高中物理精题：15光电效应、原子核含解析.doc

【灵犀一指】一、必须掌握玻尔理论的三条假设(1)轨道量子化：核外电子只能在一些分立的轨道上运动。(2)能量量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态。(3)吸收或辐射能量量子化：原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射一定频率的光子。二、解决光电效应类问题的“3点注意”注意1：决定光电子初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小。注意2：由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件。注意3：明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用。【精题百萃】一、选择题1（北京一零一中20152016学年度第二学期期末考试）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是 （ ）A玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹从实验上证实了电磁波的存在D卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子2（2016年2月份北京市通州区高考物理摸底）关于粒子散射实验，粒子的运动轨迹如图所示，在其中一条粒子的运动轨迹上标出a、b、c三点原子核对粒子的作用力在哪个点最大（）Aa点 Bb点 Cc点 D三个点一样大3（2016丰台区高三年级第二学期综合练习（二）关于玻尔建立的氢原子模型，下列说法正确的是A. 氢原子处于基态时，电子的轨道半径最大B. 氢原子在不同能量态之间跃迁时可以吸收任意频率的光子C. 氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小D. 氢原子从基态向较高能量态跃迁时，系统的电势能减小4.下列说法正确的是（ ）A.+是聚变B.+2是裂变C.+是衰变D.+是裂变5在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（ ）A锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电 6（2016年通州区高三年级模拟考试（一模）根据玻尔理论，氢原子的核外电子由外层轨道跃迁到内层轨道后，则A原子的能量增加 B原子的电势能增加C核外电子的动能增加D核外电子的轨道半径增加7在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近已知中子质量m=1.671027kg，普朗克常量h=6.631034Js，可以估算德布罗意波长=1.8210-10m的热中子动能的数量级为（ ）A1017J B1019J C1021J D1024 J8可见光光子的能量在1.61 eV3.10 eV范围内.若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n为（ ）A.1 B.2 C.3 D.49（2016北京市大兴区高三统一练习）如图，是氢原子四个能级的示意图。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时，辐射出a光。当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出b光。则以下判断正确的是Aa光光子的能量大于b光光子的能量Ba光的波长大于b光的波长Ca光的频率大于b光的频率D在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度10在光电管的实验中（如图所示），发现用一定频率的A单色照射光 电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（ ）AA光的频率大于B光的频率。BB光的频率大于A光的频率。C用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b。D用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a。11氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可能发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为和，且,则另一个波长可能是（ ）A+ B. - C. D. 12 (2015,广州卷）科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚核反应获得能量,核反应方程分别为:和,下列表述正确的有( )A .X是中子B .Y的质子数是3,中子数是6C .两个核反应都没有质量亏损D .氘和氚的核反应是核聚变反应 13. (2015,福建卷）(1)下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是_.(填选项前的字母)A. 射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.的半衰期是5天,100克经过10天后还剩下50克(2)如图,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是_.(填选项前的字母)A.A和B都向左运动B.A和B都向右运动C.A静止,B向右运动D.A向左运动,B向右运动 14（北京一零一中20152016学年度第二学期期末考试）下列关于放射性元素半衰期的几种说法中正确的是 （ ）A.同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B.放射性元素的半衰期与物质所处的物理状态和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用C.氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个D.氡的半衰期为3.8天，4 g氡经过7.6天就只剩下2 g15下列说法正确的是：（ ）A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构C一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加16关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）A放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B放射性物质放出的射线中，粒子动能很大因此贯穿物质的本领很强C当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生哀变D放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出射线17（2016年北京市西城区高三二模）许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为，其中n = 2，3，4。1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n = 3，4，5，。式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为 A. B. C. D. 18.目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成的，u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为-e，e为元电荷.下列论断中可能正确的是 （ ）A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成19 用大量具有一定能力的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能力在此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用n表示两侧观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，n和E的可能值为（ ）A、n=1，13.22 eV E13.32 eVB、n=2，13.22 eV E13.32 eVC、n=1，12.75 eV E13.06 eVD、n=2，12.75 eV E。那么原子从能级跃迁到c能级时将要吸收波长为的光子25【题文】（物理卷2015届江苏省扬州中学高三10月质量检测（2014.10）C（选修模块35）（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26【题文】（理综卷2014届河南省实验中学高三第二次模拟考试（2014.05）35. （15分）（1）下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（） A、图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B、图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的C、图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子D、图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性二、计算题1太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳能的来源.（1）写出这个核反应方程；（2）求这一核反应放出的能量.2氢原子第n能级的能量为，其中1是基态能量，而n=1，2，。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？3.（10分）受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 MeV.（1）写出核反应方程;（2）现在要建设发电功率为5105 kW的核电站，用作核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗多少千克？（阿伏加德罗常数取6.01023 mol-1）4(2013江苏省连云港市期末)一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106 m/s，B、C两原子核的电荷数之比为52.求：(1)C为何种粒子？(2)C核的速度大小5人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程。请按要求回答下列问题。（1）卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。_在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，下图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。_。（2）在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与12H核碰撞减速，在石墨中与612C核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？6钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097 MeV的光子已知：Pu、U和粒子的质量分别为mPu239.052 1 u、mU235.043 9 u和m4.002 6 u.1 u931.5 MeV/c2(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能7如图所示，在直角坐标系虚线以下区域内有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，虚线平行于x轴，虚线与x轴相距为h.某一时刻静止于坐标原点的原子核X发生衰变，粒子沿x轴方向射入磁场，射出磁场时与x轴正方向的夹角为120.已知粒子质量为m，电荷量为 2，剩余核的质量为M.设衰变过程中释放的核能全部转化为粒子和剩余核的动能，求原子核X的质量答案：一、选择题1【答案】C【解析】卢瑟福通过粒子散射实验的研究导致原子的核式结构模型的建立，选项A错误；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子核是可分的，选项B错误；麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹从实验上证实了电磁波的存在，选项C正确；卢瑟福通过粒子散射实验证实了原子由原子核和核外电子组成，选项D错误。考点：物理学史。2【答案】B【解析】粒子与金原子核间存在静电斥力，即库仑力，根据库仑定律，该力与距离的二次方成正比，故在b位置力最大；故选项B正确。考点：粒子散射实验；库仑定律3【答案】C【解析】试题分析：氢原子处于基态时，电子的轨道半径最小，故A错误；由hf=EmEn知氢原子在不同能量态之间跃迁时只可以吸收特定频率的光子，故B错误；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子距离氢原子核的距离增大，匀速圆周运动的半径增大，线速度减小，动能减小，C正确；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子距离氢原子核的距离增大，电场力做负功，电势能增大。考点：氢原子的能级结构、能级公式。4ABC5B6【答案】C【解析】氢原子的核外电子由外层轨道跃迁到内层轨道后，相当于电子的旋转半径变小，选项D错误；则电子运动的速度会变大，电子的动能变大，选项C正确；电子跃迁后，失去一部分能量，故原子的能量减小，选项A错误；电子向内层中午跃迁后，原子核对电子的吸引力做正功，故原子的电势能减小，选项B错误。考点：原子物理，电子的跃迁。7C8B9【答案】B【解析】当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时，辐射出a光，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出b光，通过图示看出，a光的能量小于b光，选项A错误；根据光子的能量E=h可知，a光的频率较小，选项C错误；再由c=f可知，a光的波长长，选项B正确；二个光在真空中的传播速度是相等的，选项D错误。考点：光的能量，c=f，氢原子的跃迁。10AC11CD121314【答案】B【解析】同种放射性元素，在化合物中的半衰期与在单质中一样长，选项A错误；放射性元素的半衰期与物质所处的物理状态和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，选项B正确；半衰期的概念对大量的原子核才是适用的，对于某几个原子核，则不适用，故选项C错误；氡的半衰期为3.8天，4 g氡经过7.6天，即经过两个半衰期，则剩下的质量为1 g，选项D错误。考点：原子核的衰变，半衰期。15D16D17【答案】C考点：原子结构。18B19AD20ACD21【答案】BCD【解析】A、放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故A错误B、和三种射线，射线的穿透力最强，电离能力最弱，故B正确C、放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C正确D、卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程，选项D正确.E、质子和中子结合成一个粒子，需要两个质子和两个中子，质量亏损m=2m1+2m2-m3，由质能方程可知，释放的能量，选项E错误；故选BCD考点：考查天然放射现象、核反应、质能方程2223【答案】 B考点：双缝干涉的规律。24【知识点】裂变反应和聚变反应；氢原子的能级公式和跃迁；【答案】AD 解析： A、卢瑟福通过粒子轰击氮核得到质子，发现质子的核反应方程为，故A正确B、铀核裂变的核反应方程是：，两边中子不能约故B错误C、质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3质子和中子结合成一个粒子，质量亏损m=（m1+m2-m3），根据质能方程，释放的能量为E=mc2=（m1+m2-m3）c2故C错误D、已知12，所以12，知从a能级状态跃迁到b能级状态时发射光子的能量小于从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子的能量，所以a能级的能量小于c能级的能量，有h2-h1=h3，即h-h=h，解得：3=故D正确【思路点拨】卢瑟福通过粒子轰击氮核得到质子铀核裂变是通过一个中子轰击铀核，产生3个中子，写核反应方程式时，核反应前和核反应后的中子不能约轻核聚变有质量亏损，求出质量亏损，根据质能方程求出释放的能量通过波长的大小关系，确定出频率的大小关系，从而知道a能级和c能级的能量高低，通过Em-En=h求出光子的波长本题主要考查了核反应方程、质能方程以及能级等知识点，知道能极差与光子频率的关系，注意半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关25【知识点】量子化现象【答案】A 解析：黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B、D错误黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误A正确故选：A【思路点拨】要理解黑体辐射的规律：温度越高，辐射越强越大，温度越高，辐射的电磁波的波长越短顺利解决本题，一定要熟练记忆本深刻理解教材的基本的内容，这是我们学好物理的捷径26【知识点】原子的核式结构；粒子散射实验；玻尔模型和氢原子的能级结构【答案】 AB 解析： A、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确B、玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确C、卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误D、根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误故选AB【思路点拨】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性弄清楚每个图象的作用及代表的物理知识，熟练掌握物理规律的来龙去脉是掌握此类知识的前提二、计算题1【答案】4+2；3.9810-12 J.（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反应方程为：4+2.（2）该反应过程中的质量亏损为：m=4mH-(mHe+2me)=0.026 6 uE=mc2=0.026 61.660 610-27(3108)2 J=3.9810-12 J.2【答案】氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级解：设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级，则依题意有 由式解得m=2 由式得l=4 氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级。3【答案】+3+200 MeV；1.06 kg.解析（1）核反应方程+3+200 MeV.（2）电站一天发出的电能E1=Pt设每天消耗为m kg，核裂变释放的能量为E2=m1036.010232001061.610-19/235 由能量转化得E1= E2 由式得m=1.06 kg.4【答案】(1)粒子(氦原子核He)(2)3106 m/s解析(1)