高考物理一轮复习专题十六原子物理与原子核物理课件.ppt

专题十六原子物理与原子核物理,高考物理(北京市专用),A组自主命题北京卷题组1.(2016北京理综,13,6分,0.93)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有()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的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为,所以处于n=3能级的大量氢原子向低能级跃迁,辐射光的频率有=3种,故C项正确。,2.(2015北京理综,14,6分,0.89)下列核反应方程中,属于衰变的是()ANHeOHBUThHeCHHHenDThPae,答案BA项属于原子核的人工转变,B项属于衰变,C项属于聚变反应,D项属于衰变。,3.(2015北京理综,17,6分,0.45)实验观察到,静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变,衰变产生的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是电子的,磁场方向垂直纸面向外B.轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外C.轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里D.轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里,答案D由静止的原子核发生衰变后产生的新核和电子做匀速圆周运动的方向相反及原子核衰变前后动量守恒得meve-m核v核=0,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r=,因为qer核,故轨迹1是电子的,轨迹2是新核的,根据左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里,故D项正确。,4.(2014北京理综,14,6分,0.97)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是(c表示真空中的光速)()A.(m1+m2-m3)cB.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2D.(m1-m2-m3)c2,答案C此核反应方程为HnH,根据爱因斯坦质能方程得E=mc2=(m1+m2-m3)c2,C正确。,5.(2017北京理综,23,18分)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量。(1)放射性原子核用X表示,新核的元素符号用Y表示,写出该衰变的核反应方程。(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损m。,解析本题考查了原子核的衰变、动量和能量守恒、带电粒子在匀强磁场中的运动、质能方程等多个考点,是一道综合题,难度中等。(1XYHe(2)设粒子的速度大小为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的速度大小为v,系统动量守恒Mv-mv=0v=由mc2=Mv2+mv2得m=,答案见解析,说明:若利用M=m解答,亦可。,方法技巧衰变中的动量和能量守恒在衰变过程中,静止的原子核放射粒子,新核与粒子的总动量保持不变(为零),而衰变释放的能量与质量亏损之间必然遵循质能方程E=mc2。,B组统一命题、省(区、市)卷题组考点一原子物理1.(2016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的干涉图样,则()A.在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大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光的饱和电流大D.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差大,答案D由a、b两光的干涉图样结合x=知,ab、nanb,由n=知vavb,A项错误。sinC=,故CaCb,选项B错误;发生光电效应时,饱和电流与入射光的强度有关,C项错误;由能级跃迁h=Em-En,由于a光的光子能量大,因此产生a光的能级能量差大,选项D正确。,2.(2015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的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的粒子在各点处的加速度方向正确的是()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,由于库仑力作用,粒子在运动过程中发生偏转,由牛顿第二定律可知,粒子的加速度方向为其所受库仑力方向,指向轨迹弯曲方向的内侧,故图中P点所示加速度方向正确,选项C正确。,3.(2014天津理综,6,6分)(多选)下列说法正确的是()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.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同,答案BD玻尔对氢原子光谱的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;天然放射现象中的射线不带电,在电场或磁场中不发生偏转,选项C错误;观察者与波源互相远离,由多普勒效应可知接收到的频率变小,故选项D正确。,4.2014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的能级时,辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是。(双选,填正确答案标号)a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656nmb.用波长为325nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级c.一群处于n=3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633nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级,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,辐射的光子能量越高、波长越短,由能级图知E3-E2m),A正确。大量处于n=3能级的氦离子向低能级跃迁,能发出3种不同频率的光子,B错误。离子只能吸收能量等于能级差的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,以光子的形式辐射能量,D错误。,11.(2016北京东城一模,15)下列表述正确的是()A.HeNO+X,X表示HeBHHHen是重核裂变的核反应方程C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关D.衰变中放出的射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的,答案CHeNOH,故A错误HHHen是轻核聚变的核反应方程,故B错误;放射性元素的半衰期是其固有性质,与其所处的化学状态、外部条件均无关,故C正确;射线是衰变时原子核内发生变化产生的,与核外电子无关,故D错误。,12.(2015北京顺义一模,13)根据玻尔理论,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。,B组20152017年高考模拟综合题组（时间:45分钟分值:75分）一、选择题(每题6分,共60分)1.(2017北京东城一模,20)宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流,由各种原子核以及非常少量的电子、光子和中微子等组成,它可能携带着宇宙起源、天体演化的信息,一直吸引着科学家的关注。宇宙线粒子的能量范围非常大,有的可以高达51019eV。宇宙线逃逸出宇宙线源在星际空间中传播时,会与磁场、星际介质等发生相互作用,导致一系列复杂的物理效应产生。利用空间探测器可以得到宇宙线在银河系中传播的一些数据,比如:铍10铍9比(),其中铍9是宇宙线中原有的铍10在传播过程中衰变产生的。据此材料,以下叙述正确的是()A.宇宙线粒子的能量可以高达81038JB.宇宙线中的电子不会受到星际磁场的影响C.根据可以得到宇宙线在银河系中平均传播时间的相关信息,D.根据宇宙线到达探测器时的方向可以得到宇宙线源方位的相关信息,答案C由51019eV=510191.610-19J=8J知,A错误。宇宙线中的电子会与磁场、星际介质发生相互作用,B错误。由于衰变的半衰期固定,故可以根据得到宇宙线在银河系中平均传播时间的相关信息,C正确。在运动中宇宙线会受到电、磁场力的作用而改变运动方向,故不能根据宇宙线到达探测器时的方向判断宇宙线源方位的相关信息,D错误。,2.(2017北京海淀零模,14)许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献,下列说法中正确的是()A.牛顿发现了万有引力定律后,用实验的方法测出了引力常量G的数值B.卢瑟福根据粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型C.伽利略用实验证明了力是使物体运动的原因D.赫兹从理论上预言了电磁波的存在,答案B用实验方法测定了引力常量G的是卡文迪许,A错。伽利略用实验证明了力是改变物体运动状态的原因,C错。麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证明了电磁波的存在,D错。,3.(2017北京海淀零模,15)下列说法中正确的是()A.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短B.射线是原子被电离后核外电子形成的电子流C.同种元素的两种同位素具有相同的核子数D.大量处于n=2能级的氢原子自发跃迁发光时只能发出一种频率的光,答案D放射性元素的半衰期与温度无关,A错。射线是原子核内释放出的电子流,B错。同种元素的两种同位素具有相同的质子数,C错。大量处于n=2能级的氢原子自发跃迁时只能到n=1能级,只能发出一种频率的光,D对。,4.(2017北京西城二模,13)关于、三种射线,下列说法正确的是()A.射线是带负电的高速电子流B.射线是带正电的高速粒子流C.射线是能量很高的电磁波D.、三种射线都是高速运动的带电粒子流,答案C射线是带正电的高速He核流,射线是带负电的高速电子流,射线是高速光子流,是电磁波。,5.(2017北京朝阳二模,13)根据玻尔的原子模型,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的能级上时,具有的能量也较大,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,电子绕核运动的轨道也较低,由k=m可知在低轨道上运动时电子的动能较大,故C错误。,6.(2016北京东城零模,14)关于原子模型,下列说法错误的是()A.汤姆孙发现电子,表明原子具有核式结构B.卢瑟福完成的粒子散射实验,说明了原子的“枣糕”模型是不正确的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,答案A汤姆孙发现电子,表明原子是有结构的,原子是可再分的,故A不正确。卢瑟福完成的粒子散射实验,说明原子中有核结构存在,故说明“枣糕”模型是不正确的,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的轨道跃迁到半径较大的轨道时,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。,考查点物理学史。,解题关键从汤姆孙研究阴极射线到发现电子,卢瑟福粒子散射实验结果分析,到玻尔假设的物理学史了解清楚是解题关键。,7.(2016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、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是()A.这个核反应是裂变反应B.这个反应的核反应方程是HHHe+n+C.辐射出的光子的能量E=(m3+m4-m1-m2)c2D.辐射出的光子在真空中的波长=,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。核反应的质量亏损m=m1+m2-m3-m4,辐射出的光子的能量E=(m1+m2-m3-m4)c2,所以C选项错误。光子在真空中的频率=,波长=,所以D选项正确。,8.(2016北京西城二模,20)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En=,其中n=2,3,4。1885年,巴耳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=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表示真空中的光速,则里德伯常量R可以表示为()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=En-Em(nm),因为En=,c=,所以=E1(-)(nm),当m=2时,=-(-)(n=3,4,5,),则R=-,C项正确,A、B、D项错误。,考查点光子说及玻尔假设。,思路点拨由玻尔的能级跃迁理论h=En-Em(nm),h=h得到h=En-Em,由于En=,则由h=-推出=(-)=-(-),当m=2时,得到R=-。,9.(2015北京丰台一模,20)每种原子都有自己的特征谱线,所以运用光谱分析可以鉴别物质和进行深入研究。氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为:=(-),n=3、4、5,E1为氢原子基态能量,h为普朗克常量,c为光在真空中的传播速度。锂离子Li+的光谱中某个线系的波长可归纳成一个公式:=(-),m=9、12、15,E1为锂离子Li+基态能量,经研究发现这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同。由此可以推算出锂离子Li+基态能量与氢原子基态能量的比值为()A.3B.6C.9D.12,答案C因为锂离子Li+的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。,10.(2015北京海淀二模,20)物理学家在微观领域发现了“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的中点,做匀速圆周运动形成相对稳定的系统。类比玻尔的原子量子化模型可知:两电子做圆周运动的可能轨道半径的取值是不连续的,所以“电子偶素”系统对应的能量状态(能级)也是不连续的。若规定两电子相距无限远时该系统的引力势能为零,则该系统的最低能量值为E(E0),称为“电子偶素”的基态,基态对应的电子运动的轨道半径为r。已知正、负电子的质量均为m,电荷量大小均为e,静电力常量为k,普朗克常量为h。则下列说法中正确的是()A.“电子偶素”系统处于基态时,一个电子运动的动能为B.“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后,电子做圆周运动的动能增大C.处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最大波长为-D.处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最小频率为-,答案A电子做匀速圆周运动,正、负电子之间的引力充当向心力,有k=m,故一个电子的动能Ek=mv2=,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的最大能量为-E=h,因此辐射光子的最大频率=-;又因为=,所以-E=h,辐射光子的最小波长=-,故C、D均错误。,11.(2015北京西城二模,23)(15分)(1)从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某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的结论。例如,玻尔建立的氢原子模型,仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为,氢原子中的电子在库仑力的