高考物理復(fù)習 原子物理與原子核物理課件

專題十六原子物理與原子核物理專題十六原子物理與原子核物理11.(2016北京理綜,13,6分,0.93)處于n=3能級的大量氫原子,向低能級躍遷時,輻射光的頻率有

()A.1種

B.2種

C.3種

D.4種考點一原子物理自主命題·北京卷題組五年高考答案

C處于能級為n的大量氫原子向低能級躍遷能輻射光的種類為

,所以處于n=3能級的大量氫原子向低能級躍遷,輻射光的頻率有

=3種,故C項正確。考查點能級躍遷。方法歸納

利用能級圖,結(jié)合排列組合的知識,把氫原子從高能級向低能級躍遷釋放光子種類

的規(guī)律總結(jié)明白,并不斷強化。1.(2016北京理綜,13,6分,0.93)處于n=3能級22.(2012北京理綜,13,6分)一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,該氫原子

()A.放出光子,能量增加

B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加

D.吸收光子,能量減少答案

B根據(jù)玻爾原子理論知,氫原子從高能級n=3向低能級n=2躍遷時,將以光子形式放出能量,放出光子后原子能量減少,故B選項正確。2.(2012北京理綜,13,6分)一個氫原子從n=3能級躍33.(2007北京理綜,14,6分)下列說法正確的是

()A.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)B.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因為該束光的波長太短D.按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減

小,原子總能量增加教師專用題組3.(2007北京理綜,14,6分)下列說法正確的是?(4答案

D太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)(核聚變反應(yīng)),所以選項A錯誤。湯

姆孫發(fā)現(xiàn)電子,說明帶負電的電子是原子的一部分,因此原子是可分的,并且應(yīng)該有一定的結(jié)

構(gòu);又因為電子帶負電,而原子呈電中性,所以原子中一定還有帶正電的部分。在此后,由盧瑟

福通過α粒子散射實驗,根據(jù)極少數(shù)α粒子幾乎被反向彈回,而推斷出原子的核式結(jié)構(gòu),因此選項

B錯誤。光照射到金屬表面上時能否發(fā)生光電效應(yīng),取決于入射光的能量(E=hν),光的頻率越

高(波長越短),其能量越大,越可能在金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)。因此,一束光照射到某金屬上不

能發(fā)生光電效應(yīng),是由于這束光的能量較小,即頻率較小(波長較長),所以選項C錯誤。氫原子

的核外電子在從離核較近的軌道躍遷到離核較遠的軌道過程中,需要吸收一定的能量,所以核

外電子離核越遠,原子的總能量越大。設(shè)電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,其與原子核之間的距離

為r時,電子繞核運動的速度大小為v,則根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律有

=

,所以電子的動能Ek=

,即軌道半徑越大,動能越小,故選項D正確。答案

D太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)(核51.(2018北京理綜,13,6分)在核反應(yīng)方程

He

N

O+X中,X表示的是

()A.質(zhì)子

B.中子

C.電子

D.α粒子考點二原子核物理A組

自主命題·北京卷題組答案

A本題考查核反應(yīng)方程。由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒,可判斷X為質(zhì)子

H,故選項A正確。1.(2018北京理綜,13,6分)在核反應(yīng)方程?He?N?62.(2015北京理綜,14,6分,0.89)下列核反應(yīng)方程中,屬于α衰變的是

()A

N

He

O

HB

U

Th

HeC

H

H

He

nD

Th

Pa

e答案

B

A項屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變,B項屬于α衰變,C項屬于聚變反應(yīng),D項屬于β衰變?？疾辄c核反應(yīng)方程。思路點撥

α衰變是放出α粒子的過程。2.(2015北京理綜,14,6分,0.89)下列核反應(yīng)方程73.(2015北京理綜,17,6分,0.45)實驗觀察到,靜止在勻強磁場中A點的原子核發(fā)生β衰變,衰變產(chǎn)

生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運動,運動方向和軌跡示意如圖。則

()

A.軌跡1是電子的,磁場方向垂直紙面向外B.軌跡2是電子的,磁場方向垂直紙面向外C.軌跡1是新核的,磁場方向垂直紙面向里D.軌跡2是新核的,磁場方向垂直紙面向里3.(2015北京理綜,17,6分,0.45)實驗觀察到,靜8答案

D由靜止的原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核和電子做勻速圓周運動的方向相反及原

子核衰變前后動量守恒得meve-m核v核=0,粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑r=

,因為qe<q核,所以re>r核,故軌跡1是電子的,軌跡2是新核的,根據(jù)左手定則可判定磁場方向垂直紙面向里,故D

項正確?？疾辄c衰變、動量守恒、勻速圓周運動。思路點撥衰變過程動量守恒;衰變后的粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的向心力由洛倫

茲力提供。答案

D由靜止的原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核和電子做94.(2014北京理綜,14,6分,0.97)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。當一個質(zhì)子和一

個中子結(jié)合成氘核時,釋放的能量是(c表示真空中的光速)

()A.(m1+m2-m3)c

B.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2

D.(m1-m2-m3)c2

答案

C此核反應(yīng)方程為

H

n

H,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得ΔE=Δm·c2=(m1+m2-m3)c2,C正確?？疾辄c質(zhì)能方程。思路點撥質(zhì)量虧損是反應(yīng)物的總質(zhì)量減去生成物的總質(zhì)量。4.(2014北京理綜,14,6分,0.97)質(zhì)子、中子和氘105.(2011北京理綜,13,6分)表示放射性元素碘131

I)β衰變的方程是

()A

I

Sb

HeB

I

Xe

eC

I

I

nD

I

Te

H答案

B

β衰變的實質(zhì)是放射出電子

e),由核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知B正確。5.(2011北京理綜,13,6分)表示放射性元素碘131?116.(2017北京理綜,23,18分)在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一

次α衰變。放射出的α粒子

He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動,其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量。(1)放射性原子核用

X表示,新核的元素符號用Y表示,寫出該α衰變的核反應(yīng)方程。(2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流,求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小。(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能,新核的質(zhì)量為M,求衰變過程的質(zhì)

量虧損Δm。6.(2017北京理綜,23,18分)在磁感應(yīng)強度為B的勻強12解析本題考查了原子核的衰變、動量和能量守恒、帶電粒子在勻強磁場中的運動、質(zhì)能

方程等多個考點,是一道綜合題,難度中等。(1

X

Y

He(2)設(shè)α粒子的速度大小為v,由qvB=m

,T=

,得α粒子在磁場中運動周期T=

環(huán)形電流大小I=

=

(3)由qvB=m

,得v=

設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v',系統(tǒng)動量守恒Mv'-mv=0v'=

=

由Δmc2=

Mv'2+

mv2得Δm=

答案見解析說明:若利用M=

m解答,亦可。解析本題考查了原子核的衰變、動量和能量守恒、帶電粒子在勻強13方法技巧衰變中的動量和能量守恒在α衰變過程中,靜止的原子核放射α粒子,新核與α粒子的總動量保持不變(為零),而衰變釋放

的能量與質(zhì)量虧損之間必然遵循質(zhì)能方程ΔE=Δmc2。方法技巧衰變中的動量和能量守恒147.(2018課標Ⅲ,14,6分)1934年,約里奧-居里夫婦用α粒子轟擊鋁核

Al,產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X:α

Al→n+X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為

()A.15和28

B.15和30C.16和30

D.17和31答案

B本題考查核反應(yīng)方程。在核反應(yīng)過程中,質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別守恒,則X的原子序

數(shù)為2+13=15,X的質(zhì)量數(shù)為4+27-1=30,選項B正確。規(guī)律總結(jié)核反應(yīng)方程的特點核反應(yīng)過程中,質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別守恒。B組

統(tǒng)一命題·課標卷題組7.(2018課標Ⅲ,14,6分)1934年,約里奧-居里夫158.(2017課標Ⅰ,17,6分)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)

電。氘核聚變反應(yīng)方程是:

H→

n。已知

H的質(zhì)量為2.0136u

He的質(zhì)量為3.0150u

n的質(zhì)量為1.0087u,1u=931MeV/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為

()A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV答案

B本題考查核能的計算。聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm=(2×2.0136-3.0150-1.0087)u

=0.0035u,則釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.0035×931MeV≈3.3MeV,B正確。方法技巧由質(zhì)量虧損計算核能由Δm計算核反應(yīng)過程中釋放的核能時,若Δm以u為單位,可由1u=931MeV/c2,得到釋放的以

MeV為單位的核能;若Δm以kg為單位,則由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2獲得以J為單位的釋放的核能。8.(2017課標Ⅰ,17,6分)大科學工程“人造太陽”主要169.(2017課標Ⅱ,15,6分)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核,衰變方程為

U

Th

He。下列說法正確的是

()A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案

B

本題考查天然放射現(xiàn)象、半衰期、核反應(yīng)中的動量守恒、質(zhì)量虧損,考查學生的

理解能力。靜止的原子核在衰變前后動量守恒,由動量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,

故衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小,選項B正確;動能Ek=

,由于釷核的質(zhì)量(m1)大于α粒子的質(zhì)量(m2),故動能不等,選項A錯誤;鈾核的半衰期是指大量的鈾核半數(shù)發(fā)生衰變所

用的時間,而不是放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間,選項C錯誤;原子核衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒,衰變

時放出核能,質(zhì)量虧損,選項D錯誤。解題關(guān)鍵原子核衰變前后動量守恒、質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒;動能和動量與質(zhì)量的關(guān)系;半衰

期的定義及其含義。9.(2017課標Ⅱ,15,6分)一靜止的鈾核放出一個α粒子1710.[2016課標Ⅲ,35(1),5分]一靜止的鋁原子核

Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后,變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核

Si*。下列說法正確的是

。A.核反應(yīng)方程為p

Al

Si*B.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒C.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等,所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E.硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s,方向與質(zhì)子初速度的方向一致10.[2016課標Ⅲ,35(1),5分]一靜止的鋁原子核?18解析質(zhì)子p即

H,核反應(yīng)方程為p

Al

Si*,A項正確;核反應(yīng)過程遵循動量守恒定律,B項正確;核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒,C項錯誤;在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒,但會發(fā)生質(zhì)量虧損,所以D項

錯誤;設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,則

Si*的質(zhì)量為28m,由動量守恒定律有mv0=28mv,得v=

=

m/s≈3.6×105m/s,方向與質(zhì)子的初速度方向相同,故E項正確。答案

ABE規(guī)律總結(jié)核反應(yīng)過程遵守動量守恒定律,核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒,但會發(fā)生質(zhì)量虧

損。評析本題考查核反應(yīng)過程所遵循的規(guī)律及動量守恒定律,難度較易。解析質(zhì)子p即?H,核反應(yīng)方程為p?Al?Si*,A項正確;1911.[2014課標Ⅱ,35(1),5分,0.336]在人類對微觀世界進行探索的過程中,科學實驗起到了非常

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的釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D.盧瑟福通過α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電的粒子組成

的,并測出了該粒子的比荷11.[2014課標Ⅱ,35(1),5分,0.336]在人類20答案

ACE解析密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值,選項A正確;原子中存在原子核是盧瑟福

通過α粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)的,選項B、D錯誤;居里夫婦發(fā)現(xiàn)的釙和鐳是從瀝青鈾礦中分離出來

的,選項C正確;湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)陰極射線是由帶負電的粒子

組成的,并測出其比荷,選項E正確。解題指導(dǎo)①盧瑟福通過α粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)原子中存在原子核。②盧瑟福用α粒子轟擊氮

原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子

He+

H

O。評析學習近代物理學發(fā)展史對學生主動探索物理規(guī)律、學習物理知識有重要的啟發(fā)作用,

不可忽視。答案

ACE解析密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)2112.[2014課標Ⅰ,35(1),6分,0.537]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D.α、β和γ三種射線中,γ射線的穿透能力最強E.一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線答案

BCD解析原子序數(shù)大于或等于83的元素,都能發(fā)生衰變,而原子序數(shù)小于83的部分元素能發(fā)生衰

變,故A錯。放射性元素的衰變是原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,與核外電子的得失及環(huán)境溫度無關(guān),

故B、C項正確。在α、β、γ三種射線中,α、β為帶電粒子,穿透本領(lǐng)較弱,γ射線不帶電,具有較

強的穿透本領(lǐng),故D項正確。一個原子核不能同時發(fā)生α衰變和β衰變,故E項錯誤。規(guī)律總結(jié)

α衰變

X

Y

Heβ衰變

X

Y

eγ射線:放射性原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時,蘊藏在核內(nèi)的能量會釋放出來,使產(chǎn)生的新核處

于高能級,這時它要向低能級躍遷,能量以γ光子的形式輻射出來,即γ射線。12.[2014課標Ⅰ,35(1),6分,0.537]關(guān)于天2213.(2010北京理綜,15,6分)太陽因核聚變釋放出巨大的能量,同時其質(zhì)量不斷減少。太陽每秒

鐘輻射出的能量約為4×1026J,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近

()A.1036kgB.1018kgC.1013kgD.109kg答案

D

根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,得Δm=

=

kg≈109kg。C組

教師專用題組13.(2010北京理綜,15,6分)太陽因核聚變釋放出巨大2314.(2009北京理綜,14,6分)下列現(xiàn)象中,與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是

()A.α粒子散射現(xiàn)象

B.天然放射現(xiàn)象C.光電效應(yīng)現(xiàn)象

D.原子發(fā)光現(xiàn)象答案

B天然放射現(xiàn)象是放射性物質(zhì)的原子核自發(fā)地放射出α、β和γ射線的現(xiàn)象,必然會使

原子核內(nèi)部發(fā)生變化。故選B。14.(2009北京理綜,14,6分)下列現(xiàn)象中,與原子核內(nèi)2415.(2008北京理綜,14,6分)一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核,同時輻射一個γ光子。已

知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c。下列說法

正確的是

()A.核反應(yīng)方程是

H

n

H+γB.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3C.輻射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)cD.γ光子的波長λ=

答案

B此核反應(yīng)的核反應(yīng)方程為

H

n

H+γ,A錯;由質(zhì)能方程知γ光子的能量為E=(m1+m2-m3)c2,C錯;由E=h

知波長λ=

,D錯。15.(2008北京理綜,14,6分)一個質(zhì)子和一個中子聚變2516.(2006北京理綜,13,6分)目前核電站利用的核反應(yīng)是

()A.裂變,核燃料為鈾

B.聚變,核燃料為鈾C.裂變,核燃料為氘

D.聚變,核燃料為氘答案

A核裂變和核聚變過程都能釋放核能,但目前人類所掌握的技術(shù)水平只能對核裂變的速度進行控制,所以各國的核電站都是以軸為燃料的核裂變電站。16.(2006北京理綜,13,6分)目前核電站利用的核反應(yīng)261.(2017北京豐臺一模,13)根據(jù)盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型解釋α粒子散射實驗,使極少數(shù)

α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是

()A.原子核對α粒子的庫侖引力B.原子核對α粒子的庫侖斥力C.核外電子對α粒子的庫侖引力D.核外電子對α粒子的庫侖斥力A組

2016—2018年高考模擬·基礎(chǔ)題組三年模擬答案

B

α粒子跟電子的碰撞過程動量守恒,因電子的質(zhì)量遠小于α粒子的,所以α粒子的速度

變化很小,故電子不可能使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。因為原子核帶正電而α粒子也帶正電,故它

們間的作用力是庫侖斥力。

考點一原子物理1.(2017北京豐臺一模,13)根據(jù)盧瑟福提出的原子核式結(jié)272.(2016北京東城零模,14)關(guān)于原子模型,下列說法錯誤的是

()A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子具有核式結(jié)構(gòu)B.盧瑟福完成的α粒子散射實驗,說明了原子的“棗糕”模型是不正確的C.按照玻爾理論,氫原子核外電子從高能級向低能級躍遷時,輻射出光子D.按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減

小,原子總能量增加答案

A湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子是有結(jié)構(gòu)的,原子是可再分的,故A不正確。盧瑟福完成

的α粒子散射實驗,說明原子中有核結(jié)構(gòu)存在,故說明“棗糕”模型是不正確的,B說法正確。

氫原子核外電子從高能級向低能級躍遷時,輻射出光子,C說法正確。氫原子核外電子從半徑

較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電場力做負功,電子動能減小,躍遷過程需要吸收光子,

故總能量增加,D說法正確。2.(2016北京東城零模,14)關(guān)于原子模型,下列說法錯誤283.(2016北京西城二模,20)許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運動產(chǎn)生的,因此光譜研究是探

索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。利用氫氣放電管可以獲得氫原子光譜,根據(jù)玻爾理論可以很好

地解釋氫原子光譜的產(chǎn)生機理。已知氫原子的基態(tài)能量為E1,激發(fā)態(tài)能量為En=

,其中n=2,3,4…。1885年,巴耳末對當時已知的在可見光區(qū)的四條譜線做了分析,發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能

夠用一個公式表示,這個公式寫做

=R(

-

),n=3,4,5…。式中R叫做里德伯常量,這個公式稱為巴耳末公式。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則里德伯常量R可以表示為

(

)A.-

B.

C.-

D.

答案

C氫原子光譜由氫原子躍遷形成。由躍遷條件知hν=En-Em(n>m),因為En=

,c=λν,所以

=E1(

-

)(n>m),當m=2時,

=-

(

-

)(n=3,4,5,…),則R=-

,C項正確,A、B、D項錯誤。考查點光子說及玻爾假設(shè)。思路點撥由玻爾的能級躍遷理論hν=En-Em(n>m),hν=h

得到h

=En-Em,由于En=

,則由h

=

-

推出

=

(

-

)=-

(

-

),當m=2時,得到R=-

。3.(2016北京西城二模,20)許多情況下光是由原子內(nèi)部電294.(2018北京豐臺一模,24)自然界真是奇妙,微觀世界的運動規(guī)律竟然與宏觀運動規(guī)律存在相

似之處。(1)在地心參考系中,星體離地心的距離r→∞時,星體的引力勢能為零。質(zhì)量為m的人造衛(wèi)星以

第二宇宙速度從地面發(fā)射,運動到離地心距離為r時,其運動速度為v=

(G為引力常量,M為地球質(zhì)量)。它運動到離地心無窮遠處,相對于地球的運動速度為零。請推導(dǎo)此衛(wèi)星運動到

離地心距離為r時的引力勢能表達式。(2)根據(jù)玻爾的氫原子模型,電子的運動看做經(jīng)典力學描述下的軌道運動,原子中的電子在庫侖

引力作用下,繞原子核做圓周運動。①已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,靜電力常量為k。氫原子處于基態(tài)(n=1)時電子的軌道半徑為r

1,電勢能為Ep1=-

(取無窮遠處電勢能為零)。氫原子處于第n個能級的能量為基態(tài)能量的

(n=1,2,3,…)。求氫原子從基態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)時吸收的能量。②一個處于基態(tài)且動能為Ek0的氫原子與另一個處于基態(tài)且靜止的氫原子進行對心碰撞。若

要使其中一個氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),則Ek0至少為多少?4.(2018北京豐臺一模,24)自然界真是奇妙,微觀世界的30解析(1)衛(wèi)星在距地心r處的動能Ek=

mv2=

衛(wèi)星從距地心r處運動到無窮遠的過程中,由機械能守恒定律得:Ek+Ep=0

(3分)得:Ep=-

(3分)(2)①氫原子處于基態(tài)時,電子繞原子核做勻速圓周運動k

=m

(2分)故處于基態(tài)的氫原子的電子的動能Ek1=

m

處于基態(tài)的氫原子的能量E1=Ek1+Ep1

(2分)得:E1=-

(2分)又因為E2=

,得ΔE=E2-E1=

(2分)②設(shè)氫原子質(zhì)量為m',動能為Ek0的氫原子的初速度為v0,氫原子相互作用后速度分別為v1和v2,相

互作用過程中機械能減小量為ΔE答案見解析解析(1)衛(wèi)星在距地心r處的動能Ek=?mv2=?答案見31由動量守恒定律得:m'v0=m'v1+m'v2

(1分)由能量守恒得:

m'

=

m'

+

m'

+ΔE

(2分)解得:

-v0v1+

=0若v1有實數(shù)解,須

-4

≥0

(1分)即Ek0=

m'

≥2ΔE=

(2分)即氫原子能從n=1的基態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài),需要吸收的能量為

,所以要使其中一個氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),Ek0至少為

。由動量守恒定律得:m'v0=m'v1+m'v2?(1分)325.(2018北京朝陽二模,14)關(guān)于α、β、γ三種射線,下列說法正確的是

()A.三種射線都帶電B.三種射線都是電磁波C.α射線的電離能力最強D.β射線的穿透能力最強考點二原子核物理答案

C

α射線是高速氦核流,β射線是高速電子流。γ射線是電磁波。α射線帶正電,β射線帶

負電,γ射線不帶電。α射線電離本領(lǐng)最強,γ射線穿透本領(lǐng)最強。因此C正確。解題關(guān)鍵熟知三種射線的構(gòu)成及特點。5.(2018北京朝陽二模,14)關(guān)于α、β、γ三種射線,下336.(2018北京門頭溝一模,13)下列核反應(yīng)方程中,屬于聚變的是

()A

N

He

O

HB

U

Th

HeC

H

H

HeD

U

n

Ba

Kr+

n答案

C聚變的特點是兩個輕核聚合成一個較大的核,選C。解題關(guān)鍵熟記各種核反應(yīng)的特征。6.(2018北京門頭溝一模,13)下列核反應(yīng)方程中,屬于聚347.(2018北京海淀一模,14)一個氘核與一個氚核結(jié)合成一個氦核同時放出中子,釋放17.6MeV的能量。已知氘核、氚核、氦核和中子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3和m4。下列說法正確的是

()A.該核反應(yīng)方程是

H

H

He+

nB.該核反應(yīng)中的核燃料是當前核電站采用的核燃料C.m1+m2>m3+m4D.該核反應(yīng)可以在常溫下進行答案

C由質(zhì)能方程可知,m1+m2>m3+m4,C正確。核反應(yīng)中核子數(shù)不變,A錯誤。當前核電站

采用的是重核裂變,B錯誤。該核反應(yīng)要在超高溫下進行,D錯誤。解題關(guān)鍵熟練掌握核反應(yīng)方程。7.(2018北京海淀一模,14)一個氘核與一個氚核結(jié)合成一358.(2018北京房山一模,15)下列表述正確的是

()A.α粒子散射實驗結(jié)果說明原子內(nèi)部正電荷是均勻分布的B.β衰變說明原子的原子核外部存在自由電子C.玻爾認為,原子中電子軌道是量子化的,能量也是量子化的D.輕核聚變更為清潔、安全,目前大型核電站都是利用輕核的聚變發(fā)電的答案

C

α粒子散射實驗結(jié)果說明正電荷集中于核內(nèi)。β衰變中放出的電子來源于原子核內(nèi)

部中子變化。目前大型核電站主要利用重核裂變發(fā)電。易錯警示

β衰變中產(chǎn)生的電子是原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子時生成的,其中電子發(fā)射

出來形成β粒子。8.(2018北京房山一模,15)下列表述正確的是?()369.(2017北京順義二模,14)用中子

n)轟擊鋁27

Al),產(chǎn)生鈉24

Na)和X,則X是

()A.電子B.質(zhì)子C.正電子D.α粒子答案

D根據(jù)核反應(yīng)過程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒有:

n+

Na

He,X是α粒子,選D。9.(2017北京順義二模,14)用中子?n)轟擊鋁27?A3710.(2017北京昌平二模,18)圖為一放射源發(fā)出的α、β、γ射線進入同一勻強磁場(磁場未畫出)

中的徑跡。表中列出了三種射線的本質(zhì)和特性。由此可知

()種類本質(zhì)質(zhì)量(u)電荷量(e)速度(c)α射線氦核4+20.1β射線電子`1/1840-10.99γ射線光子00110.(2017北京昌平二模,18)圖為一放射源發(fā)出的α、β38A.磁場方向垂直紙面向里,a為α射線,b為β射線B.磁場方向垂直紙面向里,a為β射線,b為α射線C.磁場方向垂直紙面向外,a為β射線,b為α射線D.磁場方向垂直紙面向外,b為α射線,c為γ射線答案

A帶電粒子垂直于磁場方向進入磁場,做勻速圓周運動,Bqv=m

,R=

,

=

=

>1,圖中a的軌跡半徑大,a為α射線,b為β射線,c不偏轉(zhuǎn),為γ射線。由左手定則可知磁場方向垂直紙面向里。A.磁場方向垂直紙面向里,a為α射線,b為β射線答案

3911.(2016北京豐臺一模,14)一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成氦核和中子,同時放出一個

γ光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4,普朗克常量為h,真空中

的光速為c。下列說法正確的是

()A.這個核反應(yīng)是裂變反應(yīng)B.這個反應(yīng)的核反應(yīng)方程是

H

H

He+

n+γC.輻射出的γ光子的能量E=(m3+m4-m1-m2)c2D.輻射出的γ光子在真空中的波長λ=

答案

D一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成一個氦核和一個中子,同時放出一個γ光子,

這是核聚變反應(yīng),所以A、B選項錯誤。核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3-m4,輻射出的γ光子的

能量E=(m1+m2-m3-m4)c2,所以C選項錯誤。γ光子在真空中的頻率ν=

,波長λ=

=

=

=

,所以D選項正確。11.(2016北京豐臺一模,14)一個氘核和一個氚核經(jīng)過核4012.(2016北京東城一模,15)下列表述正確的是

()A.

He

N

O+X,X表示

HeB

H

H

He

n是重核裂變的核反應(yīng)方程C.放射性元素的半衰期與原子所處的化學狀態(tài)無關(guān)D.β衰變中放出的β射線是核外電子掙脫原子核的束縛而形成的答案

C

He

N

O

H,故A錯誤

H

H

He

n是輕核聚變的核反應(yīng)方程,故B錯誤;放射性元素的半衰期是其固有性質(zhì),與其所處的化學狀態(tài)、外部條件均無關(guān),故C正確;β射線是β衰

變時原子核內(nèi)發(fā)生變化產(chǎn)生的,與核外電子無關(guān),故D錯誤。12.(2016北京東城一模,15)下列表述正確的是?(411.(2017北京西城一模,14)下列核反應(yīng)方程中,屬于核聚變的是

()A

H

H

He

nB

Th

Pa

eC

U

Th

HeD

U

n

Ba

Kr+

nB組

2016—2018年高考模擬·綜合題組時間:50分鐘分值:90分一、選擇題(每題6分,共54分)答案

A

B為β衰變,C為α衰變,D為核裂變,A正確。1.(2017北京西城一模,14)下列核反應(yīng)方程中,屬于核聚422.(2017北京海淀一模,13)核反應(yīng)方程

U

n→

Ba+

Kr+

n表示中子轟擊

U原子核可能發(fā)生的一種核反應(yīng),該核反應(yīng)釋放出的核能為ΔE。關(guān)于這個核反應(yīng),下列說法中正確的是

()A.該反應(yīng)屬于核聚變B

Ba中的X為146C

Ba中含有56個中子D.該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為

答案

D該反應(yīng)屬于核裂變,A錯。由反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒,可知X=144,則

Ba中所含中子數(shù)為88個,B、C錯。根據(jù)ΔE=Δmc2,可知Δm=

,D正確。2.(2017北京海淀一模,13)核反應(yīng)方程?U?n→?Ba433.(2017北京海淀二模,15)下列說法中正確的是

()A.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B.氫原子的能級理論是玻爾在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出來的C.湯姆孫通過對陰極射線的研究提出了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D.盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案

B天然放射現(xiàn)象揭示了原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu),A錯。湯姆孫通過對陰極射線的研究

發(fā)現(xiàn)了電子,C錯。盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,D錯。3.(2017北京海淀二模,15)下列說法中正確的是?(444.(2017北京朝陽一模,13)開發(fā)更為安全、清潔的能源是人類不懈的追求。關(guān)于核反應(yīng)

H

H

He

n,下列說法正確的是

()A.該核反應(yīng)屬于重核的裂變B.該核反應(yīng)屬于輕核的聚變C.該核反應(yīng)過程沒有質(zhì)量虧損D.目前核電站利用的就是該核反應(yīng)所釋放的能量答案

B該核反應(yīng)屬于輕核的聚變,核反應(yīng)過程中有質(zhì)量虧損;核電站中的核反應(yīng)屬于重核

的裂變。4.(2017北京朝陽一模,13)開發(fā)更為安全、清潔的能源是455.(2017北京海淀零模,15)下列說法中正確的是

()A.放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短B.β射線是原子被電離后核外電子形成的電子流C.同種元素的兩種同位素具有相同的核子數(shù)D.大量處于n=2能級的氫原子自發(fā)躍遷發(fā)光時只能發(fā)出一種頻率的光答案

D放射性元素的半衰期與溫度無關(guān),A錯。β射線是原子核內(nèi)釋放出的電子流,B錯。

同種元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)子數(shù),C錯。大量處于n=2能級的氫原子自發(fā)躍遷時只能

到n=1能級,只能發(fā)出一種頻率的光,D對。考查點原子核相關(guān)知識。知識拓展衰變快慢由核內(nèi)部自身因素決定,與原子所處化學狀態(tài)和外部條件無關(guān),所以一種

放射性元素,無論是單質(zhì),還是化合物,無論對它加壓,還是提升溫度,都不會改變它的半衰期。5.(2017北京海淀零模,15)下列說法中正確的是?(466.(2016北京海淀一模,14)已知氦離子(He+)的能級圖如圖所示,根據(jù)能級躍遷理論可知

()

A.氦離子(He+)從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出光子的頻率低B.大量處在n=3能級的氦離子(He+)向低能級躍遷,只能發(fā)出2種不同頻率的光子C.氦離子(He+)處于n=1能級時,能吸收45eV的能量躍遷到n=2能級D.氦離子(He+)從n=4能級躍遷到n=3能級,需要吸收能量答案

A氦離子由高能級向低能級躍遷,輻射光子的能量等于兩能級的能量差,對應(yīng)光子頻

率ν滿足:hν=En-Em(n>m),A正確。大量處于n=3能級的氦離子向低能級躍遷,能發(fā)出3種不同頻

率的光子,B錯誤。離子只能吸收能量等于能級差的光子才能躍遷到高能級,C錯誤。離子從

高能級躍遷到低能級,以光子的形式輻射能量,D錯誤。6.(2016北京海淀一模,14)已知氦離子(He+)的能級477.(2017北京朝陽二模,13)根據(jù)玻爾的原子模型,一個氫原子從n=3能級躍遷到n=1能級時,該氫

原子

()A.吸收光子,能量減小B.放出光子,能量減小C.放出光子,核外電子動能減小D.吸收光子,核外電子動能不變答案

B氫原子在量子數(shù)較大的能級上時,具有的能量也較大,故從n=3能級躍遷到n=1能級

時,放出光子,能量減小,故B對而A、D均錯誤。原子處于較低能級時,電子繞核運動的軌道也

較低,由k

=m

可知在低軌道上運動時電子的動能較大,故C錯誤。7.(2017北京朝陽二模,13)根據(jù)玻爾的原子模型,一個氫488.(2017北京東城一模,20)宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子流,由各種原子核以及非常少量

的電子、光子和中微子等組成,它可能攜帶著宇宙起源、天體演化的信息,一直吸引著科學家

的關(guān)注。宇宙線粒子的能量范圍非常大,有的可以高達5×1019eV。宇宙線逃逸出宇宙線源在星際空間

中傳播時,會與磁場、星際介質(zhì)等發(fā)生相互作用,導(dǎo)致一系列復(fù)雜的物理效應(yīng)產(chǎn)生。利用空間探測器可以得到宇宙線在銀河系中傳播的一些數(shù)據(jù),比如:鈹10鈹9比(

),其中鈹9是宇宙線中原有的鈹10在傳播過程中衰變產(chǎn)生的。據(jù)此材料,以下敘述正確的是

()A.宇宙線粒子的能量可以高達8×1038JB.宇宙線中的電子不會受到星際磁場的影響C.根據(jù)

可以得到宇宙線在銀河系中平均傳播時間的相關(guān)信息D.根據(jù)宇宙線到達探測器時的方向可以得到宇宙線源方位的相關(guān)信息8.(2017北京東城一模,20)宇宙線是來自宇宙空間的高能49答案

C由5×1019eV=5×1019×1.6×10-19J=8J知,A錯誤。宇宙線中的電子會與磁場、星際介

質(zhì)等發(fā)生相互作用,B錯誤。由于衰變的半衰期固定,故可以根據(jù)

得到宇宙線在銀河系中平均傳播時間的相關(guān)信息,C正確。在運動中宇宙線會受到電、磁場力的作用而改變運動方

向,故不能根據(jù)宇宙線到達探測器時的方向判斷宇宙線源方位的相關(guān)信息,D錯誤?？疾辄c高能粒子的傳播、衰變。解題關(guān)鍵此題屬于信息題,解題關(guān)鍵是很好地讀取題干信息,弄清信息含義,在這個基礎(chǔ)上分

析相關(guān)選項的正誤,如“鈹9是宇宙線中原有的鈹10在傳播過程中衰變產(chǎn)生的”這句話,就是

告訴考生,這里發(fā)生了衰變,再結(jié)合衰變的半衰期知識判斷選項C的正誤。答案

C由5×1019eV=5×1019×1.6×509.(2018北京海淀二模,14)下列說法正確的是

()A.愛因斯坦提出的光子假說,成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象B.氫原子的電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時,向外輻射光子,原子能量增加C.盧瑟福通過α粒子的散射實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子并預(yù)言了中子的存在D.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型答案

A愛因斯坦在普朗克量子論的基礎(chǔ)上提出了光子假說,認為光是由無數(shù)個光子組成

的,當光照射到金屬表面時,光子與電子像實物粒子一樣相互作用,使電子獲得能量而逸出,成

功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象,故選項A正確;氫原子的電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時,向外以光子的

形式輻射能量,原子能量減少,故選項B錯誤;盧瑟福通過用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子并預(yù)言

了中子的存在,故選項C錯誤;湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并提出原子的棗糕式模型,故選項D錯誤。解題關(guān)鍵知道愛因斯坦的光子假說并理解光電效應(yīng)的本質(zhì);熟知物理學史的相關(guān)內(nèi)容是解

本題的關(guān)鍵。9.(2018北京海淀二模,14)下列說法正確的是?()5110.(16分)(2018北京朝陽一模,24)在玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論中,氫原子由高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時

能發(fā)出一系列不同頻率的光,波長可以用巴耳末—里德伯公式

=R

來計算,式中λ為波長,R為里德伯常量,n、k分別表示氫原子躍遷前和躍遷后所處狀態(tài)的量子數(shù),對于每一個k,有n

=k+1、k+2、k+3…。其中,賴曼系譜線是電子由n>1的軌道躍遷到k=1的軌道時向外輻射光子

形成的,巴耳末系譜線是電子由n>2的軌道躍遷到k=2的軌道時向外輻射光子形成的。

(1)如圖所示的裝置中,K為一金屬板,A為金屬電極,都密封在真空的玻璃管中,S為石英片封蓋

的窗口,單色光可通過石英片射到金屬板K上。實驗中:當滑動變阻器的滑片位于最左端,用某

種頻率的單色光照射K時,電流計G指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);向右滑動滑片,當A比K的電勢低到某一值Uc二、非選擇題(共36分)10.(16分)(2018北京朝陽一模,24)在玻爾的原子結(jié)52(遏止電壓)時,電流計G指針恰好指向零?，F(xiàn)用氫原子發(fā)出的光照射某種金屬進行光電效應(yīng)實驗。若用賴曼系中波長最長的光照射時,

遏止電壓的大小為U1;若用巴耳末系中n=4的光照射金屬時,遏止電壓的大小為U2。金屬表面層內(nèi)存在一種力,阻礙電子的逃逸。電子要從金屬中掙脫出來,必須克服這種阻礙做

功。使電子脫離某種金屬所做功的最小值,叫做這種金屬的逸出功。已知電子電荷量的大小為e,真空中的光速為c,里德伯常量為R。試求:a.賴曼系中波長最長的光對應(yīng)的頻率ν1;b.普朗克常量h和該金屬的逸出功W0。(2)光子除了有能量,還有動量,動量的表達式為p=

(h為普朗克常量)。a.請你推導(dǎo)光子動量的表達式p=

;b.處于n=2激發(fā)態(tài)的某氫原子以速度v0運動,當它向k=1的基態(tài)躍遷時,沿與v0相反的方向輻射一

個光子。輻射光子前后,可認為氫原子的質(zhì)量為M不變。求輻射光子后氫原子的速度v(用h、

R、M和v0表示)。(遏止電壓)時,電流計G指針恰好指向零。53答案見解析解析(1)a.在賴曼系中,氫原子由n=2躍遷到k=1時,對應(yīng)光的波長最長,波長為λ1。則有

=R

所以λ1=

所以ν1=

=

(4分)b.在巴耳末系中,氫原子由n=4躍遷到k=2,對應(yīng)光的波長為λ2,頻率為ν2。則有

=R

ν2=

設(shè)用波長為λ1、λ2的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時,光電子對應(yīng)的最大初動能分別為Ekm1、Ekm2。

根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekm1=hν1-W0Ekm2=hν2-W0根據(jù)動能定理有答案見解析解析(1)a.在賴曼系中,氫原子由n=2躍遷到54-eU1=0-Ekm1-eU2=0-Ekm2聯(lián)立解得h=

,W0=

e(U1-4U2)

(6分)(2)a.根據(jù)質(zhì)能方程有E=mc2又因為E=hν=

p=mc所以p=

(3分)b.光子的動量p=

=

根據(jù)動量守恒定律有Mv0=Mv-p解得v=v0+

(3分)-eU1=0-Ekm155解題關(guān)鍵能根據(jù)巴耳末—里德伯公式推算出最長波長,進一步結(jié)合動能定理、動量定理和

愛因斯坦光電效應(yīng)方程分析問題,是解本題的關(guān)鍵。解題關(guān)鍵能根據(jù)巴耳末—里德伯公式推算出最長波長,進一步結(jié)合5611.(20分)(2017北京海淀一模,24)(1)科學家發(fā)現(xiàn),除了類似太陽系的恒星—行星系統(tǒng),還存在許

多雙星系統(tǒng),通過對它們的研究,使我們對宇宙有了較深刻的認識。雙星系統(tǒng)是由兩個星體構(gòu)

成的,其中每個星體的線度(直徑)都遠小于兩星體間的距離,一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠,

可以當做孤立系統(tǒng)處理。已知某雙星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量都是M0,兩者相距L,它們正圍繞

兩者連線的中點做勻速圓周運動,引力常量為G。求:①該雙星系統(tǒng)中星體的加速度大小a;②該雙星系統(tǒng)的運動周期T。(2)微觀世界與宏觀世界往往存在奇妙的相似性。對于氫原子模型,因為原子核的質(zhì)量遠大于

電子的質(zhì)量,可以忽略原子核的運動,形成類似天文學中的恒星—行星系統(tǒng),記為模型Ⅰ。另一

種模型認為氫原子的核外電子并非繞核旋轉(zhuǎn),而是類似天文學中的雙星系統(tǒng),核外電子和原子

核依靠庫侖力作用使它們同時繞彼此連線上某一點做勻速圓周運動,記為模型Ⅱ。已知核外

電子的質(zhì)量為m,氫原子核的質(zhì)量為M,二者相距為r,靜電力常量為k,電子和氫原子核的電荷量

大小均為e。①模型Ⅰ、Ⅱ中系統(tǒng)的總動能分別用EkⅠ、EkⅡ表示,請推理分析,比較EkⅠ、EkⅡ的大小關(guān)系;

②模型Ⅰ、Ⅱ中核外電子做勻速圓周運動的周期分別用TⅠ、TⅡ表示,通常情況下氫原子的研究采用模型Ⅰ的方案,請從周期的角度分析這樣簡化處理的合理性。11.(20分)(2017北京海淀一模,24)(1)科學家發(fā)57答案(1)①

②2π

(2)見解析解析(1)①根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律有

=M0a解得a=

②由牛頓第二定律、運動學公式可知,a=

·

解得T=2π

(2)①模型Ⅰ中,設(shè)電子的速度為v,對于電子繞核的運動,根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律有

=

解得:EkⅠ=

mv2=

模型Ⅱ中,設(shè)電子和原子核的速度分別為v1、v2,電子的運動半徑為r1,原子核的運動半徑為r2。

根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律對電子有:

=

,解得Ek1=

m

=

r1答案(1)①?②2π?(2)見解析解析(1)①根據(jù)萬58對原子核有:

=

,解得Ek2=

M

=

r2系統(tǒng)的總動能:EkⅡ=Ek1+Ek2=

(r1+r2)=

即在這兩種模型中,系統(tǒng)的總動能相等。②模型Ⅰ中,根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律有

=m

r,解得

=

模型Ⅱ中,電子和原子核的周期相同,均為TⅡ根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律對電子有:

=m

·r1,解得:r1=

對原子核有:

=M

·r2,解得:r2=

因r1+r2=r,將以上兩式代入,可解得:

=

所以有:

=

因為M?m,可得TⅠ≈TⅡ,所以采用模型Ⅰ更簡單方便。對原子核有:?=?,解得Ek2=?M?=?r2591.(2018北京豐臺二模,20)發(fā)光二極管,也就是LED,是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接把電

能轉(zhuǎn)化為光能。LED的核心是一個半導(dǎo)體晶片。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導(dǎo)

體,空穴濃度高,另一部分是N型半導(dǎo)體,自由電子濃度高。這兩種半導(dǎo)體連接起來,它們之間就

形成一個“P-N結(jié)”。當電流通過晶片時,電子就會被推向P區(qū),在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合,以光

子的形式發(fā)出能量,就發(fā)光了。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同,電子和

空穴復(fù)合時釋放出的能量也不同。下列說法正確的是

()A.發(fā)光二極管的發(fā)光原理與普通白熾燈的發(fā)光原理相同B.發(fā)光二極管的發(fā)光原理與普通日光燈的發(fā)光原理相同C.電子和空穴復(fù)合時釋放出的光子能量越大,則發(fā)出光的波長越短D.紅光發(fā)光二極管發(fā)出紅光的頻率比藍光發(fā)光二極管發(fā)出藍光的頻率大C組教師專用題組1.(2018北京豐臺二模,20)發(fā)光二極管,也就是LED,60答案

C普通白熾燈是利用電流通過燈絲時,燈絲溫度很高而發(fā)光的,日光燈是利用燈管內(nèi)

惰性氣體被電離后形成導(dǎo)電電流,運動的氣體離子在與汞原子碰撞時,使汞原子躍遷到高能級,

汞原子向低能級躍遷產(chǎn)生紫外線,和熒光物質(zhì)撞擊產(chǎn)生白光,因此A、B項錯誤。光子的能量E

=hν=h

,C項正確。紅光比藍光的波長長、頻率小,D項錯誤。解題關(guān)鍵通過閱讀提煉信息,可以知道LED的發(fā)光原理,進而與白熾燈、日光燈發(fā)光原理比

較,發(fā)現(xiàn)它們的發(fā)光原理不同。光子的能量E=hν=

。紅光的波長大于藍光的波長。答案

C普通白熾燈是利用電流通過燈絲時,燈絲溫度很高612.(2015北京順義一模,13)根據(jù)玻爾理論,氫原子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時

()A.輻射能量,能級升高B.輻射能量,能級降低C.吸收能量,能級升高D.吸收能量,能級降低答案

C氫原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時,將吸收能量,能量增加,能級升高。故C正確,A、B、

D錯誤。2.(2015北京順義一模,13)根據(jù)玻爾理論,氫原子由基態(tài)623.(2017北京西城二模,13)關(guān)于α、β、γ三種射線,下列說法正確的是

()A.α射線是帶負電的高速電子流B.β射線是帶正電的高速粒子流C.γ射線是能量很高的電磁波D.α、β、γ三種射線都是高速運動的帶電粒子流答案

C

α射線是帶正電的高速

He核流,β射線是帶負電的高速電子流,γ射線是高速光子流,是電磁波。3.(2017北京西城二模,13)關(guān)于α、β、γ三種射線,下634.(2016北京海淀二模,14)對下列各原子核變化的方程,表述正確的是

()A.

H

H

He

n是核聚變反應(yīng)B

H

H

He

n是α衰變C

Se

Kr+

e是核裂變反應(yīng)D

U

n

Xe

Sr+

n是β衰變答案

A

B為聚變反應(yīng),C為β衰變,D為裂變反應(yīng),A為核聚變反應(yīng),A正確,B、C、D錯誤。4.(2016北京海淀二模,14)對下列各原子核變化的方程,645.(2016北京海淀零模,14)下列說法中正確的是

()A.盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.α射線、β射線、γ射線都是高速運動的帶電粒子流C.目前核電站內(nèi)釋放的核能來自于輕核的聚變D.放射性元素的半衰期會隨溫度的變化而改變答案

A

γ射線是光子流,故B項錯誤;目前核電站內(nèi)釋放的核能來自于重核的裂變,故C項錯

誤;放射性元素的半衰期跟溫度無關(guān),故D項錯誤。5.(2016北京海淀零模,14)下列說法中正確的是?(65數(shù)學課件數(shù)學課件66專題十六原子物理與原子核物理專題十六原子物理與原子核物理671.(2016北京理綜,13,6分,0.93)處于n=3能級的大量氫原子,向低能級躍遷時,輻射光的頻率有

()A.1種

B.2種

C.3種

D.4種考點一原子物理自主命題·北京卷題組五年高考答案

C處于能級為n的大量氫原子向低能級躍遷能輻射光的種類為

,所以處于n=3能級的大量氫原子向低能級躍遷,輻射光的頻率有

=3種,故C項正確。考查點能級躍遷。方法歸納

利用能級圖,結(jié)合排列組合的知識,把氫原子從高能級向低能級躍遷釋放光子種類

的規(guī)律總結(jié)明白,并不斷強化。1.(2016北京理綜,13,6分,0.93)處于n=3能級682.(2012北京理綜,13,6分)一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,該氫原子

()A.放出光子,能量增加

B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加

D.吸收光子,能量減少答案

B根據(jù)玻爾原子理論知,氫原子從高能級n=3向低能級n=2躍遷時,將以光子形式放出能量,放出光子后原子能量減少,故B選項正確。2.(2012北京理綜,13,6分)一個氫原子從n=3能級躍693.(2007北京理綜,14,6分)下列說法正確的是

()A.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)B.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因為該束光的波長太短D.按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減

小,原子總能量增加教師專用題組3.(2007北京理綜,14,6分)下列說法正確的是?(70答案

D太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)(核聚變反應(yīng)),所以選項A錯誤。湯

姆孫發(fā)現(xiàn)電子,說明帶負電的電子是原子的一部分,因此原子是可分的,并且應(yīng)該有一定的結(jié)

構(gòu);又因為電子帶負電,而原子呈電中性,所以原子中一定還有帶正電的部分。在此后,由盧瑟

福通過α粒子散射實驗,根據(jù)極少數(shù)α粒子幾乎被反向彈回,而推斷出原子的核式結(jié)構(gòu),因此選項

B錯誤。光照射到金屬表面上時能否發(fā)生光電效應(yīng),取決于入射光的能量(E=hν),光的頻率越

高(波長越短),其能量越大,越可能在金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)。因此,一束光照射到某金屬上不

能發(fā)生光電效應(yīng),是由于這束光的能量較小,即頻率較小(波長較長),所以選項C錯誤。氫原子

的核外電子在從離核較近的軌道躍遷到離核較遠的軌道過程中,需要吸收一定的能量,所以核

外電子離核越遠,原子的總能量越大。設(shè)電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,其與原子核之間的距離

為r時,電子繞核運動的速度大小為v,則根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律有

=

,所以電子的動能Ek=

,即軌道半徑越大,動能越小,故選項D正確。答案

D太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)(核711.(2018北京理綜,13,6分)在核反應(yīng)方程

He

N

O+X中,X表示的是

()A.質(zhì)子

B.中子

C.電子

D.α粒子考點二原子核物理A組

自主命題·北京卷題組答案

A本題考查核反應(yīng)方程。由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒,可判斷X為質(zhì)子

H,故選項A正確。1.(2018北京理綜,13,6分)在核反應(yīng)方程?He?N?722.(2015北京理綜,14,6分,0.89)下列核反應(yīng)方程中,屬于α衰變的是

()A

N

He

O

HB

U

Th

HeC

H

H

He

nD

Th

Pa

e答案

B

A項屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變,B項屬于α衰變,C項屬于聚變反應(yīng),D項屬于β衰變。考查點核反應(yīng)方程。思路點撥

α衰變是放出α粒子的過程。2.(2015北京理綜,14,6分,0.89)下列核反應(yīng)方程733.(2015北京理綜,17,6分,0.45)實驗觀察到,靜止在勻強磁場中A點的原子核發(fā)生β衰變,衰變產(chǎn)

生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運動,運動方向和軌跡示意如圖。則

()

A.軌跡1是電子的,磁場方向垂直紙面向外B.軌跡2是電子的,磁場方向垂直紙面向外C.軌跡1是新核的,磁場方向垂直紙面向里D.軌跡2是新核的,磁場方向垂直紙面向里3.(2015北京理綜,17,6分,0.45)實驗觀察到,靜74答案

D由靜止的原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核和電子做勻速圓周運動的方向相反及原

子核衰變前后動量守恒得meve-m核v核=0,粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑r=

,因為qe<q核,所以re>r核,故軌跡1是電子的,軌跡2是新核的,根據(jù)左手定則可判定磁場方向垂直紙面向里,故D

項正確。考查點衰變、動量守恒、勻速圓周運動。思路點撥衰變過程動量守恒;衰變后的粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的向心力由洛倫

茲力提供。答案

D由靜止的原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核和電子做754.(2014北京理綜,14,6分,0.97)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。當一個質(zhì)子和一

個中子結(jié)合成氘核時,釋放的能量是(c表示真空中的光速)

()A.(m1+m2-m3)c

B.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2

D.(m1-m2-m3)c2

答案

C此核反應(yīng)方程為

H

n

H,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得ΔE=Δm·c2=(m1+m2-m3)c2,C正確?？疾辄c質(zhì)能方程。思路點撥質(zhì)量虧損是反應(yīng)物的總質(zhì)量減去生成物的總質(zhì)量。4.(2014北京理綜,14,6分,0.97)質(zhì)子、中子和氘765.(2011北京理綜,13,6分)表示放射性元素碘131

I)β衰變的方程是

()A

I

Sb

HeB

I

Xe

eC

I

I

nD

I

Te

H答案

B

β衰變的實質(zhì)是放射出電子

e),由核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知B正確。5.(2011北京理綜,13,6分)表示放射性元素碘131?776.(2017北京理綜,23,18分)在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一

次α衰變。放射出的α粒子

He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動,其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量。(1)放射性原子核用

X表示,新核的元素符號用Y表示,寫出該α衰變的核反應(yīng)方程。(2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流,求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小。(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能,新核的質(zhì)量為M,求衰變過程的質(zhì)

量虧損Δm。6.(2017北京理綜,23,18分)在磁感應(yīng)強度為B的勻強78解析本題考查了原子核的衰變、動量和能量守恒、帶電粒子在勻強磁場中的運動、質(zhì)能

方程等多個考點,是一道綜合題,難度中等。(1

X

Y

He(2)設(shè)α粒子的速度大小為v,由qvB=m

,T=

,得α粒子在磁場中運動周期T=

環(huán)形電流大小I=

=

(3)由qvB=m

,得v=

設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v',系統(tǒng)動量守恒Mv'-mv=0v'=

=

由Δmc2=

Mv'2+

mv2得Δm=

答案見解析說明:若利用M=

m解答,亦可。解析本題考查了原子核的衰變、動量和能量守恒、帶電粒子在勻強79方法技巧衰變中的動量和能量守恒在α衰變過程中,靜止的原子核放射α粒子,新核與α粒子的總動量保持不變(為零),而衰變釋放

的能量與質(zhì)量虧損之間必然遵循質(zhì)能方程ΔE=Δmc2。方法技巧衰變中的動量和能量守恒807.(2018課標Ⅲ,14,6分)1934年,約里奧-居里夫婦用α粒子轟擊鋁核

Al,產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X:α

Al→n+X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為

()A.15和28

B.15和30C.16和30

D.17和31答案

B本題考查核反應(yīng)方程。在核反應(yīng)過程中,質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別守恒,則X的原子序

數(shù)為2+13=15,X的質(zhì)量數(shù)為4+27-1=30,選項B正確。規(guī)律總結(jié)核反應(yīng)方程的特點核反應(yīng)過程中,質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別守恒。B組

統(tǒng)一命題·課標卷題組7.(2018課標Ⅲ,14,6分)1934年,約里奧-居里夫818.(2017課標Ⅰ,17,6分)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)

電。氘核聚變反應(yīng)方程是:

H→

n。已知

H的質(zhì)量為2.0136u

He的質(zhì)量為3.0150u

n的質(zhì)量為1.0087u,1u=931MeV/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為

()A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV答案

B本題考查核能的計算。聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm=(2×2.0136-3.0150-1.0087)u

=0.0035u,則釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.0035×931MeV≈3.3MeV,B正確。方法技巧由質(zhì)量虧損計算核能由Δm計算核反應(yīng)過程中釋放的核能時,若Δm以u為單位,可由1u=931MeV/c2,得到釋放的以

MeV為單位的核能;若Δm以kg為單位,則由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2獲得以J為單位的釋放的核能。8.(2017課標Ⅰ,17,6分)大科學工程“人造太陽”主要829.(2017課標Ⅱ,15,6分)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核,衰變方程為

U

Th

He。下列說法正確的是

()A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案

B

本題考查天然放射現(xiàn)象、半衰期、核反應(yīng)中的動量守恒、質(zhì)量虧損,考查學生的

理解能力。靜止的原子核在衰變前后動量守恒,由動量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,

故衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小,選項B正確;動能Ek=

,由于釷核的質(zhì)量(m1)大于α粒子的質(zhì)量(m2),故動能不等,選項A錯誤;鈾核的半衰期是指大量的鈾核半數(shù)發(fā)生衰變所

用的時間,而不是放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間,選項C錯誤;原子核衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒,衰變

時放出核能,質(zhì)量虧損,選項D錯誤。解題關(guān)鍵原子核衰變前后動量守恒、質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒;動能和動量與質(zhì)量的關(guān)系;半衰

期的定義及其含義。9.(2017課標Ⅱ,15,6分)一靜止的鈾核放出一個α粒子8310.[2016課標Ⅲ,35(1),5分]一靜止的鋁原子核

Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后,變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核

Si*。下列說法正確的是

。A.核反應(yīng)方程為p

Al

Si*B.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒C.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等,所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E.硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s,方向與質(zhì)子初速度的方向一致10.[2016課標Ⅲ,35(1),5分]一靜止的鋁原子核?84解析質(zhì)子p即

H,核反應(yīng)方程為p

Al

Si*,A項正確;核反應(yīng)過程遵循動量守恒定律,B項正確;核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒,C項錯誤;在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒,但會發(fā)生質(zhì)量虧損,所以D項

錯誤;設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,則

Si*的質(zhì)量為28m,由動量守恒定律有mv0=28mv,得v=

=

m/s≈3.6×105m/s,方向與質(zhì)子的初速度方向相同,故E項正確。答案

ABE規(guī)律總結(jié)核反應(yīng)過程遵守動量守恒定律,核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒,但會發(fā)生質(zhì)量虧

損。評析本題考查核反應(yīng)過程所遵循的規(guī)律及動量守恒定律,難度較易。解析質(zhì)子p即?H,核反應(yīng)方程為p?Al?Si*,A項正確;8511.[2014課標Ⅱ,35(1),5分,0.336]在人類對微觀世界進行探索的過程中,科學實驗起到了非常

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的釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D.盧瑟福通過α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電的粒子組成

的,并測出了該粒子的比荷11.[2014課標Ⅱ,35(1),5分,0.336]在人類86答案

ACE解析密