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高考物理二轮专题复习原子物理复习内容： 1、α粒子散射实验 原子的核式结构 原子核的组成2、玻尔的原子模型 能级3、天然放射现象 衰变、原子核人工转变、裂变和聚变复习目标： 1、掌握氢原子能级模型和核反应中核能的计算。
2、能够利用质量数守恒和电荷数守恒解决核反应一、原子物理和原子核物理的知识框架1、（1997全国）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，其原因是AA 、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B.正电荷在原子中是均匀分布的C 、原子中存在带负电的电子 D.原子只能处在一系列不连续的能量状态中２、(2005年上海物理)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为H O N He 1117812742+→+．下列说法正确的是（ ）A C（原子核的组成，写出发现中子的核反应方程） Ａ、通过此实验发现了质子 B ．实验中利用了放射源放出的γ射线 Ｃ、实验中利用了放射源放出的α射线D ．原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒 二、玻尔的原子模型 能级３．如图所示为氢原子能级图，A 、B 、C 分别表示电子三种不同能级跃迁时放出的光子，以下叙述正确的是 ( )ＡＢＡ、频率最大的是Ｂ Ｂ、波长最长的是Ｃ Ｃ、频率最大的是Ａ Ｄ、波长最长的是Ｂ ４、(2005年理综②)图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E . 处在n =4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22eV. 在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 CA ．二种B ．三种C ．四种D ．五种三、天然放射现象 衰变、原子核人工转变、裂变和聚变 ５、（2001年高考试题）在下列四个方程中，x 1、x 2、x 3和x 4各代表某种粒子，以下判断中正确的是 AC①113854953810235923x Xe Sr n U ++→+ ②n He x H 1032221+→+ ③32349023892x Th U +→ ④42713422412x Al He Mg +→+A ．x 1是中子B ．x 2是质子C ．x 3是α粒子D ．x 4是氘核６．(2005年广东物理)下列说法不正确的是 D （原子核的几种核反应）A ．n He H H 10421111+→+是聚变B ．n 2S r Xe n U 109438140541023592++→+是裂变 C ．He Rn Ra 422248623688+→是α衰变 D ．e Mg Na 0124122411-+→是裂变７、如图，在匀强磁场中的A 点，有一个静止的原子核，当它发生哪一种衰变时，射出的粒子以及新核的轨道才作如图的圆周运动，并确定它们环绕的方向，若两圆的半径之比是45∶1，这个放射性元素原子核的原子序数是多少？解：由动量守恒定律 MV+mv = 0 两者速度方向相反 必须是同种电荷才能外切，所以是 α衰变。
强基础专题十五：物理学史及研究方法1.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是A. 奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了右手定则B. 牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力恒量C. 伽利略通过理想斜面实验，提出了力是维持物体运动状态的原因D. 库仑在前人的基础上，通过实验得到真空中点电荷相互作用规律2.在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。
在对以下几位物理学家的叙述中，符合历史的说法是A. 牛顿发现了万有引力定律B. 在对自由落体运动的研究中，伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行验证C. 牛顿应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的观点D. 亚里士多德最早指出了“力不是维持物体运动的原因”3.关于物理学研究方法和物理学史，下列说法正确的是A. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法B. 根据速度定义式，当△t非常非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了微元法C. 亚里士多德认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法D. 牛顿在伽利略等前辈研究的基础上，通过实验验证得出了牛顿第一定律4.在物理学发展上许许多多科学家做出了巨大贡献。
下列符合物理史实的是A. 牛顿提出了万有引力定律并利用扭秤实验装置测量出万有引力常量B. 法拉第通过精心设计的实验，发现了电磁感应现象C. 卡尔最先把科学实验和逻辑推理方法相结合，否认了力是维持物体运动状态的原因D. 第谷用了20年时间观测记录行星的运动，发现了行星运动的三大定律5.下列说法中正确的是A. 伽利略设计的斜面实验巧妙地借用了“冲淡”重力的方法，通过实验现象推翻了亚里士多德的“物体运动需要力来维持”的错误结论。
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-5）第六部分 原子物理专题6.19原子物理-2020高考真题一．填空题1.（2020高考江苏物理）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为1λ和2λ，则该激发态与基态的能量差为_______，波长为1λ的光子的动量为_______.（已知普朗克常量为h ，光速为c ）【参考答案】 （2）2hc λ 1h λ 【名师解析】激发态与基态的能量差最大，对应最短波长2λ，该激发态与基态的能量差为△E=2hc λ。
由光子动量公式可知，波长为1λ的光子的动量为p1=1h λ。
二．选择题2. （2020高考北京卷）氢原子能级示意如图。
现有大量氢原子处于3n =能级上，下列说法正确的是A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B.从3n =能级跃迁到1n =能级比跃迁到2n =能级辐射的光子频率低C.从3n =能级跃迁到4n =能级需吸收0.66eV 的能量D. 3n =能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV 的能量【参考答案】C【命题意图】本题考查能级、光的辐射、电离及其相关知识点。
【解题思路】大量氢原子处于n=3能级上，最多可以辐射出2+1=3种频率的光子，选项A 错误；根据h 31=E 3-E 1，h 32=E 3-E 2，可知从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子的频率高，选项B 错误；从n=3能级跃迁到n=4能级需要吸收能量△E= E 4-E 3=（-0.85eV ）-（-1.51eV ）=0.66eV ，选项C 正确；n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV 的能量，选项D 错误。
3.（2020高考江苏物理）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点.它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示.若人体温度升高，则人体热辐射强度I 及其极大值对应的波长λ的变化情况是______________________.A. I 增大，λ增大B. I 增大，λ减小C. I 减小，λ增大D. I 诚小，λ减小【参考答案】B【名师解析】若人体温度升高，则人体热辐射强度I 增大，光子能量增大，频率增大，热辐射强度I 极大值对应的波长λ减小，选项B 正确。
专题六 第15讲 原子与原子核限时：40分钟一、选择题(本题共12小题，其中1～9题为单选，10～12题为多选)1．(2018·四川省凉山州高三第三次诊断试题)关于近代物理学，下列说法正确的是( A )A ．氢核聚变过程释放能量，一定伴随着质量亏损B ．放射性物质的半衰期受环境温度的影响C ．α粒子散射实验揭示了原子核是可分的D ．能量为 4.0eV 的光子射到某一金属表面时，从金属表面逸出的电子最大初动能为0.5eV ，为使该金属发生光电效应，入射光的能量可以为1.5eV[解析] 根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，聚变过程释放能量，一定伴随着质量亏损，故A 正确；放射性物质的半衰期与一切物理变化，化学变化无关，故B 错误；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，天然放射现象揭示了原子核是可分的，故C 错误；根据E k ＝h ν－h ν0，h ν0＝4.5eV －1.5eV ＝3eV ，可知为使该金属发生光电效应，入射光的能量要大于3eV 。
2．(2018·福建省莆田市高三下学期模拟)下列说法正确的是( C )A ．组成原子核的核子越多，原子核越稳定B ．238 92U 衰变为22286Rn 经过2次α衰变、4次β衰变C ．诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子D ．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定[解析] 原子比结合能越大，原子核越稳定，核子越多的原子核不一定稳定，选项A错误；因为β衰变时质量数不变，所以α衰变的次数n ＝238－2224＝4，在α衰变的过程中电荷数总共少4×2＝8，则β衰变的次数m ＝8－－1＝2，故B 错误；诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子，选项C 正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D 错误；故选C 。
3．(2018·山东省潍坊市高三下学期一模)2017年12月29日，中国首个快堆核电示范工程在福建霞浦开工建设。
2010高考物理二轮复习详解详析：原子和原子核教学过程：一、原子模型1．J ．J 汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，认识到原子有复杂结构。
2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，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，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。
这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出模型：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，带负电的电子在核外空间运动。
由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。
3．玻尔模型（引入量子理论）（1）玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不连续的 ②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。
在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态 ③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。
原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级跃迁。
原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量12E E h -=γ（量子化就是不连续性，n 叫量子数。
）（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。
原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量氢原子的能级图 n E /eV ∞ 0-13.6 -3.4 4大于或等于电离能的任何频率的光子。
（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。
（3）玻尔理论的局限性。
由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。
【2019-2020】高考物理二轮复习专题六原子物理与物理学史第15讲原子与原子核练案 第15讲 原子与原子核限时：40分钟一、选择题(本题共12小题，其中1～9题为单选，10～12题为多选)1．(2018·凉山州高三第三次诊断试题)关于近代物理学，下列说法正确的是( A )A ．氢核聚变过程释放能量，一定伴随着质量亏损B ．放射性物质的半衰期受环境温度的影响C ．α粒子散射实验揭示了原子核是可分的D ．能量为 4.0eV 的光子射到某一金属表面时，从金属表面逸出的电子最大初动能为0.5eV ，为使该金属发生光电效应，入射光的能量可以为1.5eV[解析] 根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，聚变过程释放能量，一定伴随着质量亏损，故A 正确；放射性物质的半衰期与一切物理变化，化学变化无关，故B 错误；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，天然放射现象揭示了原子核是可分的，故C 错误；根据E k ＝h ν－h ν0，h ν0＝4.5eV －1.5eV ＝3eV ，可知为使该金属发生光电效应，入射光的能量要大于3eV 。
2．(2018·××市高三下学期模拟)下列说法正确的是( C )A ．组成原子核的核子越多，原子核越稳定B ．238 92U 衰变为22286Rn 经过2次α衰变、4次β衰变C ．诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子D ．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定[解析] 原子比结合能越大，原子核越稳定，核子越多的原子核不一定稳定，选项A错误；因为β衰变时质量数不变，所以α衰变的次数n ＝238－2224＝4，在α衰变的过程中电荷数总共少4×2＝8，则β衰变的次数m ＝8－－1＝2，故B 错误；诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子，选项C 正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D 错误；故选C 。
3．(2018·××市高三下学期一模)2017年12月29日，首个快堆核电示范工程在福建霞浦开工建设。
“快堆”核反应进程依次为238 92U→239 92U→239 93Np→23994Pu ，下列说法正确的是( D )A ．238 92U 和239 92U 是同位素，其原子核内中子数相同B ．238 92U 变为239 92U 发生了α衰变C ．238 92U 变为239 92U 发生了β衰变D ．1g 239 92U 经过一个半衰期，239 92U 原子核数目变为原来的一半[解析] 23892U的质子数为92，质量数为238，则中子数为146，23992U的质子数为92，质量数为239，则中子数为147，所以23892U和23992U是同位素，其原子核内中子数不相同，故A 错误；经过1次α衰变，电荷数少2，质量数少4，发生1次β衰变，电荷数多1，质量数不变，23892U→23992U反应过程中，质子数不变，质量数增加1，既不是α衰变也不是β衰变，故BC错误；1g23992U经过一个半衰期，23992U原子核数目变为原来的一半，故D正确；故选D。
4．(2018·西交大附中高三下学期期中)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( B )[解析] 根据黑体辐射实验规律，黑体热辐射的强度与波长的关系为：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，则各种频率的辐射强度也都增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，即频率较大的方向移动，分析图象，只有B项符合黑体辐射实验规律，故B项正确。
故选B。
5．(2018·××市××区高三下学期理综模拟)2017年11月30日，国际权威学术期刊《自然》发表了首颗暗物质探测卫星“悟空”的首批成果：发现太空中的反常电子信号。
“悟空”采用的是由科学家自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法，既能探测低能区，也能探测高能区，特别是首次走进能量为1TeV(1TeV＝1.0×1012eV，e＝1.6×10－19C)以上的“无人区”，“悟空”首次直接测量到了能谱在1TeV处的“拐折”及在1.4TeV处的“尖峰”。
从目前数据分析来看，产生“奇异”电子信号的来源很可能是暗物质湮灭或衰变。
如果进一步证实了这种观点，人们就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量和湮灭率。
结合上述信息，下列说法正确的是( B )A．“拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.6×1031JB．电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时，在地球磁场的作用下会向西偏转C．假设暗物质湮灭亏损的质量为Δm，则湮灭过程中释放的能量为ΔE＝Δmc(c为光在真空中的传播速度)D．若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，则其半衰期随温度的升高而减小[解析]“拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达 1.0×1012eV＝1.0×1012×1.6×10－19J＝1.6×10－7J，故A错误；根据左手定则，电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时，在地球磁场的作用下会向西偏转，故B 正确；假设暗物质湮灭亏损的质量为Δm ，根据质能方程则湮灭过程中释放的能量为ΔE ＝Δmc 2，故C 错误；若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，故D 错误；故选B 。
6．(2018·××市高三下学期4月模拟)紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A 为阳极，K 为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K 极时，c 、d 端才会有信号输出，已知地球表面太阳光中紫外线波长主要在3l5nm ～400nm 之间。
而明火中的紫外线波长主要在200nm ～280nm 之间，下列说法正确的是( C )A ．要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应大于280nmB ．明火照射到K 极时间要足够长，c 、d 端才会有输出电压C ．仅有太阳光照射光电管时，c 、d 端输出的电压为零D ．火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子最大初动能越大[解析] 根据题意要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应介于200nm －280nm 之间，故A 错；光电效应的发生具有瞬时性，故B 错；仅有太阳光照射光电管时，由于波长大于明火的波长即频率小于明火的频率，所以不能发生光电效应，回路中没有电流，c 、d 端也就没有电压，故C 正确；火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，则频率越小，那么逸出的光电子最大初动能就越小，故D 错误；故选C 。
7．(2018·××市高三下学期第二次质量检测)根据玻尔原子理论，氢原子的能级公式为E n ＝E 1n 2(E 1为氢原子在基态时的能量)，一群氢原子从n ＝4能级向低能级跃迁时，辐射出的光子中能量最大值为( B )A ．15E 116B ．－15E 116C ．7E 1144D ．－7E 1144 [解析] 从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级光子能量最大，最大为E ＝E 4－E 1＝E 116－E 1＝－15E 116，B 正确。
8．(2018·全国押题卷二)在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定( B )A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β衰变C．a表示反冲核的运动轨迹D．磁场方向一定垂直纸面向里[解析] 放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，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，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是β粒子A错误，B正确；根据动量守恒定律，质量大的速度小，而速度小的，运动半径较小，而b的质量较大，因此b是反冲核的运动轨迹，故C错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故D错误。
故选B。
9．(2018·××市××区高三下学期理综模拟)LED，英文lightemittingdiode的简称，又称发光二极管。
LED的心脏是一个半导体的晶片，它由两部分组成，一部分是P型半导体，里面拥有多余的带正电荷的空穴，另一端是N型半导体，里面拥有多余的电子。
电流通过导线作用于这个晶片，自由电子在通过二极管时会陷入P型层中的空穴，这一过程中电子会从传导带向低轨道跃迁，因而电子会以光子的形式释放出能量。
晶片材料的传导带与低轨道之间的能级差，决定光子的频率，当二极管由某些特定材料制成时，就能发出可见光子。
LED 因其独特的构造，多数光子不会被半导体材料自身吸收，因而能向外释放大量的光子。
根据以上信息，下列说法正确的是( C )A．白炽灯是通过加热灯丝发光的，LED灯也需要通过加热才能发光，它们工作时都会散发大量的热B．传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的波长越长C．普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小D．LED灯与普通灯泡一样，没有正负极[解析] 荧光灯的发光效率比白炽灯高，用起来比白炽灯省电，其原因在于荧光灯和白炽灯的发光方式不同，荧光灯的发光原理就有所不同，故A错误；传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的频率越高，电子跃迁时辐射出光子的波长越短，故B 错误；普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小，电子跃迁时辐射出光子的频率太低，故C正确；单个LED灯是分正负极的，反向不能发光，LED节能灯就不分正负，直接用在交流电上，故D错误；故选C。
10．(2018·历城高三下学期模拟)下列四幅图的有关说法中正确的是( BC )A．图(1)中的人用大锤连续敲打，小车能在光滑的水平面上持续向右运动B．图(2)中若改用绿光照射，验电器金属箔可能不张开C．图(3)为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，能使逸出功为2.21eV的金属钾发生光电效应的光谱线有4条D．图(4)可以得知原子核F的比结合能小于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要释放能量[解析] 用锤打车，是人(包括铁锤)和车系统的内力，系统在水平方向所受的外力之和为零，所以系统的总动量守恒，人和车的初动量为零，根据动量守恒定律，如果锤头打下去时锤头向右运动，车就向左运动，举起锤头时锤头向左运动，车就向右运动，用锤头连续敲击时，车只是左右运动，锤头不动，车就停下来，故A项错误；紫光灯照射时，金属板产生光电效应，换用频率更小的绿光照射，可能不产生光电效应，验电器金属箔可能不张开，故B项正确；一群氢原子处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，一共能产生6条光谱线，其中n＝4到n＝3的光子能量不能使钾发生光电效应，还有n＝3到n＝2的光子能量不能使钾发生光电效应，其余4种光子能量都大于2.21eV能使钾发生光电效应，故C 项正确；原子核F的平均核子质量小于原子核E的平均核子质量，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变成原子核F时核子平均质量减小，会有质量亏损，要释放能量，故D项错误。
