第一篇 专题十一 原子物理(选修3-5) 专题训练经典化.doc

第一篇 专题十一 原子物理（选修3-5）基础等级评价1(2010天津高考)下列关于原子和原子核的说法正确的是()A衰变现象说明电子是原子核的组成部分B玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，A错误；玻尔的基本假设是轨道、速度、能量都是量子化的，B正确；半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，C错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D错误答案：B2如图116所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池两极相连，电池的电动势E和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5 eV，现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射钨板，下列判断正确的是()图116A用n3能级跃迁到n2能级发出的光照射，N板会发出电子B用n2能级跃迁到n1能级发出的光照射，N板不会发出电子C用n3能级跃迁到n1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网MD用n4能级跃迁到n1能级发出的光照射，到达金属网M的电子最大动能为2.25 eV解析：由能级图可知，n3能级跃迁到n2能级产生光子的能量为1.89 eVW，可以使N板发出电子，B错误；由n3能级跃迁到n1能极产生的光子能量为12.09 eV.N板发出的光电子的最大初动能EkmhW7.59 eVUe，故可以到达金属网M，C错误；由n4能级跃迁到n1能级产生的光子能量为12.75 eV，从N板发出的光电子的最大动能为EkmhW8.25 eV，故到达M网的最大动能为EkmMEkmUe2.25 eV，D正确答案：D3(2010重庆高考)氢原子部分能级的示意图如图117所示，不同色光的光子能量如下表所示：色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(eV)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A红、蓝靛B黄、绿C红、紫 图117D蓝靛、紫解析：本题意在考查考生对氢原子能级的理解，并能正确结合电磁波谱解决氢原子跃迁的能级问题由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.613.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E10.85 eV(3.40 eV)2.55 eV，即蓝靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E21.51 eV(3.40 eV)1.89 eV，即红光，正确选项为A.答案：A4(2010西城调研)核电站的核能来源于U的裂变，现有4种说法：U 原子核中有92个质子、143个中子；U裂变的产物多种多样，一种典型的反应是裂变为钡和氪，核反应方程UnBaKr3n，U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度其半衰期会缩短；如果一个U裂变时的质量亏损为m0.35781027kg，则释放的能量约为201 MeV.以上的四种说法中正确的是()ABC D解析：U原子核中有92个质子、23592143个中子，故对；核反应方程UnBaKr3n符合电荷数守恒和质量数守恒，故正确；半衰期跟原子所处的物理状态(如压强、温度)等无关，故错误；1 eV1.61019 J，1 M106，释放的核能Emc20.35781027(3108)2 J201 MeV，故正确答案：D5(2010安庆模拟)云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变，粒子的质量为m，带电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，现测得粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变过程中的质量亏损(注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)解析：令v表示粒子的速度，v表示反冲核的速度Bqvm，0(Mm)vmvEmv2(Mm)v2又Emc2联立解出m.答案：6(2010武汉模拟)有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.(1)把氢核聚变就简化4个氢核(H)聚变成氦核(He)，同时放出2个正电子(e)和2个中微子(0)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量(2)研究表明，银河系的年龄约为t3.81017 s，每秒银河系产生的能量约为11037 J(P11037 J/s)，现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断(可能用到的数据：银河系的质量约为M31041 kg，原子质量单位1 u1.661027 kg,1 u相当于1.51010 J的能量，电子质量me0.0005 u，氦核质量m4.0026 u，氢核质量mp1.0078u，中微子0质量为零)解析：(1)4HHe2e20在此过程中质量亏损m4mpm2me根据质能方程可得：Emc24.141012 J.(2)由能量守恒定律可得：m m6.11039 kg氦的含量k2%(3)由估算结果可知，k2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的答案：见解析发展等级评价(限时60分钟满分100分)一、选择题(本题共8小题，每小题7分，共56分每小题只有一个选项符合题意，把该选项前的字母填在题后的括号内)1三个原子核X、Y、Z，X核放出两个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(He )，则下面说法正确的是()AX核比Y核多一个质子BX核比Z核少一个中子CX核的质量数比Z核质量数大3DX核与Z核的总电荷是Y核电荷的4倍解析：由上述过程列出核反应方程得：X2enm2Y，YHHeZ，即X核比Y核多两个质子，选项A错误；X核的中子数是(nm)，Z核的中子数(nm)，选项B错误；由上面两个核反应方程可知X核的质量数(n)比Z核质量数(n3)大3，选项C正确；X核与Z核的总电荷数(2m3)若等于Y核电荷数(m2)的4倍，解得m不是整数，所以选项D错误答案：C2(2010广东高考改编)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.UThHe是衰变B.NHeOH是衰变C.HHHen是衰变D.SeKr2e是重核裂变解析：衰变是放射出氦核的天然放射现象，A正确；衰变是放射出电子的天然放射现象，B错；C项是轻核的聚变，D项是衰变，故C、D错答案：A3有关放射性知识，下列说法中正确的是()A衰变是原子核内的中子转化成质子和电子从而放出电子的过程B射线一般伴随着或射线产生，这三种射线中，射线电离能力最强C由核反应方程UThHe可知核反应前后质量守恒、核电荷数守恒D氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核解析：射线的穿透能力最强、电离能力最弱，故选项B错误；选项C应该为质量数守恒；半衰期是针对大量原子核而言的，故选项D错误答案：A4下列说法正确的是()A爱因斯坦提出了光子学说，成功解释了光电效应现象B核反应方程UUHe属于裂变C衰变中产生的射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期解析：核反应方程UUHe属于衰变，故选项B错误；衰变产生的射线是原子核内的中子转化成质子和电子从而放出电子形成的，故选项C错误；物理或化学性质的改变不影响其半衰期，故选项D错误答案：A5用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek图象，已知钨的逸出功是3. 28 eV，锌的逸出功是3. 34 eV，若将两者的图线画在同一个Ek坐标系中，如图1所示用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的是()图1解析：根据爱因斯坦光电效应方程EkhW逸，可知Ek图象应为直线，其斜率等于普朗克常量h，所以钨和锌的Ek图线平行，据此排除选项A、B；由于锌的逸出功大，由EkhW逸可知锌的Ek 图线在纵轴截距的绝对值大，可知选项C错误、D正确答案：D6已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图2所示，一群氢原子处于量子数n4能级状态，则()图2A使某个该种氢原子电离至少需要13.6 eV的能量B使某个该种氢原子电离至少需要0.85 eV的能量C只有1种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应解析：使该种氢原子电离至少需要0.85 eV的能量，A错，B对；由于E4E22.7 eV，E3E12.7 eV，E2E12.7 eV，故C、D错答案：B7下列说法中错误的是()A粒子散射实验证明原子内是十分“空旷”的B氢原子的发射光谱是线状谱C镉棒在裂变反应堆中起减速中子的作用D轻核的聚变和重核的裂变都可以放出核能解析：粒子散射实验表明大多数粒子不发生偏转，由此证明原子内是十分“空旷”的，A对；氢原子的发射光谱是线状谱，B对；镉棒在反应堆中吸收中子作控制棒，反应堆中用石墨、重水或普通水作减速剂，减缓中子速度，C错；轻核的聚变和重核的裂变都存在质量亏损，故都可以放出核能，D对答案：C8科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其核聚变方程为HeHe2HHe.关于He聚变下列表述正确的是()A聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损D目前核电站都采用He聚变反应发电解析：聚变反应存在质量亏损，释放核能，A、C错误聚变反应产生了质子，B正确目前核电站都采用重核铀核裂变，D错误答案：B二、非选择题(共44分)9(10分)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为3.40 eV和1.51 eV，金属钠的截止频率为5.531014 Hz，普朗克常量h6.631034 Js.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应解析：氢原子放出的光子能量EE3E2，代入数据得E1.89 eV金属钠的逸出功W0hc，代入数据得W02.3 eV因为EW0，所以不能发生光电效应答案：不能10(16分)一静止的氡核(Rn)发生衰变，放出一个速度为v0、质量为m的粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和钋核的动能(1)写出衰变方程；(2)求出反冲核的速度；(计算结果不得使用原子量表示)(3)求出这一衰变过程中亏损的质量(计算结果不得使用原子量表示)解析：(1)RnPoHe(2)设钋核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律，得：0mv0Mv，则v(3)衰变过程中产生的机械能Emv02Mv2由爱因斯坦质能方程：Emc2产生这些机械能需要亏损的质量m.答案：(1)RnPoHe(2)(3)11(18分)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mPu239.0521 u、mU235.0439 u和m4.0026 u. 1u931.5 MeV/c2(1)写出衰变