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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,专题十六原子物理与原子核物理,1/64,A组自主命题北京卷题组,1.,(北京理综,13,6分,0.93)处于,n,=3能级大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光频率有,(),A.1种B.2种C.3种D.4种,五年高考,答案,C处于能级为,n,大量氢原子向低能级跃迁能辐射光种类为,所以处于,n,=3能级,大量氢原子向低能级跃迁,辐射光频率有,=3种,故C项正确。,考查点,能级跃迁。,方法归纳,利用能级图,结合排列组合知识,把氢原子从高能级向低能级跃迁释放光子种类,规律总结明白,并不停强化。,2/64,2.,(北京理综,14,6分,0.89)以下核反应方程中,属于衰变是,(),A,N,He,O,HB,U,Th,He,C,H,H,He,nD,Th,Pa,e,答案,BA项属于原子核人工转变,B项属于衰变,C项属于聚变反应,D项属于衰变。,考查点,核反应方程。,思绪点拨,衰变是放出粒子过程。,3/64,3.,(北京理综,17,6分,0.45)试验观察到,静止在匀强磁场中,A,点原子核发生衰变,衰变产生,新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意如图。则,(),A.轨迹1是电子,磁场方向垂直纸面向外,B.轨迹2是电子,磁场方向垂直纸面向外,C.轨迹1是新核,磁场方向垂直纸面向里,D.轨迹2是新核,磁场方向垂直纸面向里,4/64,答案,D由静止原子核发生衰变后产生新核和电子做匀速圆周运动方向相反及原子,核衰变前后动量守恒得,m,e,v,e,-,m,核,v,核,=0,粒子在磁场中做匀速圆周运动半径,r,=,因为,q,e,r,核,故轨迹1是电子,轨迹2是新核,依据左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里,故D项正,确。,考查点,衰变、动量守恒、匀速圆周运动。,思绪点拨,衰变过程动量守恒;衰变后粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动向心力是洛伦兹,力。,5/64,4.,(北京理综,14,6分,0.97)质子、中子和氘核质量分别为,m,1,、,m,2,和,m,3,。当一个质子和一个,中子结合成氘核时,释放能量是(,c,表示真空中光速),(),A.(,m,1,+,m,2,-,m,3,),c,B.(,m,1,-,m,2,-,m,3,),c,C.(,m,1,+,m,2,-,m,3,),c,2,D.(,m,1,-,m,2,-,m,3,),c,2,答案,C此核反应方程为,H,n,H,依据爱因斯坦质能方程得,E,=,m,c,2,=(,m,1,+,m,2,-,m,3,),c,2,C正,确。,考查点,质能方程。,思绪点拨,质量亏损是反应物总质量减去生成物总质量。,6/64,5.,(北京理综,23,18分)在磁感应强度为,B,匀强磁场中,一个静止放射性原子核发生了一,次衰变。放射出粒子,He)在与磁场垂直平面内做圆周运动,其轨道半径为,R,。以,m,、,q,分,别表示粒子质量和电荷量。,(1)放射性原子核用,X表示,新核元素符号用Y表示,写出该衰变核反应方程。,(2)粒子圆周运动能够等效成一个环形电流,求圆周运动周期和环形电流大小。,(3)设该衰变过程释放核能都转化为粒子和新核动能,新核质量为,M,求衰变过程质量,亏损,m,。,7/64,解析,本题考查了原子核衰变、动量和能量守恒、带电粒子在匀强磁场中运动、质能方,程等多个考点,是一道综合题,难度中等。,(1,X,Y,He,(2)设粒子速度大小为,v,由,qvB,=,m,T,=,得,粒子在磁场中运动周期,T,=,环形电流大小,I,=,=,(3)由,qvB,=,m,得,v,=,设衰变后新核Y速度大小为,v,系统动量守恒,Mv,-,mv,=0,v,=,=,由,mc,2,=,Mv,2,+,mv,2,得,m,=,答案,看法析,8/64,说明:若利用,M,=,m,解答,亦可。,方法技巧,衰变中动量和能量守恒,在衰变过程中,静止原子核放射粒子,新核与粒子总动量保持不变(为零),而衰变释放,能量与质量亏损之间必定遵照质能方程,E,=,mc,2,。,9/64,B组统一命题、省(区、市)卷题组,考点一原子物理,1.,(天津理综,2,6分)如图是,a,、,b,两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成干涉图样,则,(),A.在同种均匀介质中,a,光传输速度比,b,光大,B.从同种介质射入真空发生全反射时,a,光临界角大,C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a,光饱和电流大,D.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生,a,光能级能量差大,10/64,答案,D由,a,、,b,两光干涉图样结合,x,=,知,a,b,、,n,a,n,b,由,n,=,知,v,a,v,b,A项错误。,sin,C,=,故,C,a,C,b,选项B错误;发生光电效应时,饱和电流与入射光强度相关,C项错误;由能级,跃迁,h,=,E,m,-,E,n,因为,a,光光子能量大,所以产生,a,光能级能量差大,选项D正确。,易错点拨,由干涉图样中条纹宽度确定波长、折射率、频率关系,易错点在于认为饱和电,流与光频率相关而错选C选项。,评析,本题以光双缝干涉图样为背景材料,综合考查双缝干涉、折射率、临界角、光电效应,规律和氢原子能级跃迁,试题包括内容多,知识覆盖面广,即使难度适中,真正考查了学生综,合应用能力。,11/64,2.,(安徽理综,14,6分)图示是粒子(氦原子核)被重金属原子核散射运动轨迹,M,、,N,、,P,、,Q,是轨迹上四点,在散射过程中能够认为重金属原子核静止不动。图中所标出粒子在各点,处加速度方向正确是,(),A.,M,点B.,N,点C.,P,点D.,Q,点,答案,C粒子与重金属原子核带同种电荷,因为库仑力作用,粒子在运动过程中发生偏转,由,牛顿第二定律可知,粒子加速度方向为其所受库仑力方向,指向轨迹弯曲方向内侧,故图中,P,点所表示加速度方向正确,选项C正确。,12/64,3.,(天津理综,6,6分)(多项选择)以下说法正确是,(),A.玻尔对氢原子光谱研究造成原子核式结构模型建立,B.可利用一些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪办法,C.天然放射现象中产生射线都能在电场或磁场中发生偏转,D.观察者与波源相互远离时接收到波频率与波源频率不一样,答案,BD玻尔对氢原子光谱研究完善了核式结构模型,选项A错误;紫外线有荧光效应,故B,选项正确;天然放射现象中射线不带电,在电场或磁场中不发生偏转,选项C错误;观察者与波,源相互远离,由多普勒效应可知接收到频率变小,故选项D正确。,13/64,4.,山东理综,39(1),4分【物理物理3-5】,氢原子能级如图,当氢原子从,n,=3跃迁到,n,=2能级时,辐射光波长为656 nm。以下判断正确,是,。(双选,填正确答案标号),a.氢原子从,n,=2跃迁到,n,=1能级时,辐射光波长大于656 nm,b.用波长为325 nm光照射,可使氢原子从,n,=1跃迁到,n,=2能级,c.一群处于,n,=3能级上氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线,d.用波长为633 nm光照射,不能使氢原子从,n,=2跃迁到,n,=3能级,14/64,答案,cd,解析,由,E,初,-,E,终,=,h,=,h,可知,氢原子跃迁时始末能级差值越大,辐射光子能量越高、波长越,短,由能级图知,E,3,-,E,2,E,2,-,E,1,故a错误。由,=,得,=121.6 nm1,图中,a,轨迹半径大,a,为射线,b,为射线,c,不偏转,为射线。由左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里。,42/64,9.,(北京海淀零模,14)以下说法中正确是,(),A.卢瑟福在粒子散射试验基础上,提出了原子核式结构模型,B.射线、射线、射线都是高速运动带电粒子流,C.当前核电站内释放核能来自于轻核聚变,D.放射性元素半衰期会随温度改变而改变,答案,A射线是光子流,故B项错误;当前核电站内释放核能来自于重核裂变,故C项错误;,放射性元素半衰期跟温度无关,故D项错误。,43/64,10.,(北京海淀一模,14)已知氦离子(He,+,)能级图如图所表示,依据能级跃迁理论可知,(),A.氦离子(He,+,)从,n,=4能级跃迁到,n,=3能级比从,n,=3能级跃迁到,n,=2能级辐射出光子频率低,B.大量处于,n,=3能级氦离子(He,+,)向低能级跃迁,只能发出2种不一样频率光子,C.氦离子(He,+,)处于,n,=1能级时,能吸收45 eV能量跃迁到,n,=2能级,D.氦离子(He,+,)从,n,=4能级跃迁到,n,=3能级,需要吸收能量,44/64,答案,A氦离子由高能级向低能级跃迁,辐射光子能量等于两能级能量差,对应光子频率,满足:,h,=,E,n,-,E,m,(,n,m,),A正确。大量处于,n,=3能级氦离子向低能级跃迁,能发出3种不一样频率,光子,B错误。离子只能吸收能量等于能级差光子才能跃迁到高能级,C错误。离子从高能级,跃迁到低能级,以光子形式辐射能量,D错误。,45/64,11.,(北京东城一模,15)以下表述正确是,(),A.,He,N,O+X,X表示,He,B,H,H,He,n是重核裂变核反应方程,C.放射性元素半衰期与原子所处化学状态无关,D.衰变中放出射线是核外电子摆脱原子核束缚而形成,答案,C,He,N,O,H,故A错误,H,H,He,n是轻核聚变核反应方程,故B错误;放射,性元素半衰期是其固有性质,与其所处化学状态、外部条件均无关,故C正确;射线是衰变,时原子核内发生改变产生,与核外电子无关,故D错误。,46/64,12.,(北京顺义一模,13)依据玻尔理论,氢原子由基态向激发态跃迁时,(),A.辐射能量,能级升高B.辐射能量,能级降低,C.吸收能量,能级升高D.吸收能量,能级降低,答案,C氢原子从基态向激发态跃迁时,将吸收能量,能量增加,能级升高。故C正确,A、B、D,错误。,47/64,B组高考模拟综合题组,（时间:45分钟分值:75分）,一、选择题(每小题6分,共60分),1.,(北京东城一模,20)宇宙线是来自宇宙空间高能粒子流,由各种原子核以及非常少许,电子、光子和中微子等组成,它可能携带着宇宙起源、天体演化信息,一直吸引着科学家关,注。,宇宙线粒子能量范围非常大,有能够高达5,10,19,eV。宇宙线逃逸出宇宙线源在星际空间中,传输时,会与磁场、星际介质等发生相互作用,造成一系列复杂物理效应产生。,利用空间探测器能够得到宇宙线在银河系中传输一些数据,比如:铍10铍9比(,),其中铍9,是宇宙线中原有铍10在传输过程中衰变产生。,据此材料,以下叙述正确是,(),A.宇宙线粒子能量能够高达8,10,38,J,B.宇宙线中电子不会受到星际磁场影响,C.依据,能够得到宇宙线在银河系中平均传输时间相关信息,D.依据宇宙线抵达探测器时方向能够得到宇宙线源方位相关信息,48/64,答案,C由5,10,19,eV=5,10,19,1.6,10,-19,J=8 J知,A错误。宇宙线中电子会与磁场、星际介质,发生相互作用,B错误。因为衰变半衰期固定,故能够依据,得到宇宙线在银河系中平均,传输时间相关信息,C正确。在运动中宇宙线会受到电、磁场力作用而改变运动方向,故不,能依据宇宙线抵达探测器时方向判断宇宙线源方位相关信息,D错误。,考查点,高能粒子传输、衰变。,解题关键,此题属于信息题,解题关键是很好地读取题干信息,搞清信息含义,在这个基础上分,析相关选项正误,如“铍9是宇宙线中原有铍10在传输过程中衰变产生”这句话,就是告,诉考生,这里发生了衰变,再结合衰变半衰期知识判断选项C正误。,49/64,2.,(北京海淀零模,14)许多科学家对物理学发展做出了巨大贡献,以下说法中正确是,(),A.牛顿发觉了万有引力定律后,用试验方法测出了引力常量,G,数值,B.卢瑟福依据粒子散射试验现象提出了原子核式结构模型,C.伽利略用试验证实了力是使物体运动原因,D.赫兹从理论上预言了电磁波存在,答案,B用试验方法测定了引力常量,G,是卡文迪许,A错。伽利略用试验证实了力是改变物,体运动状态原因,C错。麦克斯韦预言了电磁波存在,赫兹经过试验证实了电磁波存在,D,错。,考查点,物理学史。,解题关键,对物理学史基础知识熟练应用。,50/64,3.,(北京海淀零模,15)以下说法中正确是,(),A.放射性元素半衰期随温度升高而变短,B.射线是原子被电离后核外电子形成电子流,C.同种元素两种同位素含有相同核子数,D.大量处于,n,=2能级氢原子自发跃迁发光时只能发出一个频率光,答案,D放射性元素半衰期与温度无关,A错。射线是原子核内释放出电子流,B错。同,种元素两种同位素含有相同质子数,C错。大量处于,n,=2能级氢原子自发跃迁时只能到,n,=,1能级,只能发出一个频率光,D对。,考查点,原子核相关知识。,知识拓展,衰变快慢由核内部本身原因决定,与原子所处化学状态和外部条件无关,所以一个放,射性元素,不论是单质,还是化合物,不论对它加压,还是提升温度,都不会改变它半衰期。,51/64,4.,(北京西城二模,13)关于、三种射线,以下说法正确是,(),A.射线是带负电高速电子流,B.射线是带正电高速粒子流,C.射线是能量很高电磁波,D.、三种射线都是高速运动带电粒子流,答案,C射线是带正电高速,He核流,射线是带负电高速电子流,射线是高速光子流,是电磁波。,52/64,5.,(北京朝阳二模,13)依据玻尔原子模型,一个氢原子从,n,=3能级跃迁到,n,=1能级时,该氢原,子,(),A.吸收光子,能量减小,B.放出光子,能量减小,C.放出光子,核外电子动能减小,D.吸收光子,核外电子动能不变,答案,B氢原子在量子数较大能级上时,含有能量也较大,故从,n,=3能级跃迁到,n,=1能级时,放出光子,能量减小,故B对而A、D均错误。原子处于较低能级时,电子绕核运动轨道也较低,由,k,=,m,可知在低轨道上运动时电子动能较大,故C错误。,53/64,6.,(北京东城零模,14)关于原子模型,以下说法错误是,(),A.汤姆孙发觉电子,表明原子含有核式结构,B.卢瑟福完成粒子散射试验,说明了原子“枣糕”模型是不正确,C.按照玻尔理论,氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时,辐射出光子,D.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小轨道跃迁到半径较大轨道时,电子动能减,小,原子总能量增加,答案,A汤姆孙发觉电子,表明原子是有结构,原子是可再分,故A不正确。卢瑟福完成,粒子散射试验,说明原子中有核结构存在,故说明“枣糕”模型是不正确,B说法正确。氢原,子核外电子从高能级向低能级跃迁时,辐射出光子,C说法正确。氢原子核外电子从半径较小,轨道跃迁到半径较大轨道时,电场力做负功,电子动能减小,跃迁过程需要吸收光子,故总能量,增加,D说法正确。,54/64,考查点,物理学史。,解题关键,从汤姆孙研究阴极射线到发觉电子,卢瑟福粒子散射试验结果分析,到玻尔假设,物理学史了解清楚是解题关键。,55/64,7.,(北京丰台一模,14)一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子,同时放出一个光,子。已知氘核、氚核、中子、氦核质量分别为,m,1,、,m,2,、,m,3,、,m,4,普朗克常量为,h,真空中光,速为,c,。以下说法正确是,(),A.这个核反应是裂变反应,B.这个反应核反应方程是,H,H,He+,n+,C.辐射出光子能量,E,=(,m,3,+,m,4,-,m,1,-,m,2,),c,2,D.辐射出光子在真空中波长,=,答案,D一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子,同时放出一个光子,这是核聚变反应,所以A、B选项错误。核反应质量亏损,m,=,m,1,+,m,2,-,m,3,-,m,4,辐射出光子能,量,E,=(,m,1,+,m,2,-,m,3,-,m,4,),c,2,所以C选项错误。光子在真空中频率,=,波长,=,=,=,=,所以D选项正确。,56/64,8.,(北京西城二模,20)许多情况下光是由原子内部电子运动产生,所以光谱研究是探索,原子结构一条主要路径。利用氢气放电管能够取得氢原子光谱,依据玻尔理论能够很好地解,释氢原子光谱产生机理。已知氢原子基态能量为,E,1,激发态能量为,E,n,=,其中,n,=2,3,4,。,1885年,巴耳末对当初已知在可见光区四条谱线做了分析,发觉这些谱线波长能够用一个,公式表示,这个公式写做,=,R,(,-,),n,=3,4,5,。式中,R,叫做里德伯常量,这个公式称为巴耳末,公式。用,h,表示普朗克常量,c,表示真空中光速,则里德伯常量,R,能够表示为,(),A.-,B.,C.-,D.,答案,C氢原子光谱由氢原子跃迁形成。由跃迁条件知,h,=,E,n,-,E,m,(,n,m,),因为,E,n,=,c,=,所以,=,E,1,(,-,)(,n,m,),当,m,=2时,=-,(,-,)(,n,=3,4,5,),则,R,=-,C项正确,A、B、D项错误。,57/64,考查点,光子说及玻尔假设。,思绪点拨,由玻尔能级跃迁理论,h,=,E,n,-,E,m,(,n,m,),h,=,h,得到,h,=,E,n,-,E,m,因为,E,n,=,则由,h,=,-,推出,=,(,-,)=-,(,-,),当,m,=2时,得到,R,=-,。,58/64,9.,(北京丰台一模,20)每种原子都有自己特征谱线,所以利用光谱分析能够判别物质和进,行深入研究。氢原子光谱中巴耳末系谱线波长公式为:,=,(,-,),n,=3、4、5,E,1,为氢,原子基态能量,h,为普朗克常量,c,为光在真空中传输速度。锂离子Li,+,光谱中某个线系波,长可归纳成一个公式:,=,(,-,),m,=9、12、15,E,1,为锂离子Li,+,基态能量,经研究发觉这,个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同。由此能够推算出锂离子Li,+,基态能量与氢原子基,态能量比值为,(),A.3B.6C.9D.12,答案,C因为锂离子Li,+,这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同,故有,(,-,)=,(,-,),解得,=9,即C正确。,59/64,10.,(北京海淀二模,20)物理学家在微观领域发觉了“电子偶素”这一现象。所谓“电子偶,素”就是由一个负电子和一个正电子绕它们连线中点,做匀速圆周运动形成相对稳定系,统。类比玻尔原子量子化模型可知:两电子做圆周运动可能轨道半径取值是不连续,所,以“电子偶素”系统对应能量状态(能级)也是不连续。若要求两电子相距无限远时该系,统引力势能为零,则该系统最低能量值为,E,(,E,0),称为“电子偶素”基态,基态对应电,子运动轨道半径为,r,。已知正、负电子质量均为,m,电荷量大小均为,e,静电力常量为,k,普朗,克常量为,h,。则以下说法中正确是,(),A.“电子偶素”系统处于基态时,一个电子运动动能为,B.“电子偶素”系统吸收特定频率光子发生能级跃迁后,电子做圆周运动动能增大,C.处于激发态“电子偶素”系统向外辐射光子最大波长为-,D.处于激发态“电子偶素”系统向外辐射光子最小频率为-,60/64,答案,A电子做匀速圆周运动,正、负电子之间引力充当向心力,有,k,=,m,故一个电子,动能,E,k,=,mv,2,=,A正确;“电子偶素”系统吸收光子跃迁时,引力做负功,动能减小,B错误;,电子由激发态跃迁到基态辐射光子最大能量为-,E,=,h,所以辐射光子最大频率,=-,;又因为,=,所以-,E,=,h,辐射光子最小波长,=-,故C、D均错误。,61/64,11.,(北京西城二模,23)(15分)(1)从宏观现象中总结出来经典物理学规律不一定都能适用,于微观体系。不过在一些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合结论。,比如,玻尔建立氢原子模型,依然把电子运动看做经典力学描述下轨道运动。他认为,氢,原子中电子在库仑力作用下,绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为,m,元电荷为,e,静,电力常量为,k,氢原子处于基态时电子轨道半径为,r,1,。,a.氢原子处于基态时,电子绕原子核运动,可等效为环形电流,求此等效电流值。,b.氢原子能量等于电子绕原子核运动动能、电子与原子核系统电势能总和。已知当,取无穷远处电势为零时,点电荷电场中离场源电荷,q,为,r,处各点电势,=,k,。求处于基态氢,原子能量。,(2)在微观领域,动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变核反应中,两个氘核,H),以相同动能,E,0,=0.35 MeV做对心碰撞,假设该反应中释放核能全部转化为氦核,He)和中子,n)动能。已知氘核质量,m,D,=2.014 1 u,中子质量,m,n,=1.008 7 u,氦核质量,m,He,=3.016 0 u,其中1 u相当于931 MeV。在上述轻核聚变核反应中生成氦核和中子动能各是多少MeV,(结果保留1位有效数字)?,二、非选择题(共15分),62/64,答案,(1)a.,b.-,(2)1 MeV3 MeV,解析,(1)a.电子绕原子核做匀速圆周运动,k,=,m,T,=,解得,T,=,电子绕原子核运动等效电流,I,=,I,=,b.由a可知,处于基态氢原子电子动能,E,k1,=,m,=,取无穷远处电势为零,距氢原子核为,r,1,处电势,=,k,63/64,处于基态氢原子电子电势能,E,p1,=-,e,=-,所以,处于基态氢原子能量,E,1,=,E,k1,+,E,p1,=-,(2)题述核聚变反应中释放核能,E,=,m,931 MeV=(2,2.014 1-1.008 7-3.016 0),931 MeV,解得,E,=3.3 MeV,核反应中系统能量守恒,E,kHe,+,E,kn,=2,E,0,+,E,核反应中系统动量守恒,p,He,-,p,n,=0,由,E,k,=,可知,=,解得,E,kHe,=,=1 MeV,E,kn,=,=3 MeV,64/64,
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