高考物理二轮复习 专题突破5 原子结构和原子核

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求专题突破5 原子结构和原子核【备考策略】2017年高考考纲要求选修35由选考变为必考，这部分内容可能在高考题中以选择题的形式出现，与往年不同的是：选择题由5个选项变为4个选项。复习时重点掌握氢原子能级结构和能级公式；光电效应规律和爱因斯坦光电效应方程；核反应方程式的书写；原子核的衰变及半衰期；结合能和核能的计算等。氢原子能级光电效应规 律 方 法1.玻尔理论的基本内容能级假设：氢原子En，n为量子数跃迁假设：hE末E初轨道量子化假设：氢原子rnn2r1，n为量子数2.爱因斯坦光电效应方程及图象表示图1(1)EkhW0(2)用图象表示光电效应方程(如图1所示)极限频率：图线与轴交点的横坐标0逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0E普朗克常量：图线的斜率kh3.解决氢原子能级跃迁问题的技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。(3)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类NC。 精 典 题 组1.氢原子的部分能级如图2所示，氢原子吸收以下能量可以从基态跃迁到n2能级的是()图2A.10.2 eV B.3.4 eVC.1.89 eV D.1.51 eV解析由玻尔的跃迁理论知，从基态跃迁到n2能级需吸收的能量为两个能级的差，E3.4 eV(13.6 eV)10.2 eV，故选A。答案A2.(多选)2014山东理综，39(1)氢原子能级如图3，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是()图3A.氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB.用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C.一群处于n3能级上的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的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级解析由玻尔的能级跃迁公式EmEnhh得：E3E2h，E2E1h，又1656 nm，结合能级图上的能级值解得2122 nm656 nm，故A、B均错，D对；根据C3可知，一群处于n3能级氢原子向低级跃迁，辐射的光子频率最多3种，故C对。答案CD3.如图4所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验()图4A.只能证明光具有波动性B.只能证明光具有粒子性C.只能证明光能够发生衍射D.证明光具有波粒二象性解析弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。答案D4.(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A.增大入射光的强度，光电流增大B.减小入射光的强度，光电效应现象消失 C.改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大解析用频率为的光照射光电管阴极，发生光电效应，改用频率较小的光照射时，有可能发生光电效应，故C错误；据hmvW可知增加照射光频率，光电子最大初动能增大，故D正确；增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故A正确；光电效应是否发生与照射光频率有关而与照射光强度无关，故B错误。答案AD5.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图5所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是()图5A.逸出功与有关B.Ekm与入射光强度成正比C.当6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，D正确。答案D7.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，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h1h2B.辐射光子的能量为h1h2C.吸收光子的能量为h2h1D.辐射光子的能量为h2h1解析氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率2大于红光的频率1，所以h2h1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为h2h1。故选项D正确。答案D8.一中子与一质量数为A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()A. B.C. D.解析设中子的质量为m，则被碰原子核的质量为Am，两者发生弹性碰撞，据动量守恒，有mv0mv1Amv，据动能守恒，有mvmvAmv2。解以上两式得v1v0。若只考虑速度大小，则中子的速率为v1v0，故中子前、后速率之比为，故选项A正确。答案A9.氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是()A.核反应方程式为HHHenB.这是一个裂变反应C.核反应过程中的质量亏损mm1m2m3D.核反应过程中释放的核能E(m1m2m3m4)c2解析由氘核和氚核的结合以及电荷数、质量数守恒可知选项A正确；该核反应为聚变反应，选项B错误；核反应过程中的质量亏损为mm1m2m3m4，选项C错误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能Emc2，可知选项D正确。答案AD10.下列说法正确的是()A.一个氢原子从n3的能级发生跃迁，可能只辐射一种频率的光子B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应C.比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定D.铀核(U)衰变为铅核(Pb)，要经过8次衰变和10次衰变解析一个氢原子从n3的能级发生跃迁，可能辐射一种或者两种频率的光子，选项A正确；太阳辐射的能量是氢核聚变产生的能量，选项B正确；比结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项C错误；根据电荷数守恒和质量数守恒，衰变的次数为8次，衰变的次数为82(9282)6次，选项D正确。答案ABD11.下列说法正确的是()A.发现中子的核反应方程是BeHeCnB.20个U的原子核经过两个半衰期后剩下5个UC.U在中子轰击下生成Sr和Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变小D.原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定辐射出一定频率的光子解析发现中子的核反应方程是BeHeCn，A正确；原子核的半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，所以B错误；U在中子轰击下生成Sr和Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变小，所以该反应过程会产生质量亏损，从而放出核能，C正确；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射出一定频率的光子，也可能会吸收一定频率的光子，所以D错误。答案AC12.如图3所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()图3A.入射光太弱 B.入射光波长太长C.光照时间短 D.电源正、负极接反解析入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确。答案BD13.如图4所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.623.11 eV，镁板的电子逸出功为5.9 eV，以下说法正确的是()图4A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射镁板一定不能产生光电效应现象B.用能量为11.0 eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态C.处于n2能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离D.处于n4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离答案BD14.如图5所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)。由图可知()图5A.该金属的截止频率为4.271014 HzB.该金属的截止频率为5.51014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功约为1.78 eV解析由光电效应方程EkhW0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确、B错误；图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；该金属的逸出功W0h06.6310344.271014J1.77 eV或W0hEk6.6310345.51014J0.5 eV1.78 eV，选项D正确。答案ACD15.下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波的波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，由表中数据可知()质量/kg速度/(ms1)波长/m弹子球21021.01023.31030电子(100 eV)9.010315.01061.41010无线电波(1 MHz)3.01083.3102A.要检测弹子球的波动性几乎不可能B.无线电波通常情况下表现出粒子性C.电子照射到金属晶体(大小约为1010m)上能观察到波动性D.只有可见光才有波动性解析弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几