【K12小初高学习】2019年版本高考总复习专题试卷——光学、原子物理-Word版

培优点二十三 原子物理1. 本部分内容涉及点较多，改为必考内容后，从这两年的命题看，逐渐向着多个考点融合的方向发展，且主要以选择题的形式考查。

2. 记住几个二级结论：(1)遏止电压U c 与入射光频率ν、逸出功W 0间的关系式：U c ＝h e ν－W 0e。

(2)截止频率νc 与逸出功W 0的关系：h νc －W 0＝0，据此求出截止频率νc 。

(3)光照引起的原子跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物粒子的动能大于(或等于)能级差。

(4)大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱线条数：C n 2＝n n －2。

(5)磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，半径与电荷量成反比。

(6)平衡核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒。

典例1. (2018∙全国II 卷∙17)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1.28×10-19J 。

已知普朗克常量为6.63×10-34J·s，真空中的光速为3.00⨯108m·s -1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A. 1×1014Hz B. 8×1014Hz C. 2×1015Hz D. 8×1015Hz 【解析】由光电效应方程式k 0E h W ν=-，得0k k cW h E h E νλ=-=-，刚好发生光电效应的临界频率为0ν，则00W h ν=，代入数据可得140810Hz ν=⨯，故B 正确。

【答案】B典例2. (2018∙全国III 卷∙14) 1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al ，产生了第一个人工放射性核素X ：2713αAl 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【解析】本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点。

5 第四节原子与原子核1．下列说法中正确的有( )A．α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构B．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性C．放射性元素的半衰期与原子所处的物理、化学状态有关D．玻尔将量子观念引入原子领域，并能够解释氢原子的光谱特征解析：选BD．α粒子散射实验说明了原子具有核式结构，选项A错误；衍射和干涉是波特有的现象，电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，选项B正确；放射性元素的半衰期与原子所处的物理、化学状态无关，选项C错误；玻尔提出了定态假设、轨道量子化和跃迁假设，将量子观念引入了原子领域，并能够解释氢原子的光谱特征，选项D正确．2．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．下列释放核能的反应方程，表述正确的有( )A．31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B．31H＋21H→42He＋10n是β衰变C．235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D．235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变解析：选AC．β衰变时释放出电子(0－1e)，α衰变时释放出氦原子核(42He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子．3．关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定解析：选ABC．原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A正确．重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确．铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确．比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误．4．如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子跃迁的理解正确的是( )A．由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光电子一定不能使逸出功为3．34 eV的金属发生光电效应B．大量处于n＝4能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，向外辐射6种不同频率的光子C．大量处于n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，用发出的光照射逸出功为3．34 eV 的金属，从金属表面逸出的光电子的最大初动能为8．75 eVD．如果用光子能量为10．3 eV的光照射处于n＝1能级的氢原子，则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级解析：选BC．氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，当氢原子从高能级跃迁到基态时放出的光子的能量最小值为－3．4 eV－(－13．6 eV)＝10．2 eV，大于3．34 eV，所以一定能使逸出功为3．34 eV的金属发生光电效应，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子的种类为C24＝4×32＝6，B正确；大量处于n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为－1．51 eV－(－13．6 eV)＝12．09 eV，用此光子照射逸出功为3．34 eV的金属，由爱因斯坦光电效应方程可得该金属的最大初动能为12．09 eV－3．34 eV＝8．75 eV，C正确；当氢原子由低能级向高能级跃迁时，氢原子吸收的光子能量一定等于两能级之间的能量差，而由氢原子的能级图可知任何两能级间的能量差都不等于10．3 eV，因此不能使n＝1能级的氢原子跃迁到较高的能级，D错误．5．(2018·南京、盐城、连云港三市高三模拟)下列说法中正确的是( )A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有粒子性B．β衰变是原子核内部一个质子转化成一个中子的过程C．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性D．β衰变是原子核内部一个中子转化成一个质子的过程解析：选CD．电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，选项A错误，C正确；β衰变是原子核内部一个中子转化成一个质子的过程，选项B错误，D正确．6．(2018·无锡天一中学检测)下列说法中正确的是( )A．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应能进行C．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子D．铀235的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变长解析：选A．链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行，故A对，B错；原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个正电子，故C错；元素的半衰期与环境及化学状态无关，故D错．7．太阳内部不断地进行着各种核聚变反应，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核就是其中之一，请写出其核反应方程________________；如果氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，则上述反应释放的能量可表示为________．解析：根据质量数和电荷数守恒即可写出核反应方程，核子聚集时释放能量，核子分开时吸收能量，故核反应方程为21H＋31H―→42He＋10n，核反应释放的能量为4E3－3E2－2E1．答案：见解析8．(2018·南京师大附中高三模拟)(1)关于下列四幅图说法正确的是________．A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬(2)某次光电效应实验中，测得某金属的入射光的频率ν和反向遏止电压U c的值如下表所示．(已知电子的电量为e＝1．6×10－19C)c①这种金属的截止频率为______________Hz ；(保留三位有效数字)②普朗克常量为________J ·s ．(保留两位有效数字)(3)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，但它进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的重大因素．静止的氡核222 86Rn 放出一个粒子x 后变成钋核21884Po ，钋核的动能为0．33 MeV ，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x 的动能．则：①写出上述衰变的核反应方程；②求粒子x 的动能．(保留两位有效数字)解析：(2)①由图象读得这种金属的截止频率为：(4．27±0．01)×1014Hz ； ②由图线斜率k ＝h e ＝ΔU c Δν＝3．93×10－15V ·s ， 解得：h ＝(6．3±0．1)×10－34J ·s ． (3)①222 86Rn →218 84Po ＋42He ．②设钋核的质量为m 1、速度为v 1，粒子x 的质量为m 2、速度为v 2，根据动量守恒定律有0＝m 1v 1－m 2v 2粒子x 的动能E k2＝(m 2v 2)22m 2＝m 1v 212×m 1m 2＝109E k12＝18 MeV ． 答案：(1)C (2)①(4．27±0．01)×1014②(6．3±0．1)×10－34 (3)①222 86Rn →218 84Po ＋42He ②18 MeV。

课时分层集训(三十三) 光电效应氢原子光谱(限时：40分钟)[基础对点练]光子说光电效应现象1．2016年8月16日01时40分，由我国研制的世界首颗量子科学试验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空．它的成功发射和在轨运行，不仅将有助于我国广域量子通信网络的构建，服务于国家信息安全，它将开展对量子力学基本问题的空间尺度试验检验，加深人类对量子力学自身的理解，关于量子和量子化，下列说法错误的是( )A．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的概念B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念C．光子的概念是爱因斯坦提出的D．光电效应实验中的光电子，也就是光子D[由玻尔理论可知，在研究原子结构时，引进了量子化的概念，故A正确；普朗克在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，提出量子化理论，故B正确；为解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光子说，引入了光子的概念，故C正确；光电子就是在光电效应中产生的电子，本质是金属板的电子，故D错误．]2．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是( )A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间选B 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关。

不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B。

3．(多选)如图12­1­7为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图．光电子的最大初动能用E k表示、入射光的强度用C表示、入射光的波长用λ表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用ν表示．则下列说法正确的是( )图12­1­7A ．E k 与C 无关B ．E k 与λ成反比C ．E k 与t 成正比D ．E k 与ν成线性关系AD [由E k ＝h ν－W 0知，E k 与照射光的强度及照射时间无关，与ν成线性关系，A 、D 正确，C 错误；由E k ＝hc λ－W 0可知，E k 与λ不成反比，B 错误．] α粒子散射实验4．下列与α粒子散射实验结果一致的是( )【导学号：84370491】A ．所有α粒子穿过金箔后偏转角度都很小B ．大多数α粒子发生较大角度的偏转C ．向各个方向运动的α粒子数目基本相等D ．极少数α粒子发生大角度的偏转D [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，离原子核远的α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改变，只有当α粒子距离原子核很近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以只有极少数的α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，实验结果是：离原子核远的α粒子偏转角度小，离原子核近的α粒子偏转角度大，正对原子核的α粒子返回，故A 、B 、C 错误，D 正确．]5．从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径约是10－15m ，其中正确的是( )A ．①②③B ．①③④C ．①②④D ．①②③④ B [α粒子散射实验的结果表明，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核做高速运动，则从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径约是10－15m，不能说明金原子是球体，B正确．]6．(多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构．如图12­1­8为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动．当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是( )图12­1­8A．在1处看到的闪光次数最多B．2处的闪光次数比4处多C．3和4处没有闪光D．4处有闪光但次数极少ABD[卢瑟福和他的学生做α粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，A、B、D正确．]光电效应规律及方程的应用7．(多选)(2018·长沙模拟)金属钙的逸出功为 4.3×10－19J，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，以下说法正确的是( )【导学号：84370492】A．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，其表面有光电子逸出B．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少AD[波长为400 nm的单色光的光子能量为E＝h cλ＝4.95×10－19 J，大于钙的逸出功，可以产生光电效应现象．根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，正确选项为A、D.]8．(多选)如图12­1­9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 ＝6.63×10－34 J·s，由图可知( )图12­1­9A ．该金属的极限频率为4.30×1014HzB ．该金属的极限频率为5.5×1014HzC ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为0.5 eVAC [由光电效应方程E km ＝h ν－W 0知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.30×1014Hz ，A 对，B 错；该图线的斜率为普朗克常量，C 对；金属的逸出功W ＝h ν0＝6.63×10－34×4.30×1014/1.6×10－19eV≈1.8 eV，D 错．]9．如图12­1­10甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表计数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V 时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )甲 乙图12­1­10A ．1.5 eV 0.6 eVB ．1.7 eV 1.9 eVC ．1.9 eV 2.6 eVD ．3.1 eV 4.5 eVC [光子能量h ν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU ＝12mv 2m 知，最大初动能E km ＝eU ＝0.6 eV ，由光电效应方程h ν＝E km ＋W 0知W 0＝1.9 eV ，对图乙，当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极的最大动能E km ′＝E km ＋eU ′＝0.6 eV ＋2 eV ＝2.6 eV.故C 正确．]某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV ，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19 C ，普朗克常量为6.63×10－34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是( )A ．5.3×1014 Hz,2.2 JB ．5.3×1014 Hz,4.4×10－19 J C ．3.3×1033 Hz,2.2 JD ．3.3×1033 Hz,4.4×10－19 JB [由W ＝h ν0得 极限频率ν0＝W 0h ＝2.21×1.6×10－196.63×10－34Hz ＝5.3×1014Hz 由光电效应方程h ν＝W 0＋E km 得E km ＝h ν－W 0＝h c λ－W 0 ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.6×10－19 J ＝4.4×10－19 J]10. 研究光电效应的电路如图12­1­11所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )图12­1­11A B C DC [由于光的频率相同，所以对应的反向遏止电压相同，A 、B 错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，C 正确，D 错误．]波粒二象性11．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图12­1­12所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明( )【导学号：84370493】图12­1­12A．光只有粒子性没有波动性B．光只有波动性没有粒子性C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性D[光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确．]12．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( ) A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关AC[电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确．β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误．电子显微镜是利用电子束衍射工作的，体现了波动性，选项C正确．光电效应实验，体现的是光的粒子性，选项D错误．]氢原子光谱、波尔理论13．下列关于原子光谱的说法不正确的是( )A．原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的B．不同的谱线分布对应不同的元素C．不同的谱线对应不同的发光频率D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类D[原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成部分．故D不正确，选D.]14.如图12­1­13所示为氢原子的能级图，对于处在n＝4能级的大量氢原子，下列说法正确的是( )图12­1­13A ．这群氢原子向低能级跃迁时一共可以辐射出4种不同频率的光子B ．处在n ＝4能级的氢原子可以吸收任何一种光子而跃迁到高能级C ．这群氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时向外辐射的光子的波长最长D ．这群氢原子辐射的光子中如果只有两种能使某金属发生光电效应，则该金属的逸出功W 0应满足10.2 eV<W 0≤12.09 eVD [这群氢原子向低能级跃迁时能够辐射出6种不同频率的光子，A 错误；氢原子从低能级向高能级跃迁时吸收的能量等于两能级的能量差，B 错误；氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时向外辐射出的光子的频率最大，波长最短，C 错误；如果这群氢原子辐射出的光子中只有两种能使某金属发生光电效应，则这两种光子分别是由氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级和氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时辐射出的，由光电效应发生的条件可知，该金属的逸出功应满足E 2－E 1<W 0≤E 3－E 1，即10.2 eV<W 0≤12.09 eV，D 正确．]15．(2018·保定模拟)可见光光子的能量在1.61eV ～3.10 eV 范围内．如图12­1­14所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断( )图12­1­14A ．从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线B ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高C ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长D ．氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加C [从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时辐射的光子能量ΔE 43＝－0.85 eV －(－1.51 eV)＝0.66 eV ，不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子能量ΔE 42＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ＞ΔE 43，光子的频率ν＝ΔE h ，所以ν43＜ν42，故B 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时辐射的光子能量ΔE 41＝－0.85 eV －(－13.60 eV)＝12.75 eV ＞ΔE 43，光子的波长λ＝hcΔE，所以λ43＞λ41，故C正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D错误．]氢原子跃迁时，由n＝3的激发态跃迁到基态所释放的光子可以使某金属刚好发生光电效应，则下列说法正确的是( )A．氢原子由n＝3的激发态跃迁到基态时，电子的动能减少B．氢原子由n＝3的激发态跃迁到基态时，原子的能量增加C．增加由n＝3的激发态跃迁到基态的氢原子的数量，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变D．氢原子由n＝2的激发态跃迁到基态所释放的光子照射该金属足够长时间，该金属也会发生光电效应C[氢原子由激发态跃迁到基态时，释放光子，原子的能量减少，电子的动能增加，A、B错；增加跃迁氢原子的数量，不能改变释放出的光子的频率，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变，C对；从n＝2的激发态跃迁到基态的氢原子，其释放的光子的频率较小，不能使该金属发生光电效应，D错．]。

课练39 原子结构1．从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径的数量级是10－15m．其中正确的是( )A．①②③ B．①③④C．①②④ D．①②③④答案：B解析：α粒子散射实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大角度的偏转，并有极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至几乎被反弹回来，则从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径的数量级是10－15m，不能说明金原子是球体，B正确．2．下列说法正确的是( )A．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验B．普朗克曾经大胆假设：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，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子C．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一D．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大答案：BC解析：玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，玻尔的原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，故A错误；普朗克能量量子化理论：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，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，故B正确；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一，故C正确；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故D错误．3．如图所示为氢原子的能级图，在具有下列能量的光子或者电子中，不能使基态氢原子吸收能量而发生跃迁的是( )A．13 eV的光子B．13 eV的电子C．10.2 eV的光子D．10.2 eV的电子答案：A解析：13 eV的光子的能量小于基态的电离能，又不等于基态与其他激发态间的能量差，该光子不会被吸收，电子与氢原子碰撞，可以把一部分或全部能量传递给氢原子，而使其发生跃迁，所以13 eV的电子和10.2 eV的电子都可以被吸收.10.2 eV的光子正好等于n＝1能级和n＝2能级的能量差，可以被氢原子吸收发生跃迁．所以不能使基态氢原子吸收能量而发生跃迁的是A.4.(多选)氢原子的部分能级如图所示，已知可见光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，由此可推知，氢原子( )A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光一定为可见光C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D．大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出两种可见光答案：AD解析：由高能级向n＝1能级跃迁，最少能量为10.2 eV，高于可见光频率，A正确；从高能级向n＝2能级跃迁，能量范围是1.89 eV～3.4 eV，有可能比可见光能量高，B错误；从高能级向n＝3能级跃迁，能量范围是0.66 eV～1.51 eV，频率低于可见光，C错误；从n＝4能级向低能级跃迁时，4→2和3→2产生两种可见光，D正确．5．(多选)关于光谱，下列说法正确的是( )A．各种原子的发射光谱都是线状谱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．由于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．根据各种原子发光的特征谱线进行光谱分析，可以鉴别物质和确定物质的组成成分答案：ACD解析：各种原子的发射光谱都是线状谱，都有一定的特征，也称特征谱线，是因原子结构不同，导致原子光谱也不相同，因而可以通过原子发光的特征谱线来确定和鉴别物质，称为光谱分析．故A、C、D正确，B错误．6．氢原子发出a、b两种频率的光，经三棱镜折射后的光路如图所示，若a光是由能级n＝5向n＝2跃迁时发出的，则b光可能是( )A．从能级n＝4向n＝3跃迁时发出的B．从能级n＝4向n＝2跃迁时发出的C．从能级n＝6向n＝3跃迁时发出的D．从能级n＝6向n＝2跃迁时发出的答案：D解析：由光路图知，b光的折射率大于a光的折射率，所以b光的光子能量大于a光的光子能量，a光是由能级n＝5向n＝2跃迁时发出的，从能级n＝4向n＝3跃迁时发出的光子能量小于a光的光子能量，故A错误．从能级n＝4向n＝2跃迁时发出的光子能量小于a 光的光子能量，故B错误．从能级n＝6向n＝3跃迁时发出的光子能量小于a光的光子能量，故C错误．从能级n＝6向n＝2跃迁时发出的光子能量大于a光的光子能量，故D正确．7．(2018·辽宁沈阳郊联体期末)根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A．13.6 eV B．3.4 eVC．12.75 eV D．12.09 eV答案：C解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，说明氢原子从n＝1能级跃迁到n＝4能级上，所以照射氢原子的单色光的光子能量E＝E4－E1＝12.75 eV，C正确．8．(2018·湖南永州二模)如图所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱，已知谱线a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b是氢原子在下列哪种情形下跃迁时的辐射光( )A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级B．从n＝5能级跃迁到n＝2能级C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级D．从n＝5能级跃迁到n＝3能级答案：B解析：谱线a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b比a的波长略短，则b光的频率比a光的频率略高，其光子的能量比a光光子的能量略大，所以谱线b 是氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，B正确．9．(2018·天津六校联考)如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是( )A．若已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线在可见光范围内的有2条B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能增加C．处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3(λ1>λ2>λ3)的三条谱线，则λ1＝λ2＋λ3D．若处于第2能级状态的氢原子向基态跃迁时辐射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光也一定能使此金属板发生光电效应答案：A解析：若已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线，对应的能量分别为ΔE1＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，ΔE2＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV，ΔE3＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，ΔE4＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，ΔE5＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，ΔE6＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，在可见光范围内的有2条，故A正确；当氢原子的电子由能级跃迁时释放的光子，则( )n＝5能级跃迁到n＝1种属于莱曼系能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n＝ν＋E1(m为电子质量mν－E1，故m故C正确；若氢原子从电效应，则氢原子从n＝能级跃迁时辐射的能量，不一定能使该金属发生光电效应，故氢原子能级如图，当氢原子从以下判断正确的是( )的能级时，辐射光的波长大于的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生的光照射，不能使氢原子从n＝＝－2＝6能级产生的光的频率最小，波长最长，B10.2 eV，大于金能级时，能吸收45 eV的能量跃迁到(He＋)向低能级跃迁时，只能发出能级跃迁到n＝3能级比从n＝能级跃迁到基态，辐射出的光子能使某金属板发生光电效应，能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应氢原子能级的示意图如图所示，能级向n＝2能级跃迁时辐射出可见光．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线能级跃迁时会辐射出紫外线能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量也减小eV的能量，能量为－44.2ν＋E1m氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，氢原子的基态能量为E1(Eν＋E1.m。

选修3-5综合测试题(附参考答案)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一项符合题目要求，有的题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

)1．(2014·福建七校联考)下列说法中正确的是()A．为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说B．在完成α粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的能级结构C．玛丽·居里首先发现了放射现象D．在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了质子[答案] A[解析]爱因斯坦提出的光子说，是为解释光电效应规律的，A正确；1909年卢瑟福通过α，粒子散射实验的研究提出了原子的核式学说，原子的能级结构是在α粒子散射实验后，在1913年由玻尔提出的，B错误；贝可勒尔首先发现了放射现象，C错误；在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了中子，D错误。

2．(2014·北京海淀区二模)关于下面四个装置说法正确的是()A．图甲实验可以说明α粒子的贯穿本领很强B．图乙的实验现象可以用爱因斯坦的质能方程解释C．图丙是利用α射线来监控金属板厚度的变化D．图丁中进行的是聚变反应[答案] C[解析]甲图是α粒子散射实验，α粒子打到金箔上发生了散射，说明α粒子的贯穿本领较弱，A错误；乙图是实验室光电效应的实验，该实验现象可以用爱因斯坦的光电效应方程解释，B错误；丙图说明α射线穿透能力较弱，金属板厚度的微小变化会使穿过铝板的α射线的强度发生较明显变化，即可以用α射线控制金属板的厚度，C 正确；丁图装置是核反应堆的结构，进行的是核裂变反应，故D 错误。

3．(2014·山东德州一模)下列说法正确的是( )A ．汤姆孙提出了原子核式结构模型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 ．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 ．放射性物质的温度升高，则半衰期减小[答案] CD[解析] 卢瑟福提出了原子核式结构，A 错误；γ射线的实质是电磁波，即光子流，不带电，B 错误；根据玻尔理论知；氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，C 正确；根据电荷数守恒知发生一次α衰变质子数减少2个，发生一次β衰变质子数增加一个，所以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，D 正确；半衰期只与元素本身有关，与温度、状态等因素无关，E 错误。

练案[41] 原子结构与原子核一、选择题(本题共12小题，1～8题为单选，9～12题为多选)1．(2018·吉林省百校联盟高三12月联考)在下列物理现象中，原子核发生变化的是导学号 21993388( D )A．黑体辐射现象B．光电效应现象C．原子发光现象D．天然放射现象[解析]黑体辐射现象和原子发光现象均为原子外层电子跃迁而辐射电磁波的现象，不是核反应，A、C错误；光电效应现象是原子外层电子受光照射脱离原子核的束缚而逸出，没有发生核反应，B错误；天然放射现象是原子核发生改变并伴随产生放射线的现象，D正确。

2．(2018·江西省临川区第一中学高三上学期第三次段考试题)下列说法正确的是导学号 21993389( 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11.0eV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：E km＝hν－W逸出功得，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；11.0eV 的能量不等于基态与其它能级间的能级差，所以不能吸收而发生跃迁，故D错误；故选C。

3．(2018·河北省邯郸市鸡泽县第一中学高三上学期期中试题)下列说法正确的是导学号 21993390( D )A．卢瑟福α粒子散射实验表明原子存在中子B．外界温度越高，放射性元素的半衰期越短C．核聚变反应方程21H＋31H→42He＋A中，A表示质子D．23892U原子核衰变为一个20682Pb原子核的过程中，发生6次β衰变[解析]卢瑟福α粒子散射实验确定了原子核核式结构理论，选项A错误；放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项B错误；核聚变反应方程中A的电荷数为0，质量数为2＋3－4＝1，故A表示中子，选项C错误；23892U原子核衰变为一个20682Pb原子核的过程中设经过m次α衰变，n次β衰变，则有：4m＝32,2m－n＝10，解得：m＝8，n＝6，选项D正确；故选D。

专题九动量守恒原子物理检测(附参考答案)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题共20分)一、选择题(共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2013·北京东城区一模)下列说法正确的是( )A．α射线是高速运动的氦原子核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．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，向外辐射光子[答案]A[解析]α射线是高速运动的氦核流，A正确；10n表示中子，B错误；当照射光的频率大于金属的极限频率，能发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k＝hν－W0，可见E k与ν不成正比，C错误；氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，D 错误。

2．(2013·山东济南一模)在下列四个核反应方程中， x1、x2、x3和x4各代表某种粒子( )①31H＋x1→42He＋10n②14 7N＋42He→17 8O＋x2③94Be＋42He→12 6C＋x3④32He＋21H→42He＋x4以下判断中正确的是( )A．x1是电子B．x2是质子C．x3是中子D．x4是中子[答案]BC[解析]根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，x1是氘核，x2是质子，x3是中子，x4是质子，故B、C正确。

3．(2013·福建泉州质检)“爆竹声中一岁除，春风送暖人屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露。

有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m，速度大小为v，方向水平向东，则另一块的速度大小是( )A．3v0－v B．2v0－3vC．3v0－2v D．2v0＋v[答案]C[解析] 设向东为正方向，在最高点由水平方向动量守恒得：3mv 0＝2mv ＋mv′，则v′＝3v 0－2v ，C 正确。