物理原子物理專題

原子物理專題第一天例1：(1)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是 ．A．所有元素都可能發(fā)生衰變B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性a、3和丫三種射線中，丫射線的穿透能力最強(qiáng)一個原子核在一次衰變中可同時放出 a、3和丫三種射線答案與提示：(1)BCD[解析]本題考查了原子核的衰變．原子序數(shù)大于83的元素才可以發(fā)生衰變，原子序數(shù)小于 83的元素有的可以發(fā)生衰變，有的不可以發(fā)生衰變，A錯誤；放射性元素的半衰期與元素所處的物理 、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，B、C正確；三種射線 “、&丫穿透能力依次增強(qiáng)，D正確；原子核發(fā)生a或3衰變時常常伴隨著 丫光子的產(chǎn)生，但同一原子核不會同時發(fā)生a衰變和3衰變，E錯誤.練習(xí)：(1)在人類對微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實驗起到了非常重要的作用．下列說法符合歷史事實的是 ．A.密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值B．貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核C.居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了針 (Po)和鐳(Ra)兩種新元素D.盧瑟福通過a粒子散射實驗證實了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子E．湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷答案與提示：(1)ACE(1)密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的電量，A項正確；盧瑟福通過a粒子散射實驗建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)了原子中心有一個核， B、D兩項錯誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素，并因此獲得了諾貝爾獎，C項正確；湯姆遜通過研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)了電子，并測出了電子的比荷，E項正確．第二天例2：核反應(yīng)方程式4Be+4HeT1；C+X中的X表示（）（A）質(zhì)子 （B）電子（C）光子（D）中子答案與提示：D［解析］本題考查核反應(yīng)時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒練習(xí)：不能用盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型得出的結(jié)論是 （）??（A）原子中心有一個很小的原子核 （B）原子核是由質(zhì)子和中子組成的（C）原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)（D）原子的正電荷全部集中在原子核內(nèi)答案與提示：B練習(xí)：質(zhì)子、中子和笊核的質(zhì)量分別為 m1、m2和m3.當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成笊核時，釋放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）A.（mi+m2—m3）cB.（mi-m2—m3）cC.（mi+m2—m3）c2D.（m1一m2—m3）c2答案與提示：C本題考查質(zhì)能方程， AE=Amc2,其中Am=（mi+m2—m3）,則AE=（mi+2m2-m3）c,C正確，A、B、D錯誤.練習(xí)：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，重核裂變時放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子是（）（A）質(zhì)子（B）中子 （C）P粒子 （D）口粒子答案與提示：B第三天例3:在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為丫的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是（ ）A.增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于丫的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于 丫的光照射，光電子的最大初動能變大答案與提示：AD[解析]增大入射光的強(qiáng)度，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加，則光電流增大，選項 A正確；光電效應(yīng)能否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)，與照射光強(qiáng)度無關(guān)，選項B錯誤；改用頻率較小的光照射時，如果光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，否則，不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項 C錯誤；光電子的最大初動能 Ek=hv—Wo,故改用頻率大于 丫的光照射，光電子的最大初動能變大，選項 D正確．練習(xí)：在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是（ ）．．．（A）光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的（B）所有金屬都存在極限頻率（C）光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大（D）入射光頻率越大，光電子最大初動能越大答案與提示：C練習(xí)：下列說法正確的是 （ ）A．玻爾對氫原子光譜的研究導(dǎo)致原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立B．可利用某些物質(zhì)在紫外線照射下發(fā)出熒光來設(shè)計防偽措施C.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場或磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．觀察者與波源互相遠(yuǎn)離時接收到波的頻率與波源頻率不同答案與提示：BD[解析]本題是對玻爾理論、天然放射現(xiàn)象及多普勒效應(yīng)等知識的考查，“粒子散射實驗導(dǎo)致原子核式結(jié)構(gòu)模型的建立， A錯誤；紫外線可以使熒光物質(zhì)發(fā)光， B正確；天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的 丫射線在電場或磁場中不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)， C錯誤；觀察者和波源發(fā)

生相對運(yùn)動時，觀察者接收到的頻率就會發(fā)生改變,D生相對運(yùn)動時，觀察者接收到的頻率就會發(fā)生改變,D正確.第四天例4：（1）氫原子能級如圖所示，當(dāng)氫原子從 n=3躍遷到n=2的能級時，輻射光的波長為656nm.以下判斷正確的是.（雙選，填正確答案標(biāo)號）a.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時，輻射光的波長大于 656nmb.用波長為325nm的光照射，可使氫原子從 n=1躍遷到n=2的能級c.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生 3種譜線d.用波長為633nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級答案與提示：（1）cd［解析］（1）由氫原子能級圖可知?dú)湓訌?n=2躍遷到n=1的能級的能級差大于從n=3躍遷到n=2的能級的能級差，根據(jù)|En—Em尸h丫和尸御知，舊―Em尸hc,選項a錯誤；同理從n=1躍遷到n=2的能級需要的光子能量大約為從 n=3躍遷到n=2的能級差的五倍左右，對應(yīng)光子波長應(yīng)為從n=3躍遷到n=2的能級輻射光波長的五分之一左右，選項b錯誤；氫原子從n=3躍遷到n=1的能級的能級差最多有三種情況， 即對應(yīng)最多有三種頻率的光譜線，選項 c正確；氫原子在不同能級間躍遷必須滿足 |En—Em尸hc,選項d正確.練習(xí)：（2）玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，氫原子能級圖如圖 2所示,當(dāng)氫原子從n=4的能級躍遷到n=2的能級時，輻射出頻率為Hz的光子.用該頻率的光照射逸出功為2.25eV的鉀表面，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eV.（電子電荷量e=1.60X10C,普朗克常量h=6.63x10Js）n E/eV8 0TOC\o"1-5"\h\z6 - 0.385 - 0.544 一 0.853 -1.512 - 3.401 -13.60圖2答案與提示：(2)6.2X1014Hz0.3eV［解析］(2)本題考查能級、光電效應(yīng)方程等知識.由躍遷條件可知hv=E4—E2=(3.40—0.85)eV=4.08X1019J,解得輻射出的光子的頻率為6.2X1014HZ,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ek=hv—W,計算可得產(chǎn)生電子的最大初動能為0.3eV.第五天例5:(1)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73X1014Hz和5.44X1014Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子， 鈣逸出的光電子具有較大的.A.波長B.頻率C.能量D.動量(2)氨222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷.它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一. 其衰變方程是22286Rn-21884Po+.已知22286Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過天，16g的22286Rn衰變后還剩1g.答案與提示：(1)A［解析］兩種金屬的截止頻率不同，則它們的逸出功也不同，由 W=h旬可知截止頻率大的，逸出功也大.由 Ek=hv—W可知，用同樣的單色光照射，鈣逸出的光電子的最大初動能較小，由p=V2mEk知,其動量也較小，根據(jù)物質(zhì)波 P=的口，其波長較長.(2)2He(或“粒子)15.2［解析］①根據(jù)核反應(yīng)過程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可推得該反應(yīng)的另一種生成物為2He.②根據(jù)m余=m原g2知。=4,解得t=3.8X4=15.2天.練習(xí)：碘中碘131131的半衰期約為

的含量大約還有(8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131,經(jīng)過32天后，該藥物)mA.4mD.32答案與提示:C［解析］本題考查元素的半衰期.根據(jù)半衰期公式 m=moj|；T，將題目中的數(shù)據(jù)代入可得C正確，A、B、D錯誤.例例6:一中子與一質(zhì)量數(shù)為

與碰撞后中子的速率之比為第六天(A>1)的原子核發(fā)生彈性正碰.若碰前原子核靜止，則碰撞前)A+1A.A-1(A+1)2A-1B~~~；A+1(A+1)2(A—1)2答案與提示：A［解析］本題考查完全彈性碰撞中的動量守恒、動能守恒.設(shè)碰撞前后中子的速率分別為V1,v’1,碰撞后原子核的速率為 V2,中子的質(zhì)量為 m1,原子核的質(zhì)量為 m2,… 1則m2=Am1.根據(jù)完全彈性碰撞規(guī)律可得 m1V1=m2V2+m1V’1,2mi—m2后中子的速率v'1=mi+m221 -_ -m1V1=2m2V2+2m1V1A—1 V1A+1V1=~~V1,因此碰撞前后中子速率之比V-^=~ A正確.練習(xí)：（1）如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出 “、3、丫三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是.（填選項前的字母）A.①表小丫