浙江省2012届高考物理总复习 第13章 原子物理 碰撞与动量守恒精练精析

1、第13章原子物理碰撞与动量守恒 第一节波和粒子一、单项选择题1关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：选D.实物粒子与光子都具有波粒二象性，A、B、C正确2(2009年高考辽宁、宁夏理综卷)关于光电效应，下列说法正确的是()A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C从金属表面出来的光

2、电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多解析：选A.由h0W知A正确；入射光频率低于极限频率，光照时间不论有多长，都不能发生光电效应，B错；由EkmhW知，最大初动能的大小既与入射光频率有关，也与逸出功有关，C错；单位时间内逸出的光电子数只与光强有关，与光频率无关，D错3(2009年高考广东卷)硅光电池是利用光电效应原理制成的器件下列表述正确的是()A硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B硅光电池中吸收了能量的电子都能逸出C逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应答案：A4(2010

3、年高考四川卷)用波长为2.0×107 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×1019 J由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h6.63×1034 J·s，光速c3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)()A5.5×1034 HzB7.9×1014 HzC9.8×1014 Hz D1.2×1015 Hz解析：选B.该题考查光电效应方程，由mv2hW0和W0h0可得07.9×1014 Hz，B选项正确二、不定项选择题5在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强

4、的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子()A一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处C可能落在暗纹处D落在中央亮纹处的可能性最大答案：CD6(2011年东阳中学高三月考)用频率为1的单色光照射某种金属表面，发生了光电效应现象现改为频率为2的另一单色光照射该金属表面，下面说法正确的是()A如果21，能够发生光电效应B如果21，不能够发生光电效应C如果21，逸出光电子的最大初动能增大D如果21，逸出光电子的最大初动能不受影响解析：选AC.对一定的金属，入射光的频率必须大于或等于某一频率时才会产生光电效应，频率称为截止频率，如果入射光的频率低于截止频率，则不论光强多大，照射时间多长，都不会

5、产生光电效应，不同的金属有不同的截止频率所以当21时能够发生光电效应，21时不一定能够发生光电效应，A正确，B错误；又光电子的初动能随着入射光频率的增加而线性增加，所以当21时逸出光电子的初动能增大，C正确，D错误7图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象由图象可知()A该金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于h0C入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为ED入射光的频率为0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/2答案：ABC8(2010年高考浙江卷)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、

6、丙光)，如图所示则可判断出()A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析：选B.由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，A项错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故C、D均错，只有B项正确三、计算题9紫光的波长为4000 ，金属钠的逸出功为3.5×1019 J，求：(1)每个紫光光子的能量为多少？(2)若用该紫光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是

7、多少？解析：(1)因Eh，而，所以E J5.0×1019 J.(2)由爱因斯坦的光电效应方程得：hWEkmax，所以EkmaxhW5.0×1019 J3.5×1019 J1.5×1019 J.答案：(1)5.0×1019 J(2)1.5×1019 J10(2011年温州八校联考)普朗克常量h6.63×1034 J·s，铝的逸出功W06.72×1019 J，现用波长200 nm的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)(1)求光电子的最大初动能；(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运

8、动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)解析：(1)EkhW0c/Ek3.23×1019 J.(2)增加的电势能来自系统损失的动能，当两电子的速度相等时电势能最大，由动量守恒定律得mv02mv损失的动能：Ekmv(2m)v21.62×1019 J所以，电势能增加的最大值为1.62×1019 J.答案：(1)3.23×1019 J(2)1.62×1019 J第二节原子结构氢原子光谱一、单项选择题1(2011年广东广州模拟)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

9、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解析：选D.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Eh.能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线，A错误D正确2许多物质在紫外线照射下能发出荧光，紫外线照射时，这些物质的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为E1和E2，则下列说法正确的是()A两次跃迁均向高能级跃迁，且E1E2B两次跃迁均向低能级跃迁，且E1E2C先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且E1E2D先向低能级跃迁，再向高

10、能级跃迁，且E1E2解析：选C.第一次跃迁是吸收紫外线光子，第二次跃迁是放出可见光光子由于h1h2，故E1E2，C项正确3(2009年高考全国卷)氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为10.6328 m，23.39 m.已知波长为1的激光是氖原子在能级间隔为E11.96 eV的两个能级之间跃迁产生的用E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则E2的近似值为()A10.50 eVB0.98 eVC0.53 eV D0.36 eV解析：选D.由跃迁公式得E1，E2，联立可得E2·E10.36 eV，选项D对4(2010年高考重庆卷)氢原子部分能级的示意图如图所示不同

11、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 D蓝-靛、紫解析：选A.原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光并且属于红光和蓝靛的范围，故答案为A.二、不定项选择题5(2011年安徽合肥市一模)关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有()A汤姆孙发现

12、电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路D玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的解析：选BC.卢瑟福通过粒子散射实验设想原子内的正电荷集中在很小的核内，A错；玻尔理论有局限性，但不能说是错误的，D错；B、C说法是正确的6如图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是()A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B放在B位置时，相同时

13、间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少答案：AD7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解析：选BD.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核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B、D正确三、计算题8如图所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2.5

14、5 eV的光子，问：(1)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？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图解析：(1)氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射光子的频率应满足：hEnE22.55 eVEnhE20.85 eV所以，n4基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供的能量为EE4E112.75 eV.(2)辐射跃迁图如答案图所示答案：(1)12.75 eV(2)9(2011年金华十校联考)在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(

15、可忽略不计)，而是粒子的静电力设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e1.60×1019 C，电子在第1、2可能轨道运行时，其运动半径分别为r10.53×1010 m，r24r1，据此求：(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV为单位)(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k9.0×109 N·m2/C2)解析：(1)电子所受静电力提供向心力k故Ekmv2Ek1 J13.6 eVEk2Ek13.4 eV.(2)根据能量守恒，EpE(Ek1Ek2)故Ep20

16、.4 eV.答案：(1)13.6 eV,3.4 eV(2)20.4 eV第三节核反应核能一、单项选择题1(2009年高考浙江理综卷)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、库仑力、万有引力解析：选D.核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力故D选项正确2(2010年高考上海卷)现已建成的核电站发电的能量来自于()A天然放射性元素衰变放出的能量B人工放射性同位素放出的

17、能量C重核裂变放出的能量D化学反应放出的能量解析：选C.现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确3(2010年高考大纲全国卷)原子核U经放射性衰变变为原子核Th，继而经放射性衰变变为原子核Pa，再经放射性衰变变为原子核U.放射性衰变、和依次为()A衰变、衰变和衰变B衰变、衰变和衰变C衰变、衰变和衰变D衰变、衰变和衰变解析：选A.由电荷数守恒与质量数守恒可分别写出衰变为UThHe，衰变为ThPae，衰变为PaUe，故知正确答案为A.4(2010年高考大纲全国卷)原子核X与氘核H反应生成一个粒子和一个质子由此可知()AA2，Z1BA2，Z2CA3，Z3 DA3，Z2解析：选

18、D.该核反应的方程式为：XHHeH，由质量数和电荷数守恒得：A4123，Z2112，故正确答案为D.5.U经过一系列衰变和衰变，最后变成Pb，衰变方程可写为：UPbnkP，则()An7，k4 Bn5，k0Cn6，k4 Dn4，k7答案：A二、不定项选择题6(2009年高考天津理综卷)下列说法正确的是()A.NHCHe是衰变方程B.HHHe是核聚变反应方程C.UThHe是核裂变反应方程D.HeAlPn是原子核的人工转变方程解析：选BD.核反应类型分四种，核反应的方程特点各有不同，衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现或粒子聚变方程的左边是两个轻核反应，右边是中等原子核裂变方程的左边是重核与中子反

19、应，右边是中等原子核人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核，由此可知B、D两选项正确7氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，则()A它们的质子数相等B它们的核外电子数相等C它们的核子数相等D它们的中子数相等解析：选AB.氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确8(2011年绍兴一中检测)我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电、显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先

20、进水平合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1m3m4)c2D与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性解析：选BD.由核反应方程知2HHeX，X应为中子，释放的核能应为E(2m1m3m2)c2，聚变反应的污染非常小而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C错误，B、D正确三、计算题9太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子试写出核反应方程，并由表中数据计算出该聚变反应过程中释放的能量(取1 u×1026 kg)粒子名称质子p粒子电子e中子n质量/u