2022版高考物理 3-2-1精品系列 专题20 原子物理

专题20原子物理（教师版）由于点多面广，考题难度不是很大，属必得部分，因而要求复习过程要扫清盲点，不留死角，同时由于各部分内容体现的能力与思想不同，考点出现的几率也不同，复习时应有所侧重，侧重点要与历年考试频率联系，应与体现能力处联系，还应与科技动向联系（探月卫星、氦3，射线、红外摄象、太阳风等），更应与近代物理发展趋势联系。在复习中要特别注意课本的重要性，课本是知识之源，对这部分内容一定要做到熟读、精读，并且要间隔一段时间就要简要复习一遍，绝不能留任何的死角，包括课后的阅读材料、小实验、小资料、相对论简介等，因为很多的信息题都是从这里取材的。“回归课本”“不回避陈题”是本部分的复习特点。不仅如此，搞清某一现象产生的本质，构建知识结构体系，根据已知的知识和物理事实、条件，对物理进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来，以求触类傍通。本章内容是近代物理的基础，对进入相关高等院进一步学习有很重要的作用，近代物理领域的深入研究为物理教学提供了丰富的内容，学习新科技成果，科技动态，可开拓视野，领会方法，渗透科学思想和科学精神，物理学向微观和宇观两个领域的研究其实是统一的思想，物理学的完整、和谐美在这里得到了体现。物理学研究最大与最小对象的两个分支-------宇宙学和粒子物理学奇妙地衔接在一起，犹如一条怪蟒咬住自己的尾巴。让同学们考好物理，更喜欢物理，不仅在中学时学习物理，更为学生终生学习物理奠定基础。一、玻尔的原子模型1、内容：玻尔认为，围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫轨道量子化；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的.2、理解要点：玻尔的原子模型是以假说的形式提出来的，包括以下三方面的内容：①轨道假设：即轨道是量子化的，只能是某些分立的值.②定态假设：即不同的轨道对应着不同的能量状态，这些状态中原子是稳定的，不向外辐射能量.③跃迁假设：原子在不同的状态具有不同的能量，③从一个定态向另一个定态跃迁时要辐射或吸收一定频率的光子，该光子的能量，等于这两个状态的能级差.氢原子各定态的能量值为电子绕核运动的动能Ek和电势能Ep的代数和；当取无穷远处电势能为零时，各定态的电势能均为负值.玻尔理论的成功之处在于引入了量子化的概念，但因保留了经典的原子轨道，故有关氢原子的计算仍应用经典物理的理论.对电子绕核运动的轨道半径、速度、周期、动能、电势能等的计算，是牛顿运动定律、库仑定律、匀速圆周运动等知识的综合应用.原子的跃迁条件只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，对下述两种情况，则不受此条件限制：①当光子与原子作用而使氢原子电离，产生离子和自由电子时，原子结构被破坏，因而不遵守有关原子结构的理论.如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都能被处于基态的氢原子吸收而发生电离.氢原子电离所产生的自由电子的动能等于入射光子的能量减去电离能.30\n②实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是能过实物粒子和原子碰撞来实现的在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的电离能时，也可以使原子电离.二、考查三种射线和半衰期概念　　考题常对α、β、γ三种射线的实质、特点等进行考查。在掌握贯穿本领大小时，可从以下角度理解，由于α粒子的电离本领强，从而使经过区域物质的原子、分子发生电离，电离过程使α粒子消耗了能量，致使动能很快减小，因而其贯穿本领最差。与之相反的γ射线的电离本领最弱贯穿本领最强。　　半衰期是描述放射性元素衰变快慢的物理量，是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间。这样经过n个半衰期后，发生衰变的原子核数目和原有数目之间的关系为。需要指出的是，半衰期只有对大量的同类核衰变才有意义，单个的核的衰变完全是偶然的。另外，半衰期长短是由核的种类及核内因素决定，与外界因素无关。　　三、考查核反应方程　　1、类型　　在中学阶段的核反应方程分四类，即衰变、人工转变、裂变和聚变。　　衰变是指天然放射性元v素放出α、β、γ粒子而转变成新核的变化，有哪种粒子放出，就称为哪种衰变。人工转变是用某种粒子(常用α粒子)轰击某种核使其转变为新核，是发现原子核内组成的重要反应，是研究放射性同位素的重要手段。裂变则是重核在中子的轰击下分裂成两个中等质量核的过程，是目前核能获得的主要渠道。轻核的聚变是两轻核聚合成质量较大的核同时释放核能的过程，反应条件是高温、高压，故又称热核反应。　　2、确定衰变的次数　　核反应遵从两个守恒，一是质量数，二是电荷数。常有确定衰变次数的考题，由于一次α衰变放出一个α粒子，这样新核和原核相比，质量数减4，电荷数减2，同理β衰变则是质量数不变，电荷数加1。因此，计算各多少次时，先用新、旧原核的质量数的差值除以4，得α衰变次数；该次数乘以2再和电荷数的差值做差即为β衰变次数。　　对其它有关核反应方程的考题，只要依据以上两个守恒，利用化学方程式相应知识即可。　　三、考查核能　　在“原子和原子核”一章中，核能是II级要求的考点。主要考查由爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算能量或质量亏损。另外核能又能和经典力学知识结合，考查动量和能量守恒。【2022高考试题解析】（2022•重庆）以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x＋37Li―→2y，y＋714N―→x＋817O，y＋49Be―→z＋612C.x、y和z是3种不同的粒子，其中z是(　　)A．α粒子　　　　B．质子C．中子D．电子【答案】C　【解析】将上述三个方程相加，整理后得37Li＋714N＋49Be―→817O＋612C＋z，根据电荷数守恒和质量数守恒，z的质量数为1，电荷数为0，为中子，C正确．【考点定位】原子物理（2022·上海）1．30\n在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的（）（A）频率（B）强度（C）照射时间（D）光子数目【答案】A【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程：，光电子的最大初动能只与入射光的频率在关，与其它无关，选项A正确。【考点定位】光电效应、光的本性【考点定位】原子物理（2022·上海）3．与原子核内部变化有关的现象是（）（A）电离现象（B）光电效应现象（C）天然放射现象（D）α粒子散射现象【答案】C【解析】电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚，与原子核内部无关因此A不对光电效应说明光的粒子性同样也与原子核内部无关，B不对天然放射现象是从原子核内部放出、、三种射线，说明原子核内部的复杂结构，放出、后原子核就变成了新的原子核，因此C正确α粒子散射现象说明原子有核式结构模型，与原子核内部变化无关，D不对【考点定位】原子物理（2022·上海）4．根据爱因斯坦的“光子说”可知（）（A）“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”（B）光的波长越大，光子的能量越小（C）一束单色光的能量可以连续变化（D）只有光子数很多时，光才具有粒子性【答案】B【解析】爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份的不连续的它并不否定光的波动性，而牛顿的“微粒说”而波动说是对立的，因此A不对在爱因斯坦的“光子说”中光了的能量；可知波长越长，光子的能量越小，因此C正确。某一单色光，波长恒定，光子的能量也是恒定的，因此C不对30\n大量光子表现为波动性，而少数光子才表现为粒子性，因此D不对。【考点定位】原子物理（2022·广东）18.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.是核聚变反应B.是β衰变C.是核裂变反应D．是α衰变【答案】AC【解析】两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故A对B错。重核被中子轰击后分裂成二个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故C对D错。原子核放出α或β粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变。原子核的衰变的反应物只有一种，故AC选项正确。【考点定位】原子物理（2022·山东）38．（8分）【物理—物理3-5】（1）氢原子第能级的能量为30\n，其中为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为，则。（2）光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为、，开始时B、C均静止，A以初速度向右运动，A与B相撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。19.模块3-5试题（12分）（1）（2022·海南）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C．对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系【答案】ADE【解析】根据光电效应规律，对于同种金属，Ek与照射光的强度无关，Ek与光照射的时间无关，Ek与照射光的频率成线性关系，Ek与照射光的波长有关，但不是成反比，选项AD正确BC错误；对于不同种金属，若照射光频率不变，根据光电效应方程，Ek=hv-W，Ek与金属的逸出功成线性关系，选项E正确。【考点定位】此题考查光电效应及其相关知识。（2）（2022·海南）一静止的U核经α衰变成为Th核，释放出的总动能为4.27MeV。问此衰变后Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)？30\n（2022·福建）29、【原题】[物理-选修3-5]（本题共有两小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意）（1）关于近代物理，下列说法正确的是________。（填选项前的字母）A．射线是高速运动的氦原子B.核聚变反应方程表示质子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.玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征（2）如图，质量为M的小船在静止水面上以速率V0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为______。（填选项前的字母）30\n【答案】：（1）D;(2)C【解析】：(1)射线是高速运动的氦原子核，答案A错；；答案B错；从光电效应方程可知最大初动能和入射光的频率成一次函数关系而非正比函数关系所以C错；正确答案选D.(2)由动量守恒可知解得小船的速度为答案C【考点定位】：核反应、动量守恒等（2022·四川）17．如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子A．从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长B．从n=5能级跃迁到n=1能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量【答案】：A【解析】：由hv=Em–En和E4–E3<E3–E2，可知v43<v32，再根据c=λv，所以λ43>λ32，A正确。所有电磁波的速度都相同，B错误。处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不一样，出现不同形状的电子云，C错误。30\n从高能级向低能级跃迁时，氢原子向外放出能量，D错误。【考点定位】本题考查玻尔氢原子模型，能级跃迁，电子云，波长、频率、波速的关系。（2022·北京）20.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且与U成正比，即v=kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象为机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为A．h2eB．2ehC．2ehD．12eh（2022·北京）13.一个氢原子从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，能量增加【答案】：B【解析】：氢原子从n=3的高能级跃迁到n=2的低能级，能量减少，减少的能量以光子的形式放出，B正确【考点定位】本题考查了玻尔氢原子模型，能级跃迁。（2022·江苏）C.[选修3-5](12分)(1)如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是_______(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为_____________.30\n该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为_____________.(3)A、B两种光子的能量之比为2:1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功.（2022·全国新课标卷）35.[物理——选修3-5]（15分）（1）（6分）氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：，式中x是某种粒子。已知：、、和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是__________，该反应释放出的能量为_________MeV（结果保留3位有效数字）（2）（9分）如图，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O。让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°。忽略空气阻力，求（i）两球a、b的质量之比；（ii）两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。【答案】（1）17.6（2）【解析】（1）根据核反应方程遵循的规律可得：根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可得：ΔE＝(2.0141+3.0161－4.0026－1.0087)×931.5MeV＝17.6MeV30\n【考点定位】本考点主要考查核聚变、动量守恒、机械能守恒、能量守恒（2022·上海）21．发生一次β衰变后变为Ni核，其衰变方程为________________________；在该衰变过程中还发出频率为ν1、ν2的两个光子，其总能量为_____________________。【答案】Co®Ni＋e，h（n1＋n2），【解析】衰变方程满足质量数守恒和电量数守恒；根据光子的能量E=hn，可知两个光子总能量为h（n1＋n2）【考点定位】原子物理【2022高考试题解析】1.（全国）已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En=E1/n2，其中n=2，3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为30\nA．B．C．D．【答案】C【解析】对于量子数n=2的氢原子，其电离能为0-,则由-=知C项正确。4．（浙江）关于天然放射现象，下列说法正确的是A.α射线是由氦原子核衰变产生B.β射线是由原子核外电子电离产生C.γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D.通过化学反应不能改变物质的放射性【答案】D【解析】放射线是从原子核中释放出来的，通过化学反应并不能改变物质的放射性，故正确答案为D。5．（天津）下列能揭示原子具有核式结构的实验是A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现【解析】物理学史、常识考查题，简单题，其中光电效应实验说明光具有粒子性，A选项错误；X射线（伦琴射线）的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1896年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生，B选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征，D选项错误；所以选择C。【答案】C30\n6．（四川）氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为v1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为v2，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hv1+hv2B.辐射光子的能量为hv1+hv2C.吸收光子的能量为hv1-hv2D.辐射光子的能量为hv2–hv1答案：D解析：由题意可能级K处于较高激发态，能级m处于较低激发态，而能级n处于最低能量状态。所以从能级k跃迁到能级m时候辐射出光子，能量为hv2–hv17．（上海）卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是【答案】D.【解析】原子的中心是体积很小的原子核，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，当粒子接近原子核的时候，就会发生大角度散射，甚至被弹回.所以D选项正确.8．（上海）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产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9．（上海）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则(A)措施①可减缓放射性元素衰变(B)措施②可减缓放射性元素衰变(C)措施③可减缓放射性元素衰变(D)上述措施均无法减缓放射性元素衰变【答案】D【解析】改变放射性元素所处的物理状态或化学状态都不会改变元素的原子核，所以，放射性衰变的快慢与题目中叙述的几种因素无关。D选项正确.10．（上海）天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(A)②来自于原子核外的电子(B)①的电离作用最强，是一种电磁波(C)③的电离作用较强，是一种电磁波(D)③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子30\n【答案】D.【解析】从穿透能力上看，③能穿透铝板进入铅版，③必然是γ射线，γ射线是原子核内发出的高频光子，属于电磁波，电离作用弱，故D正确，B、C错误；②能穿透纸板进入铝板，②必然是β射线，是原子核内发射出的电子流，A错误；纸板能够挡住①，则①是α射线，它的电离作用最强，但它是氦的原子核，不是电磁波，B错误.12.（海南）模块3-5试题（12分）（1）（4分）2022年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_______和__________（填入正确选项前的字母）。131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和_______.A.X1→B.X2→C.X3→D.X4→30\n（2）（8分）一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止。重力加速度为g。求（i）木块在ab段受到的摩擦力f；（ii）木块最后距a点的距离s。13．（江苏）（选修模块3－5）（12分）（1）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是30\n（2）按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量__________（选填“越大”或“越小”）。已知氢原子的基态能量为E1（E1<0），电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为γ的光子被电离后，电子速度大小为___________（普朗克常量为h）．（3）有些核反应过程是吸收能量的。例如在中，核反应吸收的能量，在该核反应中，X表示什么粒子？X粒子以动能EK轰击静止的，若EK=Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由。14．（新课标）【物理——选修3-5】（1）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为，该金属的逸出功为______。若用波长为（<）单色光做实验，则其截止电压为___或；30\n___。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e，c和h（2）如图，ABC三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上，BC之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触可不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把BC紧连，是弹簧不能伸展，以至于BC可视为一个整体，现A以初速沿BC的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A，B分离，已知C离开弹簧后的速度恰为，求弹簧释放的势能。15.（山东）（8分）【物理-物理3-5】(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天。碘131核的衰变方程：I→________（衰变后的元素用X表示）。经过________天有75%的碘131核发生了衰变。(2)如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。（不计水的阻力）答案：(1)①I→X+e②16（2）4v0。30\n解析：设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin，抛出货物后船的速度为v1，甲船上的人接到货物后船的速度为v2。由动量守恒定律得12m·v0=11m·v1-m·vmin，10m·2v0-m·vmin=11m·v2，为避免两船相撞应满足v1=v2联立解得vmin=4v0。【2022高考试题解析】2.2022·全国卷Ⅰ·14原子核经放射性衰变①变为原子核，继而经放射性衰变②变为原子核，再经放射性衰变③变为原子核。放射性衰变 ①、②和③依次为A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、β衰变和α衰变C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变【答案】A【解析】,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变.,质子数加1,说明②为β衰变,中子转化成质子.,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化成质子.3.2022·全国卷Ⅱ·14原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知A．A=2，Z=1B.A=2，Z=2C.A=3，Z=3D.A=3，Z=2【答案】D【解析】，应用质量数与电荷数的守恒，解得，答案D。30\n6.2022·上海物理·4某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（A）11.4天（B）7.6天（C）5.7天（D）3.8天答案：D解析：根据，，因为t=11.4day，所以=3.8day，选D。本题考查原子核半衰期的计算。7．2022·新课标·34(1)用频率为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的三条谱线，且，则_______.(填入正确选项前的字母)A、B、C、D、答案：B解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，，解得：，选项B正确8．2022·海南物理·19(1)能量为的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能称为氢的电离能．现用一频率为的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为_______________（用光子频率、电子质量、氢原子的电离能和普朗克常量表示）。30\n【答案】【解析】由能量守恒得，解得电子速度为。1、如图8所示，x为一未知放射源，P为薄铝箔，当x放射源稳定时，计数器的计数率（单位时间内接受射线的次数）稳定.现在将磁场移开，发现计数器的计数率没有什么变化，然后抽走P，则计数器的计数率大幅上升，说明x为图8A．纯β粒子放射源B.纯γ粒子放射源C．α粒子和β粒子的混合放射源30\nD.α粒子和γ粒子的混合放射源2、若元素Ａ的半衰期为４天，元素Ｂ的半衰期为５天，则相同质量的Ａ和Ｂ，经过２０天后，剩下两元素的质量之比mＡ:mＢ为Ａ.30：31Ｂ.31：20Ｃ.１：２Ｄ.２：１答案：C解析：根据半衰期公式，易得A经历5个半衰期，B经历4个半衰期，所以剩余质量之比为1:2，C正确。3、下面对某原子核衰变的描述，哪个是不对（）Ａ.放出一个β粒子后，原子核的中子数减１，原子序数少１Ｂ.放出一个α粒子后，原子核的质量数少４，核电荷数少２Ｃ.放出一个β粒子后，原子核的质量数不变，核电荷数加１Ｄ.经过５次α衰变和４次β衰变后变成4、用中子（）轰击铝27()，产生钠24（）和X，钠24具有放射性它衰变后变成镁24（）和Y.则X和Y分别是A．α粒子和电子B．α粒子和正电子C．电子和α粒子D．质子和正电答案：A解析：写出核反应方程：和，显然X是粒子，Y是电子.A正确.5、在下列四个核反应中，X表示了质子的是（）A．B．；C．；30\nD．答案：A解析：根据核反应中质量数和电荷数都守恒，A中是质子；B、C、D中均为中子.6、放射性物质和的核衰变方程为：，方程中的X1代表的是_____，X2代表的是______.图（a）图（b）图177、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＝＿＿＿＿＿.解析：放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，新原子核往往有多余的能量，亦即新原子核处于激发态，这些能量再以γ光的形式放出，这就是γ衰变，γ衰变总是伴随着α衰变或β衰变.根据衰变公式：有：又因为所以mA：mB＝：8、如下一系列核反应是在恒星内部发生的：30\n其中为质子，为粒子，为正电子，为一种中微子.已知质子的质量为，粒子的质量为，正电子的质量为，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速，试计算该系列核反应完成后释放的能量。9、太阳现正处于主序星演化阶段.它主要是由电子和、等原子核组成.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是释放的核能，这些核能最后转化为辐射能.根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段.为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M.已知地球半径R＝6.4×106m，地球质量m＝6.0×1024kg，日地中心的距离r＝1.5×1011m，地球表面处的重力加速度g＝10m/s2，1年约为3.2×107秒，试估算目前太阳的质量M。。（2）已知质子质量mp＝1.6726×1027kg，质量mα＝6.6458×1027kg，电子质量me＝0.9×1030kg，光速c＝3×108m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w＝1.35×103W/m2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。30\n10、铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：.下列判断正确的是（）A．是质子B．是中子C．X是的同位素D．X是的同位素答案：BD解析：根据和反映方程的质量数守恒和核电荷数守恒，可知X是，D正确；是中子，B正确。30\n3.放射性元素的原子核在a衰变或b衰变生成新原子核时，往往会同时伴随着___________辐射。已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，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γ2T22T1解析：放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往以γ光子的形式释放能量，即伴随γ辐射；根据半衰期的定义，经过t＝T1·T2时间后剩下的放射性元素的质量相同，则=，故mA：mB＝2T2:2T14.在下列4个核反应方程中，x表示质子的是（A）（B）（C）   （D）解析：由核反应方程的质量数和电荷数守恒，可得各个选项中的x分别为正电子、α粒子、质子、中子。答案：C5.⑴某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中的含量推断出了该生物死亡的年代．已知此骸骨中的含量为活着的生物体中的1/4，的半衰期为5730年．该生物死亡时距今约年．答案⑴1.1×104（11460或1.0×104～1.2×104均可）解析：该核剩下1/4，说明正好经过两个半衰期时间，故该生物死亡时距今约2×5730年=11460年。30\n8.关于光电效应的规律，下面说法中正确的是()A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多C．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大D．对某金属，入射光波长必须小于某一极限波长，才能产生光电效应【解析】由光电效应方程对于某种金属，其选出功是一个定值，当入射光频率一定时，光子的能量是一定的，产生的光电子的最大初动能也是一定的，若提高入射光的频率，则产生光电子的最大初动能也将增大．要想使某种金属发生光电效应，必须使入射光的频率大于其极限频率．因刚好发生光电效应时，光电子的初动能为零，有，所以，又入射光频率≥，即时能发生光电效应．同一频率的光照射到不同的金属上时，因不同金属的逸出功不同，则产生的光电子的最大初动能也不相同，逸出功小，即电子摆脱金属的束缚越容易，电子脱离金属表面时获得的动能越大．若入射光的频率不变，对于特定的金属，增加光强，不会增加光电子的最大初动能．但由于光强的增加，照射光的光电子数目增多，因而产生的光子数目也随之增多．9.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的过程中A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大30\nB．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大【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能量越大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃到离核较远的轨道，选项B可先排除，氢原子的核外电子绕核运动，由原子核对电子的库仑引力提供向心力，即，电子的动能：，离核越远，即r越大时，电子的动能越小：由此又可排除选项A、C。正确答案是D。1、（全国1）16．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为=0.6328µm，=3.39µm，已知波长为的激光是氖原子在能级间隔为=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用表示产生波长为的激光所对应的跃迁的能级间隔，则的近似值为A.10.50eVB.0.98eVC.0.53eVD.0.36eV【答案】D【解析】由光子能量公式有：，，两式作比，可得：，代入数字可得：，D项正确。【考点定位】考查能级2、（全国2）18.氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知,氢原子A.从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光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.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光【答案】AD【解析】从高能级向n=1能级跃迁时，放出的光的最小能量为E2-E1=10.2eV，可知所发出的所有光都应在紫外区，波长一定比可见光短，A项正确；从高能级向n=2能级跃迁时，放出的光的最小能量为E3-E2=1.89eV，最大能量为0-E230\n=3.4eV，可知所发出的光中有紫外线，B项错误；从高能级向n=3能级跃迁时，放出的光的最小能量为E4-E3=0.66eV，最大能量为0-E3=1.51eV，可知所发出的所有光都应在红外区，频率一定比可见光高，C项错误；从n=3能级向n=2能级跃迁时，放出的光的能量为E3-E2=1.89eV，在可见光区，D项正确。【考点定位】考查能级知识3、（天津）6.下列说法正确的是A.衰变方程B.是核裂变反应方程C.是核裂变反应方程D.是原子核的人工转变方程【答案】BD【解析】A项方程是原子核的人工转变，A项错误；B项方程是轻核的聚变，B项正确；C项方程是α衰变，C项错误；D项方程是原子核的人工转变，D项正确。【考点定位】考查核反应5、（安徽）14．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总数效果可以表示为由平衡条件可知A．k=1,d=4B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2，d=3【标准答案】B【试题解析】由核反应方程的质量数和电荷数守恒可得：，。解得，。6、（重庆）16.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为++++X+方程式中1、表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：30\nAX是，B.X是，C,X是，D.X是，7、（江苏）C．（选修模块3—5）（12分）在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即中微子+→+可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是▲。（填写选项前的字母）（A）0和0（B）0和1（C）1和0（D）1和1（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即+2已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31㎏，反应中产生的每个光子的能量约为▲J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是▲。（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。【答案】（1）A(2)遵循动量守恒30\n8、（北京）14．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【答案】B【解析】散射实验是ａ粒子对金泊轰击，是发现原子核式结构的实验基础；A错；而光电效应是说明光具有粒子性的表现，B错；原子发光是因为也与核变化无关，故D错。9、（宁夏）14.在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是A.伽利略发现了行星运动的规律B.卡文迪许通过实验测出了引力常量C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献【答案】BD。【解析】行星运动定律是开普勒发现的伽利略发现的，A错误；卡文迪许通过实验测出了引力常量，B正确；伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，不是牛顿最早指出，C错误；笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献D正确。10、（海南）11．在下面括号内列举的科学家中，对发现和完善万有引力定律有贡献的是　　　　　　　　　　　　　　。（安培、牛顿、焦耳、第谷、卡文迪许、麦克斯韦、开普勒、法拉第)【答案】第谷；开普勒；牛顿；卡文迪许【解析】第谷和开普勒对天体运动数据进行了观测与记载并初步得到小范围内的开普勒三定律，牛顿用理论推出万有引力定律的公式，卡文迪许用扭秤实验验证了万有引力定律。11、（上海）1．放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（A）a射线，b射线，g射线（B）g射线，b射线，a射线，（C）g射线，a射线，b射线（D）b射线，a射线，g射线【答案】B【解析】由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是g射线，b射线次之，a射线最弱，故正确答案选B。12、（广东）．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步．下列表述正确的是：A．牛顿发现了万有引力定律30\nB．洛伦兹发现了电磁感应定律C．光电效应证实了光的波动性D．相对论的创立表明经典力学已不再适用【答案】A【解析】选项B错误，洛伦兹发现了带电粒子在磁场中运动时受力。选项C错误，应该是粒子性。选项D错误，相对论的创立表明经典力学不适用于接近光速运动的情况。30