 2r ，电子运动的动能E k ＝12mv 2＝ke 22r，由此可知电子离核越远，r 越大时，则电子的动能就越小，选项A 、C 均可排除；由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项D 正确．答案：D4．(2016·宝鸡模拟)氢原子的部分能级如图所示，氢原子吸收以下能量时，可以从基态跃迁到n ＝2能级的是( )A ．10.2 eVB ．3.4 eVC．1.89 eV D．1.51 eV解析：氢原子基态能量为－13.6 eV，n＝2能级的能量为－3.4 eV，两者的差值为10.2 eV，即所需要吸收的能量，故选项A正确．答案：A5．(2015·东营模拟)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分立的不连续的亮线，其原因是()A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的解析：光谱中的亮线对应不同频率的光，“分立的不连续的亮线”对应着不同频率的光，选项B、C错误；氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足E＝h ν，能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，选项A错误，D 正确．答案：D6．(2015·秦皇岛模拟)如图所示为氢原子能级示意图，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种不同频率的光，下列说法正确的是()A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象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：由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，选项C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．答案：D二、多项选择题7．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图．荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到以下现象，其中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最少B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多．答案：BD8．(2016·大连模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是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．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D 错误；14.0 eV＞13.6 eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确．答案：BCE9．(2016·烟台模拟)已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是()A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：n＝1→n＝5，hν＝E5－E1＝13.06 eV，故能量在10～12.9 eV范围内的光子，仅吸收符合n＝1→n＝2，n＝1→n＝3，n＝1→n＝4的能级差的三种光子，选项A错误，B 正确；照射后处于最高能级的原子的量子数n＝4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数N＝n（n－1）－12＝6，选项C正确，D错误．答案：BC三、非选择题10．玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为____Hz的光子，用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为____eV(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)．解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，释放出光子的能量为E＝－0.85 eV －(－3.40eV)＝2.55 eV，由hν＝E解得光子的频率ν＝6.2×1014Hz.用此光照射逸出功为2.25 eV的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为E k＝hν－W＝(2.55－2.25) eV＝0.30 eV.答案：6.2×10140.3011．氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m.求氢原子处于n＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n＝4轨道上运动的动能(已知能量关系E n＝1n2E1，半径关系r n＝n2r1，k＝9.0×109N ·m 2/C 2，e ＝1.6×10－19C)；(3)若要使处于n ＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子 (普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s)?解析：(1)由E n ＝1n 2E 1得 E 4＝E 142＝－0.85 eV . (2)因为r n ＝n 2r 1，所以r 4＝42r 1，由圆周运动知识得k e 2r 24＝m v 2r 4， 所以E k4＝12mv 2＝ke 232r 1＝9.0×109×（1.6×10－19）232×0.53×10－10J ≈0.85eV(3)要使处于n ＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为h ν＝0－E 14， 得ν≈8.21×1014Hz.答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.21×1014 Hz。

高考物理复习课时跟踪检测(四十七) 原子结构和原子核高考常考题型：选择题＋填空题＋计算题1．(2012·天津高考)下列说法正确的是( )A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量2．(2012·吉林二模)目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1 g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7. 6天后，需取走0.75 g砝码天平才能再次平衡D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了23. (2012·广东部分名校联考)某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，如图1所示是氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是( )A．2条B．4条C．5条D．6条图14．(2013·丽水模拟)如图2所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的射线x1，轰击铍(49Be)时会产生粒子流x2，用粒子流x2轰击石蜡时会打出粒子流x3，经研究知道( )图2A．x1为α粒子，x2为质子B．x1为α粒子，x3为质子C．x2为质子，x3为中子D．x2为质子，x3为光子5．(2012·广东高考)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。

高考物理一轮复习专项训练及答案解析—原子结构、原子核1．(2022·湖南卷·1)关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是()A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C．光电效应揭示了光的粒子性D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性2．(2022·北京卷·1)氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子()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3．(2022·辽宁卷·2)2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果．表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列．实验中所用核反应方程为X＋2512Mg→2613Al，已知X、2512Mg、2613Al的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E.下列说法正确的是()A．X为氘核21HB．X为氚核31HC．E＝(m1＋m2＋m3)c2D．E＝(m1＋m2－m3)c24．(多选)(2022·浙江6月选考·14)秦山核电站生产146C的核反应方程为147N＋10n→146C＋X，其产物146C的衰变方程为146C→147N＋0－1e.下列说法正确的是()A．X是11HB.146C可以用作示踪原子C.0－1e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个146C将剩下5个5．(2022·广东卷·5)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E n＝E1n2，其中E1＝－13.6eV.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()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6．如图所示为氢原子能级图，以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线．则下列叙述正确的有()A．Hα、Hβ、Hγ、Hδ的频率依次增大B．可求出这四条谱线的波长之比，Hα、Hβ、Hγ、Hδ的波长依次增大C．处于基态的氢原子要吸收3.4eV的能量才能被电离D．如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，Hβ一定可以使该金属发生光电效应7．(2021·全国甲卷·17)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为()A．6B．8C．10D．148．(多选)(2022·浙江1月选考·14)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨．为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热．下列说法正确的是()A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kgC．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度D．反应堆中存在23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n的核反应9．(多选)铀核裂变的一种方程为23592U＋X→9438Sr＋13954Xe＋310n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有()A．X是中子B．X是质子C.23592U、9438Sr、13954Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定D.23592U、9438Sr、13954Xe相比，23592U的质量数最大，结合能最大，最稳定10．(2020·全国卷Ⅱ·18)氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H →242He＋211H＋210n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107J,1MeV＝1.6×10－13J，则M约为() A．40kg B．100kg C．400kg D．1000kg11．A、B是两种放射性元素的原子核，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直．图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是()A．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子B．a为α粒子运动轨迹，d为β粒子运动轨迹C．a轨迹中的粒子比b轨迹中的粒子动量小D．磁场方向一定垂直纸面向外12．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(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨迹半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程；(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm(光速为c)．1．C 2.B3.D4.AB5.A6.A7.A 8．CD [秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A 错误；由题知原子核亏损释放的能量一部分转化为电能，一部分转化为内能，原子核亏损的质量大于27.6kg ，故B 错误；核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过控制中子的数量控制链式反应的速度，故C 正确；反应堆利用铀235的裂变，生成多个中等质量的核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在23592U ＋10n →14456Ba ＋8936Kr ＋310n 的核反应，故D 正确．]9．AC [根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为0，为中子，A 正确，B 错误；根据题图可知，23592U 、9438Sr 、13954Xe 相比，9438Sr 的比结合能最大，最稳定，23592U 的质量数最大，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，C 正确，D 错误．]10．C [根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15MeV 的能量，1kg 海水中的氘核反应释放的能量为E ＝1.0×10226×43.15MeV ≈7.19×1022MeV ≈1.15×1010J ，则相当于燃烧的标准煤的质量为M ＝1.15×10102.9×107kg ≈396.6kg ，约为400kg.故选C.]11．A [放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，但电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的运动轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，且电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的运动轨迹应为内切圆，故B 放出的是β粒子，A 放出的是α粒子，故A 正确；根据带电粒子在磁场中的运动的半径r ＝m v qB半径小，故b 为α粒子运动轨迹，c 为β粒子运动轨迹，故B 、C 错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子运动的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故D 错误．]12．(1)A Z X →A －4Z －2Y ＋42He (2)2πmqB q 2B 2πm (3)q 2B 2R 2(M ＋m )2Mmc 2解析(1)A Z X →A －4Z －2Y ＋42He(2)洛伦兹力提供向心力，有q v αB ＝m v α2R所以v α＝qBR m ，T ＝2πR v α＝2πm qB环形电流大小I ＝q T ＝q 2B 2πm(3)衰变过程动量守恒，有0＝p Y ＋p α所以p Y ＝－p α，“－”表示方向相反．因为p ＝m v ，E k ＝12m v 2，所以E k ＝p 22m即E kY ∶E kα＝m ∶M 由能量守恒得Δmc 2＝E kY ＋E kαΔm其中E kα＝12m v α2＝q 2B 2R 22m，所以Δm ＝q 2B 2R 2(M ＋m )2Mmc 2.。

作业36原子结构原子核A组基础达标微练一原子的核式结构1.(多选)关于卢瑟福的原子核式结构,下列叙述正确的是( )A.原子是一个质量分布均匀的球体B.原子的质量几乎全部集中在原子核内C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D.原子直径的数量级大约是10-10 m,原子核直径的数量级是10-15 m2.物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔,研究α粒子被散射的情况,其实验装置如图所示。

关于α粒子散射实验,下列说法正确的是( )α粒子散射的实验装置(俯视)A.该实验是卢瑟福建立原子“枣糕”模型的重要依据B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞C.实验结果说明原子中有一个带正电且占有原子几乎全部质量的核D.通过α粒子散射实验还可以估算出原子半径的数量级是10-15 m微练二氢原子光谱玻尔理论与能级跃迁3.氢原子能级图如图所示,用某单色光照射大量处于基态的氢原子后,氢原子辐射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系,则该单色光的光子能量为( )A.14.14 eVB.12.75 eVC.12.09 eVD.10.20 eV4.(浙江嘉兴一模)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子,已知氢原子第n能级的能量为E n=-13.6eV,金属钨的逸出功为4.54 eV,n2如图是按能量排列的电磁波谱,则( )A.紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离B.氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子C.足够长时间的红外线照射能使金属钨发生光电效应D.可见光能使n=20的氢原子失去一个电子变成氢离子微练三原子核的衰变及射线5.磷32是磷的一种放射性同位素,在农业研究中常用作示踪原子。

将含磷31的材料置于反应堆中辐射,反应产生的磷32会混于稳定的磷31中。

如果将该材料取出,研究发现磷31和磷32的含量相等,28天后磷32的含量占磷元素总量的20%,则磷32的半衰期为( )A.28天B.14天C.7天D.3.5天6.(浙江杭州二模)在医学上,放射性同位素锶90(3890Sr)制成的表面敷贴器,可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。

《原子与原子核》综合检测(时间:90分钟满分:100分)【测控导航】有一个选项正确,第8～12题有多项正确,全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错或不选的得0分)1.(2016·天津模拟)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是( C )A.图(甲),卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子B.图(乙),用中子轰击铀核使其发生聚变,链式反应会释放出巨大的核能C.图(丙),玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的D.图(丁),汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构解析:图(甲)卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,得出了原子的核式结构模型,选项A错误;图(乙)用中子轰击铀核使其发生裂变,链式反应会释放出巨大的核能,选项B错误;图(丙)玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的,选项C正确;图(丁)汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有复杂结构,选项D错误.2. 在卢瑟福的α粒子散射实验中,某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示.图中P,Q为轨迹上的点,虚线是经过P,Q两点并与轨迹相切的直线,两虚线和轨迹将平面分为四个区域.不考虑其他原子核对α粒子的作用,则关于该原子核的位置,正确的是( A )A.一定在①区域B.一定在②区域C.可能在③区域D.一定在④区域解析:卢瑟福通过α粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型,正电荷全部集中在原子核内,α粒子带正电,同种电荷相互排斥,若在③④区域粒子轨迹将向上偏转,根据轨迹的弯曲方向知道排斥力向下,所以原子核一定在①区域,故选A.3.(2016·陕西实验中学模拟)下列关于核反应及衰变的表述正确的有( B )A.X N O H中,X表示HB H H He n是轻核聚变C.半衰期与原子所处的化学状态有关D.β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的解析:A项中X应为He,A错误;半衰期与原子所处的化学状态无关,C错误;β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子,这个电子发射到核外,就是β粒子,D错误;所以选B.4.(2016·天津一中月考)已知某单色光的波长为λ,在真空中的光速为c,普朗克常量为h,则该单色光的能量子为( A )A. B. C. D.hcλ解析:单色光的能量子为E=hν=.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=Δm·c2有,Δm== kg=kg=4.4×109 kg,故D正确.6.(2016·北京模拟)按照氢原子的玻尔模型,氢原子的核外电子绕原子核做匀速圆周运动,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(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.(2016·江西南昌十所重点中学二模)下列说法中正确的是( D )A.氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,在向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率B Th(钍)核衰变为Pa(镤)核时,衰变前Th核质量等于衰变后Pa核与β粒子的总质量C.α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的D.分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应,则用X射线照射时光电子的最大初动能较大解析:氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,向较低能级跃迁时,有几种可能就会放出多少种光子,因此放出光子的频率可能等于入射光的频率,也可能小于入射光的频率,A错误;根据爱因斯坦的质能方程,会出现质量亏损,亏损的质量以能量的形式放出,B错误;α粒子散射实验的结果证明了原子的核式结构模型,C错误;根据光电效应方程,X射线的能量大于绿光的能量,因此用X射线照射时光电子的最大初动能较大,D正确.8.(2016·贵州遵义模拟)下列说法正确的是( AC )A.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B.β射线与γ射线一样都是电磁波,但β射线的穿透本领远比γ射线弱C.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D.在原子核中,比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析: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,故选项A正确;只有γ射线是电磁波,β射线不是电磁波,β射线的穿透本领远比γ射线弱,选项B错误;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,选项C正确;在原子核中,比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固,选项D错误.9.氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时,可发出三种不同波长的辐射光.已知其中的两个波长分别为λ1,λ2,且λ1>λ2,则另一个波长可能是( CD )A.λ1+λ2B.λ1-λ2C. D.解析:氢原子在能级间跃迁时,发出的光子的能量与能级差相等,如果这三个相邻能级分别为1,2,3,且能级差满足E3-E1>E2-E1>E3-E2,根据h=E高-E低可得,可以产生的光子波长由小到大分别为,,,这三种波长满足两种关系=+和=-,变形可知C,D是正确的.10.(2016·山东烟台模拟)钍Th具有放射性,它能放出一个新的粒子而变为镤Pa,同时伴随有γ射线产生,其方程为Th→Pa+X,钍的半衰期为24天.则下列说法正确的是( BC )A.X为质子B.X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C.γ射线是镤核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的D.1 g钍Th经过120天后还剩0.2 g钍解析:根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子,即X为电子,故A错误;β衰变的实质:β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的,故B正确;原子核衰变产生的γ射线是反应生成的镤核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的,故C正确;钍的半衰期为24天,1 g钍Th经过120天后,发生5个半衰期,1 g钍经过120天后还剩0.031 25 g,故D错误.11.下列说法中正确的是( BCD )A.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下1个氡原子核了B.核反应U n Ba Kr+mX是若干核裂变反应中的一种,X是中子,m=3C.光是一种概率波D.光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性解析:半衰期是大量原子衰变的统计规律,对少数原子无意义,故选项A错误;由电荷数守恒及质量数守恒可知,X的电荷数为0,质量数为1,其中m=3,选项B正确;根据光的波粒二象性可知,光是一种概率波,选项C正确;光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性,选项D正确.12.(2016·天津一中月考)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,由图可知( AD )A.该金属的截止频率为4.27×1014 HzB.该金属的截止频率为5.5×1014 HzC.该金属的逸出功为0.5 eVD.该图线的斜率表示普朗克常量解析:根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0,E kν图像的横轴的截距大小等于截止频率,由图知该金属的截止频率为4.27×1014 Hz,故A正确,B错误;当E k=hν-W0=0时,逸出功为W0=h νc=6.63×10-34 J·s×4.27×1014 Hz=2.83×10-19 J≈1.77 eV,故C错误;由E k=hν-W0,得该图线的斜率表示普朗克常量h,故D正确.二、非选择题(共52分)13.(6分)(2016·江苏南通调研)核电站所需的能量是由铀核裂变提供的,裂变过程中利用(选填“石墨”或“镉棒”)吸收一定数量的中子,控制反应堆的反应速度.核反应堆产物发生β衰变产生反电子中微子(符号),又观察到反电子中微子(不带电,质量数为零)诱发的反应:+p→n+X,其中X代表(选填“电子”或“正电子”).解析:核电站所需的能量是由铀核裂变提供的,裂变过程中利用镉棒吸收一定数量的中子,控制反应堆的反应速度.核反应堆产物发生β衰变产生反电子中微子(符号),又观察到反电子中微子(不带电,质量数为零)诱发的反应:+p→n+X,其中X代表正电子.答案:镉棒正电子评分标准:每空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:不是概率波评分标准:每空3分.15. (6分)如图所示是使用光电管的原理图,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)当电流表电流刚减小到零时,电压表的读数为U,则光电子的最大初动能为(已知电子电荷量为e).(2)如果不改变入射光的频率而增加入射光的强度,则光电子的最大初动能将(填“增加”“减小”或“不变”).解析:(1)因为反向电压为U时,电流表读数为零,则光电子的最大初动能E k=eU.(2)根据光电效应方程E k=hν-W0可知光电子的最大初动能和入射光的频率有关,与光照强度无关,故如果不改变入射光的频率而增加入射光的强度,则光电子的最大初动能不变.答案:(1)eU(2)不变评分标准:每空3分.16.(8分)(2016·江苏南通调研)一静止的钚核发生衰变后放出一个α粒子变成铀核.已知钚核质量为m1,α粒子质量为m2,铀核质量为m3,光在真空中的传播速度为c.(1)如果放出的粒子的速度大小为v,求铀核的速度大小v′.(2)求此衰变过程中释放的总能量.解析:(1)根据动量守恒定律0=m2v-m3v′(2分)解得v′=v.(1分)(2)质量亏损Δm=m1-m2-m3(2分)释放的总能量ΔE=Δmc2(1分)解得ΔE=(m1-m2-m3)c2.(2分)答案:(1) v(2)(m1-m2-m3)c217. (8分)(2016·广东湛江模拟)如图所示,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.问至少要给基态的氢原子提供多少电子伏的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的跃迁图.解析:(1)氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,满足hν=E n-E2=2.55 eV(2分)E n=hν+E2=-0.85 eV,所以n=4(2分)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分)跃迁图如图(2分)答案:12.75 eV 图见解析18.(8分)一个静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u ).(已知原子质量单位1u=1.67×10-27k g,1u相当于931.5 MeV)(1)写出衰变方程;(2)算出该衰变反应中释放出的核能;(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能有多大? 解析:(1)衰变方程为U Th He.(2分)(2)ΔE=Δmc2=(232.037 2-228.028 7-4.002 6)×931.5 MeV≈5.50 MeV;(2分)(3)根据动量守恒定律m钍v钍=mαvα,则=====(2分)故E k钍==≈0.09 MeV.(2分)答案:(1U Th He(2)5.50 MeV(3)0.09 MeV19.(14分)(2016·云南玉溪一中月考)太阳中含有大量的氘核,氘核不断发生核反应释放大量的核能,以光和热的形式向外辐射.已知氘核质量为2.013 6 u,氦核质量为3.015 0 u,中子质量为1.008 7 u,1 u相当于931.5 MeV的能量,则:(1)完成核反应方程H H→n.(2)求核反应中释放的核能.(3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞,并且核能全部转化为机械能的情况下,求反应中产生的中子和氦核的动能.解析:(1)核反应方程为H H He n(2分)(2)ΔE=(2×2.013 6-3.015 0-1.008 7)×931.5 MeV=3.26 MeV.(2分)(3)两核发生碰撞时0=Mv1-mv2(2分)由能量守恒可得ΔE+2E k=M+m(2分)由以上两式解得E He=M=0.99 MeV(1分)E中=m=2.97 MeV.(1分)答案:(1He (2)3.26 MeV (3)2.97 MeV 0.99 MeV【备用题组】1.(2016·海南文昌中学期末)下面是原子物理领域著名科学家及他们的主要贡献,在贡献后面的横线上填入对应科学家前面的字母代号.A.爱因斯坦B.卢瑟福C.玻尔D.普朗克E.查德威克(1)通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型的科学家是;(2)第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,成功地解释了氢原子光谱的实验规律的科学家是;(3)通过核反应方程Be He C n发现了中子的科学家是;(4)首先提出“能量子”的概念,他被称为“量子之父”的科学家是.解析:(1)通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型的科学家是卢瑟福;(2)第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,成功地解释了氢原子光谱的实验规律的科学家是玻尔;(3)通过核反应方程Be He C n发现了中子的科学家是查德威克;(4)首先提出“能量子”的概念,他被称为“量子之父”的科学家是普朗克.答案:(1)B (2)C (3)E (4)D2.(2016·江苏清江中学模拟)太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变,设每次聚变反应可以看做是4个氢核H)结合成1个氦核He),同时释放出正电子e).已知氢核的质量为m p,氦核的质量为mα,正电子的质量为m e,真空中光速为c.计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能.解析:由题意可知,质量亏损为Δm=4m p-mα-2m e;由E=Δmc2可知氦核的比结合能为E0=.答案:4m p-mα-2m e3.已知某金属表面接收波长为λ和2λ的单色光照射时,释放出光电子的最大初动能分别为30 eV和10 eV,求能使此种金属表面发生光电效应的入射光的极限波长为多少?(h=6.63×10-34 J·s,c=3×108 m/s)解析:若此种金属的逸出功为W0,极限波长为λ0.由爱因斯坦光电效应方程得h-W0=E k1h-W0=E k2,h=W0,可得λ0=1.24×10-7 m.答案:1.24×10-7 m4.紫光在真空中的波长为4.5×10-7m,问:(1)紫光光子的能量是多少?(2)用它照射截止频率为νc=4.62×1014Hz的金属钾能否发生光电效应?(3)若能产生,则光电子的最大初动能为多少?(h=6.63×10-34J·s)解析:(1)E=hν=h=4.42×10-19 J.(2)ν==6.67×1014Hz,因为ν>νc,所以能发生光电效应.(3)E k=hν-W0=h(ν-νc)=1.36×10-19J.答案:(1)4.42×10-19 J (2)能(3)1.36×10-19J5.(2016·广东湛江模拟)(多选)据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界上第一个全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法中,正确的是( AC )A.“人造太阳”的核反应方程是H H He nB.“人造太阳”的核反应方程是U n Ba Kr+nC.“人造太阳”释放的能量大小的计算式是ΔE=Δmc2D.“人造太阳”释放的能量大小的计算式是E=mc2/2解析:“人造太阳”的核反应是轻核的聚变反应,其方程是H+H He n,选项A正确,B错误;根据爱因斯坦质能方程可知,“人造太阳”释放的能量大小的计算式是ΔE=Δmc2,选项C正确,D错误.。

单元素养评价(十五) 原子结构和波粒二象性 原子核一、单项选择题1．下列关于原子核的叙述中正确的是( )A ．居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子B ．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度，防止反应过于剧烈C ．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量D ．原子核的质量越大，比结合能就越小 2．位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，获得中子束流．这标志着CSNS 主体工程顺利完工，进入试运行阶段．对于有关中子的研究，下面说法正确的是( )A ．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性B ．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C ．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D ．核反应方程21084 Po → y82 X ＋42 He 中的y ＝206，X 的中子个数为1283．关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )A ．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B ．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C ．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D ．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性4．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( )5．[2021·浙江1月，10]下列说法正确的是( ) A ．光的波动性是光子之间相互作用的结果B ．玻尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C ．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量D ．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大 6.[2022·合肥模拟]用光子能量为5.0 eV 的一束光照射阴极P ，如图，当开关K 断开时，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.60 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于1.60 V 时，电流表读数为零，由此可知阴极材料的逸出功为 ( )A ．1.6 eVB ．2.2 eVC ．3.0 eVD ．3.4 eV7．某金属的遏止电压用U c 表示，入射光频率用ν表示，用不同频率的光照射某金属产生光电效应，得到U c ­ ν图像如图所示．根据图像求出该金属的截止频率νc 为(已知电子电荷量e ＝1.6×10－19C)( )A ．1.0×1014Hz B ．2.0×1014HzC ．5.0×1014 HzD ．17.5×1014Hz8．2020年12月8日，月表最强“打工人”嫦娥四号迎来从地球出发两周年纪念日．若嫦娥四号上有一块备用的核燃料电池，能在夜里为其提供动力，核燃料为23894 Pu ，23894 Pu 核的转化方程为23894 Pu →234m X ＋n2 Y ，已知23894 Pu 核、X 核以及Y 核的质量分别为m Pu 、m X 、m Y ，光速为c .则下列说法正确的是( )A ．23894 Pu 核比X 核多四个中子B ．该过程释放的核能为12(m Pu ＋m X ＋m Y )c 2C ．该过程为α衰变D ．该过程进行的速度随所处环境的压强和温度的变化而发生改变9．在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管．若实验a 中的光强大于实验b 中的光强，实验所得光电流I 与光电管两端所加电压U 间的关系曲线分别以a 、b 表示，则下列图中可能正确的是( )10．[2022·潍坊模拟]植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素，体内碳14的比例与大气中的相同．植物枯死后，遗体内的碳14仍在发生衰变，不断减少，但不能得到补充．现测得甲、乙两种古木样品中碳14的含量分别是现代植物的12 和14 ，由此可以推断甲、乙两种古木的年龄之比大约为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶4D ．4∶1 二、多项选择题 11.对于钠和钙两种金属，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系如图所示．用h 、e 分别表示普朗克常量和电子电荷量，则 ( )A ．钠的逸出功小于钙的逸出功B ．图中直线的斜率为h eC ．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D ．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高 12．在研究原子核的内部结构时，科学家进行了一系列的核反应实验．下列选项中说法正确的是 ( )①3015 Pa →3014 Si ＋01 e②21 H ＋31 H →42 He ＋10 n ＋17.6 MeV③42 He ＋94 Be →126 C ＋10 n④23592 U ＋10 n →14054 Xe ＋9438 Sr ＋x 10 n A ．①是发现磷的同位素的核反应方程B．②是太阳内部核反应和氢弹的核反应方程C．③是查德威克发现中子的核反应方程D．④是重核裂变的核反应方程，其中x＝313．氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示．已知普朗克常量h＝6.63×1034J·s，可见光的频率范围约为4.2×1014～7.8×1014Hz，则( )A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量B．图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴C．Hβ对应光子的能量约为10.2 eVD．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级14．图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级，之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子．当用这些辐射出的光子去照射如图乙所示光电管阴极K时，发生了光电效应，改变电源的正负极并调节滑动变阻器滑片，发现遏止电压为8 V，则( )A．该光电管阴极K的逸出功为7.06 eVB．吸收的光子能量为2.86 eVC．跃迁过程中辐射出的光子能量是连续的D．辐射出来的10种光子中只有4种能使该光电管发生光电效应单元素养评价(十五)原子结构和波粒二象性原子核1．解析：查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子，故A错误；核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢中子速度，故B错误；轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放核能，故C正确；原子核质量数越大，原子核结合能越大，但该原子的比结合能不一定越小，故D错误．答案：C2．解析：所有微观粒子都具有波粒二象性，故A 正确；裂变反应是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，故B 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，查德威克通过α粒子轰击铍核(Be 49)获得碳核(C 612)的实验发现了中子，故C 错误；y ＝210－4＝206，X 的中子个数为206－82＝124，故D 错误．答案：A3．解析：光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，A 错误．光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点；即单个光子既具有粒子性也具有波动性，B 错误．单个光子既具有粒子性也具有波动性，只是大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，C 错误．由于光既具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性，D 正确．答案：D4．解析：A 项是双缝干涉实验，说明光具有波动性；B 项是光电效应实验，说明光具有粒子性；C 项是电磁波的发射与接收；导致发现原子具有核式结构的是卢瑟福的α粒子散射实验，D 正确．答案：D5．解析：在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹，这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，A 错误；玻尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，B 正确；光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应说明了光子除了具有能量还具有动量，C 错误；α射线可以使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角变小，D 错误．答案：B6．解析：设用光子能量为5.0 eV 的光照射时，光电子的最大初动能为E km ，当反向电压达到U ＝1.60 V 以后，电流表读数为零，因此E km ＝eU ＝1.60 eV.根据光电效应方程有E km ＝h ν－W 0，阴极材料的逸出功为W 0＝h ν－E km ＝3.40 eV ，D 正确．答案：D7．解析：eU c ＝12mv m 2＝h ν－W ，U c ＝h νe−We ，由图像可得U c ＝0时，νc ＝5.0×1014Hz.故选项C 正确． 答案：C8．解析：根据质量数守恒与电荷数守恒可知238＝234＋n ，94＝m ＋2，解得n ＝4，m ＝92，即转化方程为Pu 94238→X 92234＋He 24，该过程为α衰变，X 核与 Pu 94238核相比，质量数减少4，核电荷数减少2，故中子数减少2，选项A 错误，C 正确；此过程中亏损的质量为Δm ＝m Pu －m X －m Y ，释放的能量E ＝(m Pu －m X －m Y )c 2，选项B 错误；放射性元素的半衰期不受外界环境的影响，即该过程进行的速度与所处环境的压强和温度等均无关，选项D 错误．答案：C9．解析：光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的遏止电压U c 越大，由于入射光的频率没有变，故遏止电压相同，即图线与横轴的交点相同．由于a 光的光强大于b 光的光强，所以a 的饱和光电流大于b 的饱和光电流．故A 项正确、B 、C 、D 项错误．答案：A10．解析：根据半衰期的定义可知，古木每经过一个半衰期就有一半的碳14发生衰变，由于甲古木样品中碳14的含量是现代植物的12，则甲古木的年龄大约是碳14的1个半衰期，同理，乙古木样品中碳14的含量是现代植物的14＝(12)2，则乙古木的年龄大约是碳14的2个半衰期，所以甲、乙两种古木的年龄之比大约为1∶2，故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A 11.解析：根据光电效应方程得E k ＝h ν－W ，又E k ＝eU c ，则U c ＝h νe−We ，图线是一条直线，斜率k ＝he ，且与入射光的光强无关，故选项B 正确、C 错误；延长图线如图，可知纵轴截距的绝对值b ＝We ，解得逸出功W ＝eb ，故A 正确；从图像可以看出若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D 错误．答案：AB12．解析：P 1530→1430 Si ＋e 10是磷的衰变方程，自然界没有天然的P 1530，它是约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现的，属于人工放射性同位素，核反应方程是He 24+Al 1327→P 1530＋ n 10，选项A 错误；太阳内部核反应和氢弹的核反应方程是H 12+H 13→24 He ＋n 10＋17.6 MeV ，选项B 正确；两个轻核结合成质量较大的核是核聚变反应，故③是查德威克发现中子的核反应方程，选项C 正确；根据核反应方程遵循质量数守恒可知235＋1＝140＋94＋x ，解得x ＝2，选项D 错误．答案：BC13．解析：本题考查对应光谱比较能级跃迁放出光子的种类．根据真空中光速等于波长乘频率可知，波长越长频率越小，根据E ＝h ν可知频率越小能量越小，故A 正确；由可见光的频率范围可知，可见光的波长范围约为380～710 nm ，则四种光都属于可见光，故B 正确；由E ＝h ν＝h c λ可得E β＝2.56 eV ，故C 错误；根据E ＝h ν＝h cλ可知，H α谱线对应的光子能量为H β对应光子能量的λβλα倍，约为1.89 eV ，结合能级图可知，从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子能量为[－1.51－(－3.4)] eV ＝1.89 eV ，故D 正确．答案：ABD14．解析：从n ＝2能级跃迁到较高能级后能辐射出10种不同频率的光子，由C n 2＝10，解得n ＝5，故吸收的光子能量E ＝E 5－E 2＝2.86 eV ，故B 正确；跃迁过程中所放出的光子最大能量为E max ＝－0.54 eV －(－13.6 eV)＝13.06 eV ，由光电效应方程E k ＝h ν－W 0，E k ＝eU ，U ＝8 V ，可得该光电管阴极K 的逸出功W 0＝5.06 eV ，故A 错误；根据玻尔理论可知，跃迁过程中辐射出的光子能量是不连续的，故C 错误；由该光电管阴极K 的逸出功W 0＝5.06 eV ，可知辐射出的光子能使其发生光电效应的有氢原子从n ＝5能级到基态、从n ＝4能级到基态、从n ＝3能级到基态、从n ＝2能级到基态共4种，故D 正确．答案：BD。