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1、熱點12 原子物理
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1.(2019·山東濟南一中期中)如圖所示為氫原子能級示意圖,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光,下列說法正確的是( )
A.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光
B.由n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光頻率最小
C.由n=4能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象
D.用由n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應
D 解析 這些氫原子總共可輻射出6種不同頻率的光,選項A錯誤;由n=4能級躍遷到n=3能級產(chǎn)生的光,能量最小,頻率最小,由n
2、=4能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光,能量最大,頻率最大,波長最小,最不容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象,選項B、C錯誤;由n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光子的能量為10.2 eV,用它照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應,選項D正確.
2.(2019·全國押題卷二)在垂直于紙面的勻強磁場中,有一原來靜止的原子核,該核衰變后,放出的帶電粒子和反沖核的
運動軌跡分別如圖中a、b所示,由圖可以判定( )
A.該核發(fā)生的是α衰變
B.該核發(fā)生的是β衰變
C.a(chǎn)表示反沖核的運動軌跡
D.磁場方向一定垂直紙面向里
B 解析 放射性元素放出α粒子時,α粒子與反沖核的速度相反,而電性相同,
3、則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反,兩個粒子的軌跡應為外切圓,而放射性元素放出β粒子時,β粒子與反沖核的速度相反,而電性相反,則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同,兩個粒子的軌跡應為內切圓,故放出的是β粒子,選項A錯誤,B正確;根據(jù)動量守恒定律,質量大的速度小,而速度小的,運動半徑較小,而b的質量較大,因此b是反沖核的運動軌跡,選項C錯誤;粒子在磁場中做勻速圓周運動,磁場方向不同,粒子旋轉的方向相反,由于粒子的速度方向未知,不能判斷磁場的方向,選項D錯誤.
3.(2019·廣西南寧三中月考)原來靜止的原子核X發(fā)生α衰變時,放出α粒子的動能為E0.假設衰變時產(chǎn)生的能量全部以動能的形式釋放出來,則在此
4、衰變過程中的質量虧損是( )
A. B.
C. D.
D 解析 α粒子與新核質量比為,衰變過程滿足動量守恒定律,即mαvα=m新v新,根據(jù)動量和動能的關系p2=2m·Ek可知,新核動能為E0,由ΔE=Δmc2,得Δm= = ,故選項D正確.
4.(2019·北京平谷區(qū)模擬)2017年11月30日,國際權威學術期刊《自然》發(fā)表了中國首顆暗物質探測衛(wèi)星“悟空”的首批成果:發(fā)現(xiàn)太空中的反常電子信號.“悟空”采用的是由中國科學家自主提出的分辨粒子種類的新探測技術方法,既能探測低能區(qū),也能探測高能區(qū),特別是首次走進能量為1 TeV(1 TeV=1.0×1012 eV,e=1.6×10-19
5、 C)以上的“無人區(qū)”,“悟空”首次直接測量到了能譜在1 TeV處的“拐折”及在1.4 TeV處的“尖峰”.從目前數(shù)據(jù)分析來看,產(chǎn)生“奇異”電子信號的來源很可能是暗物質湮滅或衰變.如果進一步證實了這種觀點,人們就可以根據(jù)“悟空”的探測結果獲知暗物質粒子的質量和湮滅率.結合上述信息,下列說法正確的是( )
A.“拐折”處的電子宇宙射線粒子的能量高達1.6×1031 J
B.電子宇宙射線從地球赤道上空垂直射向地面時,在地球磁場的作用下會向西偏轉
C.假設暗物質湮滅虧損的質量為Δm,則湮滅過程中釋放的能量為ΔE=Δmc(c為光在真空中的傳播速度)
D.若暗物質衰變的規(guī)律與普通放射性元素相同
6、,則其半衰期隨溫度的升高而減小
B 解析 “拐折”處的電子宇宙射線粒子的能量高達1.0×1012 eV=1.0×1012×1.6×10-19 J=1.6×10-7 J,選項A錯誤;根據(jù)左手定則,電子宇宙射線從地球赤道上空垂直射向地面時,在地球磁場的作用下會向西偏轉,選項B正確;假設暗物質湮滅虧損的質量為Δm,根據(jù)質能方程,則湮滅過程中釋放的能量為ΔE=Δmc2,選項C錯誤;若暗物質衰變的規(guī)律與普通放射性元素相同,衰變是由原子核內部因素決定的,與外界環(huán)境無關,選項D錯誤.
5.(2019·廣東中山期末)(多選)在光電效應實驗中,兩個實驗小組分別在各自的實驗室,約定用相同頻率的單色光分別照射鋅
7、和銀的表面,結果都能發(fā)生光電效應,如圖甲所示,并記錄相關數(shù)據(jù).對于這兩組實驗,下列判斷正確的是( )
A.飽和光電流一定不同,光電子的最大初動能不同
B.因為材料不同,逸出功不同,所以遏止電壓Uc不同
C.因為光強不確定,所以單位時間內逸出的光電子數(shù)可能相同
D.分別用不同頻率的光照射之后繪制Uc-ν圖象(ν為照射光頻率,圖乙為其中一小組繪制的圖象),圖線的斜率可能不同
BC 解析 雖然光的頻率相同,但是被照射的材料不同,光電子的最大初動能不同,光強不確定,所以單位時間內逸出的光電子數(shù)可能相同,飽和光電流可能相同,故選項A錯誤,C正確;根據(jù)光電效應方程Ekm=hν-W0和eUc=E
8、km可知,照射光頻率相同,材料的逸出功不同,則光電子的最大初動能不同,遏止電壓也不同,故選項B正確;由Uc= -知圖線的斜率等于,故圖線的斜率相同,故選項D錯誤.
6.(2019·山東歷城模擬)(多選)下列四幅圖的有關說法中正確的是( )
A.圖(1)中的人用大錘連續(xù)敲打,小車能在光滑的水平面上持續(xù)向右運動
B.圖(2)中若改用綠光照射,驗電器金屬箔可能不張開
C.圖(3)為氫原子能級示意圖,一群氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當它們自發(fā)地躍遷到較低能級時,能使逸出功為2.21 eV的金屬鉀發(fā)生光電效應的光譜線有4條
D.圖(4)可以得知原子核F的比結合能小于原子核E的比結合
9、能,原子核D和E聚變成原子核F時會有質量虧損,要釋放能量
BC 解析 用錘打車,是人(包括鐵錘)和車系統(tǒng)的內力,系統(tǒng)在水平方向所受的外力之和為零,所以系統(tǒng)的總動量守恒,人和車的初動量為零,根據(jù)動量守恒定律,如果錘頭打下去時錘頭向右運動,車就向左運動,舉起錘頭時錘頭向左運動,車就向右運動,用錘頭連續(xù)敲擊時,車只是左右運動,錘頭不動,車就停下來,故選項A錯誤;紫光燈照射時,金屬板產(chǎn)生光電效應,換用頻率更小的綠光照射,可能不產(chǎn)生光電效應,驗電器金屬箔可能不張開,故選項B正確;一群氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當它們自發(fā)地躍遷到較低能級時,一共能產(chǎn)生6條光譜線,其中n=4到n=3的光子能量不能使鉀發(fā)生光
10、電效應,還有n=3到n=2的光子能量不能使鉀發(fā)生光電效應,其余4種光子能量都大于2.21 eV能使鉀發(fā)生光電效應,故選項C正確;原子核F的平均核子質量小于原子核E的平均核子質量,原子核F的比結合能大于原子核E的比結合能,原子核D和E聚變成原子核F時核子平均質量減小,會有質量虧損,要釋放能量,故選項D錯誤.
7.(2019·浙江諸暨期末)(多選)下列關于原子核原子核說法正確的是( )
A.太陽輻射的能量主要來源于輕核聚變
B.核裂變可能方程為U→Ba+Kr+2n
C.β衰變所釋放的電子是來自原子的內層電子
D.比結合能越大,原子核中核子結合的越牢固,原子核越穩(wěn)定
AD 解析 太陽輻
11、射的能量主要來自太陽內部的輕核聚變反應,選項A正確;結合質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,鈾核裂變的核反應方程可能為U+n→Ba+Kr+3n,選項B錯誤;原子核發(fā)生β衰變中放出的電子是原子核內的中子轉化為質子而釋放的電子,選項C錯誤;比結合能越大,原子核中核子結合的越牢固,原子核越穩(wěn)定,選項D正確.
8.(2019·吉林長春四模)(多選)如圖所示為氫原子的能級示意圖,鋅的逸出功是3.34 eV,下列對氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認識正確的是( )
A.用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板一定不能發(fā)生光電效應現(xiàn)象
B.一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時,能放出
12、3種不同頻率的光
C.一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時,發(fā)出的光照射鋅板,鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為8.75 eV
D.用能量為10.3 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)
BC 解析 從高能級向基態(tài)躍遷最小能量值為10.2 eV>3.34 eV,一定能產(chǎn)生光電效應,選項A錯誤;從n=3向基態(tài)躍遷時,輻射的光子頻率種類為C=3種,選項B正確;從n=3躍遷到n=1輻射光子的能量為ΔE=E3-E1=12.09 eV,照射鋅板最大初動能Ek=(12.09-3.34)eV=8.75 eV,選項C正確;10.3 eV的光子能量不滿足能級差公式,不會使基態(tài)的氫原子躍遷,選項D錯誤.