【走向高考】2012年高考物理总复习 选3-5-第2讲 波粒二象性原子结构与原子核

用心 爱心 专心1 选选 3 53 5 第第 2 2 讲讲 一 选择题 1 2010 广东广州模拟 仔细观察氢原子的光谱 发现它只有几条分离的不连续的亮 线 其原因是 A 氢原子只有几个能级 B 氢原子只能发出平行光 C 氢原子有时发光 有时不发光 D 氢原子辐射的光子的能量是不连续的 所以对应的光的频率也是不连续的 答案 D 解析 光谱中的亮线对应不同频率的光 分离不连续亮线 对应着不同频率的光 B C 错 氢原子在不同的能级之间跃迁时 辐射不同能量的光子 并且满足E h 能量 不同 相应光子频率不同 体现在光谱上是一些连续的亮线 A 错误 D 正确 2 2010 广东深圳调研 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的 轨道上时 下列说法中正确的是 A 氢原子的能量增加 B 氢原子的能量减少 C 氢原子要吸收一定频率的光子 D 氢原子要放出一定频率的光子 答案 BD 解析 氢原子的核外电子离原子核越远 氢原子的能量 包括动能和势能 越大 当 氢原子的核外电子由离原子较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时 原子的能量减少 氢 原子要放出一定频率的光子 显然 选项 BD 正确 3 90232Th 钍 经过一系列 和 衰变 变成82208Pb 铅 下列说法错误的是 A 铅核比钍核少 8 个质子 B 铅核比钍核少 16 个中子 C 共经过 4 次 衰变和 6 次 衰变 D 共经过 6 次 衰变和 4 次 衰变 答案 C 解析 由于 衰变不会引起质量数的减少 故可先根据质量数的减少确定 衰变 的次数为 x 6 232 208 4 用心 爱心 专心2 现结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断 衰变的次数y应满足 2x y 90 82 8 所以y 2x 8 4 4 2010 启东中学检测 下列有关光的波粒二象性的说法中 正确的是 A 有的光是波 有的光是粒子 B 光子与电子是同样的一种粒子 C 光的波长越长 其波动性越显著 波长越短 其粒子性越显著 D 大量光子的行为往往显示出粒子性 答案 C 解析 一切光都具有波粒二象性 光的有些行为 如干涉 衍射 表现出波动性 光 的有些行为 如光电效应 表现出粒子性 所以 不能说有的光是波 有的光是粒子 虽然光子与电子都是微观粒子 都具有波粒二象性 但电子是实物粒子 有静止质量 光子不是实物粒子 没有静止质量 电子是以实物形式存在的物质 光子是以场形式存在 的物质 所以 不能说光子与电子是同样一种粒子 光的波粒二象性的理论和实验表明 大量光子的行为表现出波动性 个别光子的行为 表现出粒子性 光的波长越长 衍射性越好 即波动性越显著 光的波长越短 其光子能 量越大 个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应 所以其粒子性就很显著 故选项 C 正确 A B D 错误 5 2010 河北保定联考 如图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 普朗克常量h 6 63 10 34J s 由图可知 A 该金属的极限频率为 4 27 1014Hz B 该金属的极限频率为 5 5 1014Hz C 该图线的斜率表示普朗克常量 D 该金属的逸出功为 0 5eV 答案 AC 解析 由光电效应方程Ekm h W知图线与横轴交点为金属的极限频率 即 0 4 27 1014Hz A 对 B 错 该图线的斜率为普朗克常量 C 对 金属的逸出功 W h 0 6 63 10 34 4 27 1014 1 6 10 19eV 1 8eV D 错 6 当用具有 1 87eV 能量的光子照射n 3 激发态的氢原子时 A 氢原子不会吸收这个光子 B 氢原子吸收该光子后被电离 电离后电子的动能为 0 36eV 用心 爱心 专心3 C 氢原子吸收该光子后被电离 电离后电子的动能为零 D 氢原子吸收该光子后不会被电离 答案 B 解析 当n 3 时 氢原子的能量E3 eV 1 51eV 所以处于n 3 激发态 13 6 32 的氢原子的电离能是 1 51eV 当该原子吸收具有 1 87eV 能量的光子后被电离 电离后电 子的动能是 1 87 1 51 eV 0 36eV 7 下列说法中正确的是 A 天然放射现象的发现 揭示了原子的核式结构 B 射线是波长很短的电磁波 它的穿透能力比 射线要弱 C 若能测出核反应过程中的质量亏损 就能根据 E mc2计算出核反应中释放的 核能 D 一个氘核 12H 与一个氚核 13H 聚变生成一个氦核 24He 的同时放出一个电子 答案 C 解析 粒子散射实验揭示了原子的核式结构 A 错误 射线是波长很短的电磁 波 它的穿透能力比 射线要强 B 错误 若能测出核反应过程中的质量亏损 就能根据 E mc2计算出核反应中释放的核能 C 正确 一个氘核 12H 与一个氚核 13H 聚变生成 一个氦核 24He 的同时放出一个中子 D 错误 8 2010 北京海淀一模 如图所示为氢原子能级图 可见光的光子能量范围约为 1 62eV 3 11eV 下列说法正确的是 A 大量处在n 3 的高能级的氢原子向n 3 能级跃迁时 发出的光有一部分是可见光 B 大量处在n 3 的氢原子向n 2 能级跃迁时 发出的光是紫外线 C 大量处在n 3 能级的氢原子向n 1 能级跃迁时 发出的光都应具有显著的热效应 D 处在n 3 能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离 答案 D 解析 当处在n 3 的高能级的氢原子向n 3 能级跃迁时 放出光子的最大能量 E 1 53eV 故不可能为可见光 A 错 当从n 3 向n 2 跃迁时 光子能量 E 3 4eV 1 53eV 1 87eV 为可见光 B 错 当从n 3 向n 1 跃迁时 光子能量 E 12 07eV 在紫外区 无显著的热效应 C 错 紫外线光子的能量h 3 11eV 大于处 用心 爱心 专心4 于n 3 的氢原子的电离能 故 D 正确 二 非选择题 9 2010 试题调研 我们居住的房屋所使用的建材 煤及天然气等都有可能会放出稀 有放射性物质氡 86222Rn 它能严重损伤人体的组织和器官 导致病变成癌症 故氡被称 为居室里的隐避杀手 请完成其反应方程86222Rn 84218Po 此原子核的变化叫 原子核的 衰变 86222Rn 的半衰期为 3 8 天 质量为m0的86222Rn 经 7 6 天后 剩余 没有衰变的质量为 答案 24He m0 1 4 解析 根据电荷数守恒可知粒子为原子氦核 再根据质量数守恒可知为24He 根据半 衰期的概念可计算出 经 7 6 天后剩余没有衰变的86222Rn 的质量为m0 1 4 10 氢原子处于基态时 原子能量E1 13 6eV 已知电子电量e 1 6 10 19C 电 子质量m 0 91 10 30kg 氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1 0 53 10 10m 1 若要使处于n 2 能级的氢原子电离 至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子 2 氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流 则氢原子处于n 2 的激发态时 核外电子运动的等效电流为多大 答案 1 8 21 1014Hz 2 1 3 10 4A 解析 1 要使处于n 2 能级的氢原子电离 照射光光子的能量应能使电子从第 2 能级跃迁到无限远处 最小频率的电磁波的光子能量应为 h 0 E1 4 得 8 21 1014Hz 2 氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动 库仑力提供向心力 有 Ke2 r22 4 2mr2 T2 其中r2 4r1 根据电流强度的定义I e T 由以上两式得I e2 16 r1 K mr1 将数据代入得I 1 3 10 4A 11 2010 山东淄博质检 某些建筑材料可产生放射性气体氡 氡可以发生 或 衰变 如果人长期生活在氡浓度过高的环境中 那么 氡经过人的呼吸道沉积在肺部 并 大量放出射线 从而危害人体健康 原来静止的质量为M的氡核 86222Rn 发生一次 衰变 生成新核钋 Po 已知衰变后的 粒子的质量为m 电荷量为q 速度为v 并假设衰变 过程中释放的核能全部转化为 粒子和新核的动能 注 涉及动量问题时 亏损的质量 可忽略不计 用心 爱心 专心5 1 写出衰变方程 2 求出衰变过程中的质量亏损 答案 1 86222Rn 84218Po 24He 2 mMv2 2 M m c2 解析 1 86222Rn 84218Po 24He 2 设新核钋的速度为v 由动量守恒定律mv M m v 得v v m M m 衰变过程中释放的核能为 E mv2 M m v 2 1 2 1 2 由爱因斯坦质能方程 得 E m c2 解得 m mMv2 2 M m c2 12 如图所示 氢原子从n 2 的某一能级跃迁到n 2 的能级 辐射出能量为 2 55eV 的光子 问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量 才能使它辐射上述能量的光 子 请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图 答案 12 75eV 见解析图 解析 氢原子从n 2 的某一能级跃迁到n 2 的能级 满足h En E2 2 55eV En h E2 0 85eV 所以n 4 基态氢原子要跃迁到n 4 的能级 应提供 E E4 E1 12 75eV 跃迁图见下图 13 2010 西安模拟 如图所示 一伦琴射线管 K为阴极可产生电子 阴极K与对 阴极A外加电压UAK 30kV 设电子离开K极时速度为零 通过电压加速后而以极大的速度 用心 爱心 专心6 撞到对阴极A上而产生 X 射线 假定电子的全部动能转为 X 射线的能量 求 1 电子到达A极时的速度是多大 2 从A极发出的 X 射线的最短波长是多少 3 若电路中的毫安表的示数为 10mA 则每秒从A极最多能辐射出多少个 X 光子 已知电子的质量me 9 1 10 31kg 电子的电荷量e 1 6 10 19C 普朗克常量 h 6 6 10 34J s 答案 1 1 0 108m s 2 4 1 10 11m 3 6 25 1016个 解析 电子在电场力作用下的末速度可以由动能定理求出 电子的动能若全部转变 成X射线光子的能量 可根据光子说E h 求出X光子的频率和波长 每个光子的能量 都是由冲向A极的电子来提供的 即可根据电流值求出每秒到达A板的电子数 可推知每 秒由A极发射的 X 射线的光子数 1 设电子被加速后的动能为Ek 由动能定理知 Ek eUAK 30000eV 4