2016高三物理原子物理复习(有答案)讲解

高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析1.（5分）以下关于天然放射现象，叙述正确的是（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．在α，β，γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核衰变为铅核的b过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变E．α衰变的实质是原子核内个质子和两个中子结合成一个α粒子的【答案】CDE【解析】半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因数无关，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故B错误；在α．β．γ这三种射线中，γ射线是波长很短的电磁波．其穿透能力最强，α射线是He 原子核，带正电，故其电离能力最强，故C正确；铀核（）衰变为铅核（）的过程的方程为：，即每次α衰变放出一个α粒子，每次β衰变放出一个电子，故D正确；α衰变的实质是原子核内个质子和两个中子结合成一个α粒子的，E正确；【考点】半衰期、α衰变、β衰变、天然放射现象、核反应方程式2.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有A．B．C．D．【答案】C【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式，其中为半衰期的次数，解得，故选C.【考点】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.3.发生衰变有多种可能性。

其中的一种可能是先衰变成，再一次衰变变成（X 代表某种元素），或再经一次衰变变成最后都衰变成，衰变路径如图所示。

则由图可知：①②③④四个过程中，是衰变；是衰变。

【答案】②③；①④【解析】1）衰变有放出，质量数减少数4，而荷电荷数减少2，而衰变有放出，质量数不变，荷电荷数增加1，由质量数和电荷数守恒即可判断，得出正确答案。

【考点】衰变和衰变4.（6分）2011年3月11日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（Cs）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。

原子物理一、波粒二象性1、热辐射：一切物体均在向外辐射电磁波。

这种辐射与温度有关。

故叫热辐射。

特点：1）物体所辐射的电磁波的波长分布情况随温度的不同而不同；即同时辐射各种波长的电磁波，但某些波长的电磁波辐射强度较强，某些较弱，分布情况与温度有关。

2）温度一定时，不同物体所辐射的光谱成分不同。

2、黑体：一切物体在热辐射同时，还会吸收并反射一部分外界的电磁波。

若某种物体，在热辐射的同时能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体叫做黑体(或绝对黑体)。

在自然界中，绝对黑体实际是并不存在的，但有些物体可近似看成黑体，例如，空腔壁上的小孔。

注意，黑体并不一定是黑色的。

热辐射特点吸收反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度，材料种类及表面状况有关既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射黑体辐射的实验规律：1）温度一定时，黑体辐射的强度，随波长分布有一个极大值。

2）温度升高时，各种波长的辐射强度均增加。

3）温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。

4、能量子:上述图像在用经典物理学解释时与该图像存在严重的不符（维恩、瑞利的解释）。

普朗克认为能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．νεh=)1063.6(34叫普朗克常量sJh⋅⨯=-。

由量子理论得出的结果与黑体的辐射强度图像吻合的非常完美，这印证了该理论的正确性。

5光电效应：在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象。

发射出来的电子叫光电子。

光电效应由赫兹首先发现。

爱因斯坦指出:① 光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份能量子叫做一个光子．光子的能量为ε＝h ν，其中h=6.63×10－34 J ·s 叫普朗克常量，ν是光的频率；② 当光照射到金属表面上时，一个光子会被一个电子吸收，吸收的过程是瞬间的（不超过10-9s ）。

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。

1．原子的基本状况1.1解：根据卢瑟福散射公式：20222442K Mv ctgb b Ze Zeαθπεπε== 得到：2192150152212619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010)Ze ctg ctg b K οθαπεπ---⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯米 式中212K Mvα=是α粒子的功能。

1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为2202121()(1)4sin mZe r Mv θπε=+ ，试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min202121()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο--⨯⨯⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯143.0210-=⨯米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。

问质子与金箔。

问质子与金箔原子核可能达到的最解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。

当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。

根据上面的分析可得：220min124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε=19291361979(1.6010)910 1.141010 1.6010---⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-⨯米。

1.7能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为22/1005.1米公斤-⨯的银箔上，α粒解：设靶厚度为't 。

非垂直入射时引起α粒子在靶物质中通过的距离不再是靶物质的厚度't ，而是ο60sin /'t t =，如图1-1所示。

因为散射到θ与θθd +之间Ωd 立体角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为：dnNtd nσ= (1) 而σd 为：2sin )()41(422220θπεσΩ=d Mvzed （2）把（2）式代入（1）式，得：2sin)()41(422220θπεΩ=d Mv ze Nt n dn ……（3） 式中立体角元0'0'220,3/260sin /,/====Ωθt t t L ds dN 为原子密度。

高三物理原子核的天然衰变试题答案及解析1.氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。

它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。

其衰变方程是→＋。

已知的半衰期约为 3.8天，则约经过天，16g的衰变后还剩1g。

【答案】，15.2【解析】根据衰变过程中，质量数与电荷数守恒可知，该衰变过程中，所释放的粒子的质量数为A＝222－218＝4，电荷数为Z＝86－84＝2，所以该粒子为，根据半衰期公式有：m＝，代入数据解得：t＝4τ＝15.2天m【考点】本题主要考查了核反应中质量数与电荷数守恒、半衰期公式的应用问题，属于中档偏低题。

2.碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有A．B．C．D．【答案】C【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式，其中为半衰期的次数，解得，故选C.【考点】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.3.核可以通过衰变产生粒子，下列说法中正确的有( )A．式中x=90、y=234，由此可推得所有的衰变均满足电荷数和质子数守恒B．核的比结合能比核的大C．1.0×1024个核经过两个半衰期后还剩1.0×106个D．若核原来是静止的，则衰变后瞬间核和粒子的速度方向有可能相同【答案】B【解析】因为所有的衰变均满足电荷数与质量数守恒，故可推得式中x=90、y=234，所以A错误；该衰变发反应释放能量，故核的比结合能比核的大，所以B正确；半衰期是大量的统计规律，少量的核衰变，不满足，所以C错误；由于核反应满足动量守恒，反应前总动量为零，故反应后核和粒子的总动量也为零，故速度方向相反，所以D错误。

【考点】本题考查原子核的衰变4.（6分）下列说法正确的是。

（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。

每选错一个扣3分，最低得分为0分）A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的B．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，实现了人类第一次原子核的人工转变C．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7. 6天后就一定剩下一个原子核D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的E．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象【答案】ABD【解析】汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是可分的，有复杂的结构，A正确；卢瑟福发现了质子，是通过α粒子轰击氮原子核，，实现了人类第一次原子核的人工转变，B正确；半衰期是对大量原子核的一个统计规律，对于少量的原子不成立，C错误；β衰变所释放的电子是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子而产生的，D正确；爱因斯坦提出了光的量子化，玻尔建立玻尔理论成功解释了氢原子发光的现象，E错误。

第一章填空1、（ ）实验否定了汤姆逊原子结构模形。

答：（α粒子散射）。

2、原子核式结构模型是（）。

3、夫兰克—赫兹实验证明了（ ）答原子能级的存在。

4、德布罗意波的实验验证是（ ）答电子衍射实验。

选择题1、原子核式模型的实验依据是：（只选一个）（A ）α粒子散射实验。

（B ）光电效应，（C ）康谱顿效应，（D ）夫兰克—赫兹实验。

答（A ）2、α粒子散射实验实验得到的结果：（A ）绝大多数α粒子的偏转角大于90。

，（B ）只有1/800的α粒子平均在2—3度的偏转角。

（C ）只有1/800的α粒子偏转角大于90。

，其中有接近180。

的。

（D ）全部α粒子偏转角大于90。

答（C ）第二章填空1、光谱的类型（ ）光谱、 （ ）光谱 ， （ ）光谱。

答：线状、带状，连续。

2、巴耳末线系的可见光区中的四条谱线颜色是（ ）、 （ ）、（ ）、（ ） 答；（红、深绿、青、紫）3、氢原子光谱的前4个谱线系是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。

答“（赖曼系，巴巴耳末、帕邢、布喇开）4、玻尔理论的三个假设是（1）、（（2）（ ）（3）（ ）5、能级简并是指（n 个状态的能量是相同的状况）6、氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时能级是（简并）的，简并度为（n ）7、当氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时，在n=3的能级中可能有多少个不同状态的椭圆轨道？（答案3个）（可作填空或选择）8、氢原子的玻尔半径a 0=0.529A,在n=2能级的椭圆轨道半长轴为（ ）A ，半短轴分别为（ ）A 、（ ）A 。

解：根据半长轴20a a nZ =可得： 2.116a =A 因1,2n φ= 由n b a n φ=得 b 1=1.053A, b 2=2.116A9在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的光子能量中能是（A ）12.1eV , (B)10.2 Ev .（C ）12.1 eV 、 10.2 eV 、19 eV ，（D ）12.1 eV 、 10.2 eV 、3.4 eV . 答案(C)10在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的普线有( )条答案(3)问答5、玻尔理论是建立在物理学那三方面的基础上？答（1）光谱的实验资料和经验规律，（2）以实验基础的原子核式结构模型，（3）从黑体辐射的事实发展出来的量子论。

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。

高三物理知识点详解原子物理篇原子物理是物理学中重要的一门学科，它研究的是原子的结构、性质和相互作用等内容，对于理解物质的基本组成和性质具有重要意义。

下面，我们将详细介绍高三物理中与原子物理相关的知识点。

一、原子的结构1.1 原子的组成原子是由原子核和围绕原子核运动的电子组成的。

原子核主要由质子和中子构成，质子带正电，质量与中子相近，而中子不带电。

电子带负电，质量远小于质子和中子。

质子和中子都存在于原子核内，而电子则在原子核外围的电子壳中运动。

1.2 原子的尺寸原子的尺寸通常用原子半径来表示，原子的直径约为0.1纳米（1纳米等于10^-9米），因此原子的尺寸非常微小。

1.3 原子的质量原子质量单位（amu，atomic mass unit）是描述原子质量的单位，1amu约等于质子质量。

其中，1质子质量约为1.67×10^-27千克。

原子的质量主要由原子核的质量决定，而电子的质量可以忽略不计。

二、原子的能级和谱线2.1 原子的能级原子的电子壳层由不同数量的电子能级组成。

电子能级是指电子在原子内能量不同的状态。

能级较低的电子能量较低，电子处于比较稳定的状态；而能级较高的电子能量较高，电子处于不太稳定的状态。

2.2 能级跃迁和谱线当电子从低能级跃迁到高能级时，我们称为吸收能级跃迁；当电子从高能级跃迁到低能级时，我们称为发射能级跃迁。

能级跃迁过程中，原子会发出或吸收电磁波，对应的光谱线可以用于研究原子结构和性质。

三、原子的辐射和衰变3.1 原子的辐射原子的核存在不稳定性，当原子内部存在过多或过少的中子和质子时，会导致原子核不稳定。

为了达到稳定态，原子核会通过放射性衰变或核反应释放出辐射，如α射线、β射线和γ射线等。

3.2 放射性衰变放射性衰变指的是原子核自发地改变自身核的结构和性质，使核衰变为另一种核的过程。

常见的放射性衰变方式包括α衰变、β衰变和γ衰变。

α衰变是指原子核释放出一个α粒子，即由两个质子和两个中子组成的粒子；β衰变分为β-衰变和β+衰变，分别是指原子核释放出一个电子或正电子；γ衰变是指原子核释放出γ射线。

高三物理原子物理试题答案及解析1.(4分)下列说法正确的是A．原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，这就是β衰变B．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小。

D．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性。

【答案】AD【解析】考查对原子物理相关概念的理解，原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，这就是β衰变，A正确；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能，B错误；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大；C错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性，D正确；2.下列说法中正确的是A．射线的穿透能力比射线的穿透能力弱B．结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量C．若质子、电子具有相同动能，则它们的物质波波长相等D．普朗克认为振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍【答案】AD【解析】结合能是由于核子结合成原子核而吸收的能量，B错；物质波的波长，质子和电子的质量不相等，波长不同，C错；3.已知有核反应方程，则下列说法正确的是（）A．该反应属于衰变B．产物中的电子来源于的核外电子C．原子核的质量比原子核的质量大D 原子核的质量与原子核的质量相等【答案】AC【解析】由方程知，Na原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，所以该反应属于衰变，A对；产物中的电子是Na原子核中的一个中子反应生成的，不是来源于的核外电子，B错；因在反应中Na原子核放出了一个电子，所以原子核的质量比原子核的质量大，C对，D错。

4.6分)在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )(选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。

高三物理原子核试题答案及解析1. 假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u ，中子的质量是1.008 7 u ，氦核同位素的质量是3.015 0 u.(1)聚变的核反应方程式是________，在聚变核反应中释放出的能量为______ MeV.(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为H ＋He→Li ，已知各核子比结合能分别为E H ＝1.112 MeV 、E He ＝7.075 MeV 、E Li ＝5.603 MeV ，求此核反应过程中释放的核能 ． 【答案】(1) H ＋H→He ＋n 3.3 (2)7.585 MeV 【解析】(1)在核反应前后质量数和核电荷数守恒，由爱因斯坦的质能方程可知在聚变核反应中释放出的能量为（2.013 6 u+2.013 6 u-1.008 7 u-3.015 0 u ）×931.5MeV="3.3"MeV(2)比结合能为平均每个核子的能量，所以释放的能量为1.112 MeV×3+7.075 MeV×4-5.603 MeV×7="7.585" MeV2. 中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc 2="2.2" MeV 是氘核的结合能.下列说法正确的是( )A ．用能量小于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B ．用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零【答案】AD【解析】用能量小于等于结合能的光子照射氘核时,氘核一定不能分解,所以A 正确,B 错误.用能量大于结合能的光子照射氘核时,氘核可能分解,只要分解,分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了),所以C 错误,D 正确.3. (山东临沂一模)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图象.下列说法中正确的是( )A ．若D ､E 能结合成F,结合过程一定要释放能量B ．若D ､E 能结合成F,结合过程一定要吸收能量C ．若A 能分裂成B ､C,分裂过程一定要释放能量D ．若A 能分裂成B ､C,分裂过程一定要吸收能量【答案】AC【解析】核反应过程中,核子数守恒,反应后比反应前核子平均质量减小,则反应过程一定要放出能量,反之,反应后核子平均质量增大,则反应过程中一定要吸收能量,由图象易知A ､C 正确.实际上在这里A 项为轻核的聚变反应,C 项为重核的裂变反应.4. 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时,往往会同时伴随__________辐射.已知A､B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2,经过t=T1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比mA mB=__________.【答案】γ 2T22T1【解析】由半衰期公式m=m0结合题意可得mA·mB·所以5.太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程．(2)这一核反应能释放出多少能量？(3)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg?(4)若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？(mp＝1.0073u，mα＝4.0015 u，me＝0.00055 u，太阳的质量为2×1030 kg)【答案】(1)4H―→He＋2e(2)24.78 MeV (3)4.2×109 kg(4)4.5×109年【解析】(1)核反应方程是4H―→He＋2 e.(2)这一核反应的质量亏损是Δm＝4mp －mα－2me＝0.0266 uΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5 MeV≈24.78 MeV.(3)由ΔE＝Δmc2得每秒太阳质量减少Δm＝＝ kg≈4.2×109 kg.(4)太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t＝＝s≈1.4×1017 s即为4.5×109年．6.太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子．试写出核反应方程，并由表中数据计算出该聚变反应过程中释放的能量(取1 u＝×10－26 kg)．粒子名称质子pα粒子电子e中子n质量/u 1.0073 4.00150.00055 1.0087【答案】：见解析【解析】核反应方程为4H―→He＋2e,4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损为Δm＝(1.0073×4－4.0015－2×0.00055)u＝0.0266 u＝4.43×10－29 kg由爱因斯坦质能方程得，聚变反应过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J＝4.0×10－12 J.7.（2010·北京·15）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。

高三物理原子能级试题答案及解析1.已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图所示．一群氢原子处于量子数n = 4的能级状态，下列说法中正确的是A．氢原子最多可能辐射4种频率的光子B．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应C．辐射光子中都不能使钙发生光电效应D．处于基态的氢原子能够吸收能量为11 eV的光子向高能级跃迁【答案】B【解析】根据知，这群氢原子可能辐射6种频率的光子，A错误；n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余3种光子能量均大于2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应，B正确，C错误；基态的氢原子吸收11ev光子，能量为-13.61+11eV=-2.61eV，不能发生跃迁，D错误【考点】考查了原子跃迁2.(6分)已知氢原子基态电子轨道半径为r0=0.528×10-10 m,量子数为n的激发态的能量En=eV.求：(1)电子在基态轨道上运动的动能；(2)计算这几条光谱线中波长最短的一条光谱线的波长.(k=9.0×109 N·m2/C2,e=1.60×10-19C,h=6.63×10-34 J)【答案】(1) 3.6 eV(2) 1.03×10-7 m【解析】(1)库仑力提供向心力，则有=,则=,代入数据得电子在基态轨道上运动的动能为13.6 eV.(2)波长最短的光频率最高、能量最大，对应处于n=3的激发态的氢原子向n=1能级跃迁所发出光的光谱线.将能量单位“eV”换算成国际单位“J”后得：λ= =1.03×10-7 m.本题考查电子的跃迁，由库仑力提供向心力可求得电子运动的速度大小，从而求得电子动能大小，波长最短的光频率最高、能量最大，对应处于n=3的激发态的氢原子向n=1能级跃迁所发出光的光谱线，释放光电子的能量等于两能极差，由此可求得光的波长3.（8分）如图所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为的细激光束照射到B板上，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量e，求：（1）从B板逸出电子的最大初动能。

原子物理第三章习题答案第三章量子力学初步3.1 波长为οA 1的X 光光子的动量和能量各为多少？解：根据德布罗意关系式，得：动量为：12410341063.6101063.6----=?==秒米千克λhp 能量为：λ/hc hv E==焦耳151083410986.110/1031063.6---?==。

3.2 经过10000伏特电势差加速的电子束的德布罗意波长?=λ 用上述电压加速的质子束的德布罗意波长是多少？解：德布罗意波长与加速电压之间有如下关系：meV h 2/=λ 对于电子：库仑公斤，19311060.11011.9--?=?=e m把上述二量及h 的值代入波长的表示式，可得：οοολA A A V 1225.01000025.1225.12===对于质子，库仑公斤，19271060.11067.1--?=?=e m ，代入波长的表示式，得：ολA 319273410862.2100001060.11067.1210626.6----?==3.3 电子被加速后的速度很大，必须考虑相对论修正。

因而原来ολA V25.12=的电子德布罗意波长与加速电压的关系式应改为：ολA V V)10489.01(25.126-?-=其中V 是以伏特为单位的电子加速电压。

试证明之。

证明：德布罗意波长：p h /=λ对高速粒子在考虑相对论效应时，其动能K 与其动量p 之间有如下关系：222022c p c Km K =+而被电压V 加速的电子的动能为：eV K =2200222/)(22)(c eV eV m p eV m ceV p +=+=∴因此有：2002112/c m eV eVm h p h +==λ一般情况下，等式右边根式中202/c m eV 一项的值都是很小的。

所以，可以将上式的根式作泰勒展开。

只取前两项，得：)10489.01(2)41(260200V eVm h c m eV eVm h -?-=-=λ 由于上式中οA VeV m h 25.122/0≈，其中V 以伏特为单位，代回原式得：ολA V V)10489.01(25.126-?-=由此可见，随着加速电压逐渐升高，电子的速度增大，由于相对论效应引起的德布罗意波长变短。

2016年全国高考统一物理试卷（新课标Ⅲ）一、选择题1．（6分）关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是（）A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律2．（6分）关于静电场的等势面，下列说法正确的是（）A．两个电势不同的等势面可能相交B．电场线与等势面处处相互垂直C．同一等势面上各点电场强度一定相等D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功3．（6分）一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动，在时间间隔t内位移为s，动能变为原来的9倍。

该质点的加速度为（）A．B．C．D．4．（6分）如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上：一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球，在a和b之间的细线上悬挂一小物块。

平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。

不计所有摩擦，小物块的质量为（）A．B．m C．m D．2m5．（6分）平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q＞0）．粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角．已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场．不计重力．粒子离开磁场的射点到两平面交线O的距离为（）A．B．C．D．6．（6分）如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b．当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是（）A．原、副线圈匝数之比为9：1B．原、副线圈匝数之比为1：9C．此时a和b的电功率之比为9：1D．此时a和b的电功率之比为1：97．（6分）如图，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P．它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W．重力加速度大小为g．设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则（）A．a=B．a=C．N=D．N=8．（6分）如图，M为半圆形导线框，圆心为O M；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线O M O N的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。

一、选择题1．(0分)[ID ：130907]一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q 1，两个氘核发生核反应生成一个氦核，氘核聚变反应方程是22311120H H He n +→+。

该反应放出的能量为Q 2，聚变反应中生成氦核的比结合能（ ） A ．123Q Q + B ．123Q Q - C ．1223Q Q + D ．2123Q Q + 2．(0分)[ID ：130900]下列说法正确的是 A ．原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的B ．铀核（23892 U ）衰变为铅核（20882 Pb ）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变C ．一个氢原子从量子数n ＝3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的强度太小 3．(0分)[ID ：130898]静止的氡核弱22286Rn 放出α粒子后变成钋核21884Po ，α粒子动能为k E α.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 A ．24218k E c α⋅ B ．0 C ．2222218k E c α⋅ D ．2218222k E c α⋅ 4．(0分)[ID ：130887]有关原子及原子核方面的知识，下列说法正确的是（ ） A ．放射性物质衰变时放出来的γ光子，是原子从高能级向低能级跃迁时产生的 B ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C ．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时所产生的D ．轻核聚变要在很高的温度下才能发生5．(0分)[ID ：130881]目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．下列有关放射性知识的说法中，正确的是 A ．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的C ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，则经3.8天后就一定只剩下2个氡原子核D ．23892U 衰变成20682P b 要经过4次β衰变和8次α衰变6．(0分)[ID ：130879]下列叙述中正确的是A ．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量B ．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律C ．美国科学家密立根通过油滴实验，测定出电子的荷质比D ．卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子 7．(0分)[ID ：130874]下列说法不．正确的是( ) A ．α射线是高速运动的氦原子核B ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的C ．方程式258254492902U Th He →+是重核裂变反应方程D ．23290Th 经过6次α衰变和4次β衰变后成为20882Pb8．(0分)[ID ：130856]在β衰变中放出的电子来自( )A ．原子核外轨道上的电子B ．原子核内所含的电子C ．原子核内中子变成质子时放出的电子D ．原子核内质子变成中子时放出的电子9．(0分)[ID ：130949]下列四幅图涉及到不同的物理知识，图甲为圆板衍射条纹，图乙为共振曲线，图丙为三种射线在磁场中的运动轨迹图，图丁为核反应堆示意图。

1．下列说法正确的是()A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型B．结合能越大，原子核结构一定越稳定C．如果使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光的光照强度才行D．发生β衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1E．在相同速率情况下，利用质子流比利用电子流制造的显微镜将有更高的分辨率答案ADE2．下列说法正确的是()A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性C．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D．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析由物理学史的知识可知，A、D项正确；波长越短，波动性越不明显， B项错误；β衰变中产生的β射线是从原子核内释放出来的，C项错误；对于任何一种金属产生光电效应，都存在一极限频率，而入射光的频率必须大于这频率时，才能产生光电效应，由波长和频率的关系可知，E项正确．答案ADE3．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是() A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小B．只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将不变C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D ．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短E ．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多答案 BCE4．静止的镭原子核223 82Ra 经一次α衰变后变成一个新核Rn.则下列相关说法正确的是( )A ．该衰变方程为226 88Ra→222 86Rn ＋42HeB ．若该元素的半衰期为T ，则经过3T 的时间，2 kg 的223 82Ra 中仍有0.25 kg 没发生衰变C ．由方程可知反应前223 82Ra 的质量等于反应后的新核Rn 与42He 的质量之和D ．若只改变该元素所处的物理状态，则其半衰期不变E ．该元素的半衰期会随它所处的化学环境的变化而变化 解析 由核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒知，A 项正确；根据半衰期的意义知剩余镭的质量为m＝m 0(12)3＝0.25 kg ，B 项正确；在核反应过程有质 量亏损，C 项错误；放射性元素的半衰期与该元素的物理状态无关，与所处的化学环境也无关，D 项正确，E 项错误．答案 ABD5．关于近代物理的相关内容，下列说法正确的是( )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 表示中子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E ．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出能量 解析 α粒子是高速运动的氦原子核，A 项错误；由核反应过程的质量数和 电荷数守恒可知，10n 表示中子，B 项正确；由光电效应方程E k ＝hν－W 可知，C 项错误；由玻尔理论可知，D 项正确；由核聚变和核裂变规律可知，E 项正 确．答案 BDE6．(多选)下列说法正确的是()A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的热核反应C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小D．用14 eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离E．光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号解析因α衰变的本质是发生衰变的核中减少2个质子和2个中子形成氦核，所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数减少了2，A项错；太阳辐射的能量是太阳内部核聚变产生的，所以B项正确；半衰期由核内部自身因素决定，与其他因素无关，所以C项错；因为氢原子基态的能量为－13.6 eV，所以用14 eV光子照射一定能电离，D项正确；由光电管的工作原理可知E 项正确．答案BDE7．(多选)静止的镭原子核228 88Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，则下列相关说法正确的是() A．该衰变方程为228 88Ra→224 86Rn＋42HeB．若该元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2 kg的228 88Ra中有1.5 kg已经发生了衰变C．随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核228 88Ra越来越少，其半衰期也变短D．若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度E．该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化答案ABE8．(多选)下列说法正确的是()A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下1个原子核了B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质C．光子的能量由光的频率所决定D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能E．按照玻尔理论，氢原子核外的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，电势能增大，原子的总能量增加解析因半衰期是对大量原子核的衰变作出的统计规律，对于少数原子核是没有意义的，所以A项错误；因为β衰变的本质是核内一个中子转化成一个质子和一个电子并将电子发射出来的过程，所以B项正确；由光子的能量式ε＝hν，知C项正确；并不是所有核反应都放出核能，有些核反应过程需要吸收能量，D项错误；由玻尔理论知，E项正确．答案BCE9．(多选)下列说法正确的是()A．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小B．放射性物质的温度升高，则半衰期减小C．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小答案CDE10．(多选)下列说法正确的是()A．原子的核式结构是汤姆生发现的B．铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变C．一个氢原子从量子数n＝3的激发态跃迁到基态时最多可产生2条不同频率的谱线D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小E．用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期解析原子的核式结构是卢瑟福通过α粒子散射实验发现的，A错；质量数238＝206＋4×8守恒，电荷数92＝82＋2×8－6守恒，B正确；只有一个氢原子跃迁时最多可产生两条谱线是从3→2和从2→1跃迁时产生的，C正确；能否发生光电效应取决于光的频率与金属的极限频率之间的关系，而与光强无关，D 错；衰变是原子核内部的变化，由其本身决定，与外界环境无关，E 正确．答案 BCE11．以下关于天然放射现象，叙述正确的是( )A ．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短B ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变E ．α衰变的实质是原子核内2个质子和2个中子能紧密结合在一起，在一定条件下以一个整体从原子核中抛射出来，发生α衰变答案 CDE12．关于核反应方程234 90Th→234 91Pa ＋X ＋ΔE (ΔE 为释放出的核能，X 为新生成粒子)，已知234 90Th 的半衰期为T ，则下列说法正确的是( )A.234 91 Pa 没有放射性B.234 91 Pa 比234 90Th 少1个中子，X 粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变C ．N 0个234 90Th 经2T 时间因发生上述核反应而放出的核能为34N 0ΔE (N 0数值很大)D.234 90 Th 的比结合能为ΔE 234E.234 90 Th 的化合物的半衰期等于T 解析 原子序数大于83的原子核均具有放射性，A 项错误；该核反应为β衰 变，是原子核内的一个中子转化为一个质子，同时释放出一个电子，B 项正 确；N 0个234 90Tn 原子核经2T 时间发生衰变的个数为34N 0，由核反应方程知，放 出的核能为34N 0ΔE ，C 项正确；由比结合能的定义知，D 项错误；元素的半衰期与元素的物质状态(单质、化合物)无关，E 项正确．答案 BCE13．北京时间2011年3月11日13时46分，在日本本州岛附近海域发生里氏9.0级强烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质泄漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为131 53I→131 54Xe＋Y.根据有关放射性知识，下列说法正确的是()A．Y粒子为β粒子B．若131 53I的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原子核了C．生成的131 54Xe处于激发态，放射γ射线．γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.131 53I中有53个质子和131个核子E．如果放射性物质碘131处于化合态，也不会对放射性产生影响答案ADE14．在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图甲，并记录相关数据．对于这两组实验，下列判断正确的是()A．饱和光电流一定不同B．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压U c不同C．光电子的最大初动能不同D．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同E．分别用不同频率的光照射之后绘制U cν图象(ν为照射光频率，图乙为其中一小组绘制的图象)，图象的斜率可能不同解析虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故A 错误，D 正确；根据光电效应反应 方程E km ＝hν－W 0和eU c ＝E km 得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也 不同，光电子的最大初动能也不同，故B 、C 正确；因为U c ＝hνe －W 0e知图象的斜率等于h e，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子的电荷量，可以求 出斜率与普朗克常量有关，故E 错误．答案 BCD15．氢原子能级如图所示，一群处于第4能级的氢原子在跃迁 时能够发出________种频率的光，已知金属钛的逸出功为4.1 eV ，则用这些 光照射金属钛时能打出光电子的有________种，其中打出的光电子的初动能 最大的是________ eV .答案 6 3 8.6516． (多选)如图所示为氢原子的能级图．氢原子从n ＝5的能级跃迁到n ＝3的能级时辐射出a 光子，从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时辐射出b 光子．下列说法正确的是( )A ．a 光子的能量比b 光子的能量大B ．若a 、b 两种光在同一种均匀介质中传播，则a 光的传播速度比b 光的传播速度大C ．若b 光能使某种金属发生光电效应，则a 光一定能使该金属发生光电效应D ．若用同一双缝干涉装置进行实验，用a 光照射双缝得到相邻亮条纹的间距 比用b 光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大解析 据题意，氢原子从n ＝5能级跃迁到n ＝3能级释放的光子能量为：ΔE a ＝0.97 eV ＝hνa ，氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级释放的光子能量为：ΔE b ＝2.55 eV ＝hνb ，则知b 光光子的能量大，频率也大，在同一种均匀介质中，频率越大的光传播速度越慢，所以A 选项错误，B 选项正确；如果b 光 可以使某种金属发生光电效应，则a 光不一定能使其发生光电效应，所以C 选项错误；a 光频率较小，则a 光波长较大，所以在做双缝干涉实验时，用a 光照射双缝时得到的干涉条纹较宽，D 选项正确．答案 BD17． (多选)下列说法正确的是( )A ．某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为3.8 天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2hν0E.42He ＋2713Al→3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程答案 ABE18．一个铀核(238 92U)放出一个α粒子后衰变成钍核(234 90Th)， 其衰变方程为________；已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m 1、m 2和m 3，真空中的光速为c ，上述衰变过程中释放出的核能为________．解析 (1)根据电荷数和质量数守恒可得衰变方程为238 92U→234 90Th ＋42He ；(2)质量亏损为Δm ＝m 1－m 2－m 3，所以，释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝(m 1－m 2－m 3)c 2. 答案 238 92U→234 90Th ＋42He (m 1－m 2－m 3)c 219．海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能 源．两个氘核的核反应为：21H ＋21H→32He ＋10n ，其中氘核的质量为2.013 u ，氦 核的质量为3.015 0 u ，中子的质量为1.008 7 u ．(1 u ＝931.5 MeV)求：(1)核反应中释放的核能； (2)在两个氘核以相等的动能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．答案(1)2.14 MeV(2)E kn＝2.13 MeV；E kHe＝0.71 MeV：。

高考物理近代物理知识点之原子结构知识点总复习含答案解析(6)一、选择题1．氢原子从能量为m E 的较高激发态跃迁到能量为n E 的较低激发态，设真空中的光速为c ，则氢原子 A ．吸收光子的波长为()m n c E E h - B ．辐射光子的波长为()m n c E E h- C ．吸收光子的波长为nm chE E -D ．辐射光子的波长为nm chE E -2．玻尔的原子模型在解释原子的下列问题时，和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是（ ）A ．电子绕核运动的向心力，就是电子与核之间的静电引力B ．电子只能在一些不连续的轨道上运动C ．电子在不同轨道上运动时能量不同D ．电子在不同轨道上运动时静电引力不同3．一个氢原子从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4．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．下列说法正确的是A ．比结合能越小的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定B ．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能与动能之和不变C ．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子D ．处于激发态的原子核辐射出γ射线时，原子核的核子数不会发生变化 6．一个氢原子从量子数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7．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8．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的规律认识错误．．的是（ ）A ．用能量为14.0eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子电离B ．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射的光中，有3种不同频率的光能使锌发生光电效应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8.75eVD ．用能量为10.21eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态9．若用｜E 1｜表示氢原子处于基态时能量的绝对值，处于第n 能级的能量为12n E E n ，则在下列各能量值中，可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出来的能量的是（ ）A ．114E B ．134E C ．178E D ．1116E 10．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）与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )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．已知原子核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，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D．卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征11．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12．如图为氢原子能级示意图。