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1、 專題61 原子與原子核（測） 【滿分：110分時間：90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題，每小題5分，共60分。填入正確選項前的字母。選對1個給2分，選對2個給4分，選對3個給5分。每錯1個扣3分，最低得分為0分。) 1．下列說法正確的是。 A、粒子散射實驗說明原子核內部具有復雜的結構 B、根據波爾理論，氫原子輻射出一個光子后，氫原子電勢能減小，核外電子運動的加速度增大 C、一塊純凈的放射性元素的礦石經過一個半衰期以后它的總質量僅剩下一半 D、經過多次、衰變形成穩(wěn)定的的過程中，有6個中子轉變成質子 E、質子、中子、粒子的質量分別是、、，質子和中子結合成一個粒子，釋放

2、的能量是 【答案】BDE 【解析】 【名師點睛】本題考查的知識點較多，難度不大，需要我們在學習選修課本時要全面掌握，多看多記。2．某種金屬在光的照射下產生光電效應，其遏止電壓與入射光頻率的關系圖象如圖所示．則由圖象可知________。 A.任何頻率的入射光都能產生光電效應 B.該金屬的逸出功等于 C.入射光的頻率發(fā)生變化時，遏止電壓不變 D.若已知電子電量e，就可以求出普朗克常量h E.入射光的頻率為時，產生的光電子的最大初動能為 【答案】BDE 【解析】 【名師點睛】解決本題的關鍵掌握光電效應方程，以及知道遏止電壓與最大初動能之間的關系；根據光電效應方程：和得

3、出遏止電壓Uc與入射光頻率v的關系式，從而進行判斷。 3．下列說法正確的是________。 A、采用物理或化學方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B、查德威克發(fā)現了中子 C、現在的很多手表指針上涂有一種新型發(fā)光材料，白天吸收光子外層電子躍遷到高能軌道，晚上向低能級躍遷放出光子，其發(fā)光的波長一定跟吸收的光的波長完全一致 D、質子和中子結合成新原子核一定有質量虧損，釋放出能量 E、分別用X射線和紫光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應，則用X射線照射時光電子的最大初動能較大 【答案】BDE 【解析】 元素的半衰期是由元素本身決定的與外部環(huán)境無關，故A錯誤； 1932年，查德威克發(fā)

4、現了中子，故B正確；由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子，若發(fā)光材料白天吸收光子外層電子躍遷到的高能軌道，晚上向低能級躍遷放出光子，其發(fā)射光的能量可能與吸收的光的能量相等，也可能小于吸收的光的能量，波長不一定跟吸收的光的波長完全一致．故C錯誤；質子和中子結合成原子核一定有質量虧損，根據質能方程知，有能量放出，故D正確；分別用x射線和紫光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應；由光電效應方程：．則用頻率比較大的X射線照射時光電子的最大初動能較大，故E正確。 【名師點睛】本題考查了近代物理中的基本知識，對于這部分基本知識要注意加強理解和應用．該題中，一大群氫原子在吸收了光子的能量后，可能

5、躍遷至的能級，所以釋放出的光子的種類可能有多種，這是容易被忽略和犯錯誤的地方。 4．下列說法正確的是________。 A．光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動量 B．原子核結合能越大，原子核越穩(wěn)定 C．核泄漏事故污染物CS137能夠產生對人體有害的輻射，其核反應方程式為可以判斷x為電子 D．β射線在云室中穿過會留下清晰的直線徑跡，說明β射線也有波動性 E.一個氫原子處在n=4的能級，當它躍遷到較低能級時，最多可發(fā)出3種頻率的光子 【答案】ACE 【解析】 【名師點睛】該題考查原子物理學中的、包括物理學史在內的多個記憶性的知識點的內容，這一類的情況要多加積累。 5．如

6、圖為氫原子的能級圖，已知可見光的光子的能量范圍為1．62～3．11 eV，鋅板的電子逸出功為3．34 eV，那么對氫原子在能級躍遷的過程中輻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，一定不能產生光電效應現象 B．用能量為11．0 eV的自由電子轟擊，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) C．處于n＝2能級的氫原子能吸收任意頻率的紫外線 D．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離 E．用波長為60 nm的倫琴射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子 【答案】BDE 【解析】 【名師點睛】解決本

7、題的關鍵知道什么是電離，以及能級的躍遷滿足，注意吸收光子是向高能級躍遷，釋放光子是向低能級躍遷，同時掌握吸收或釋放能量要正好等于能級之差。 6．下列的若干敘述中，正確的是________。 A．黑體輻射電磁波的強度按波長分布只與黑體的溫度有關 B．對于同種金屬產生光電效應時，逸出光電子的最大初動能與照射光的頻率成線性關系 C．一塊純凈的放射性元素礦石，經過一個半衰期以后，它的總質量僅剩下一半 D．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子的能量也減小了 E．將核子束縛在原子核內的核力，是不同于萬有引力和電磁力的另一種相互作用 【答案】

8、ABE 【解析】 【名師點睛】考查黑體輻射的規(guī)律，掌握物理史實，知道衰變產生新核，理解光電效應方程，本題考查的知識點較多，難度不大，需要我們在學習選修課本時要全面掌握，多看多記。 7．已知能使某種金屬發(fā)生光電效應的光子的最小頻率為ν0。一群氫原子處于量子數n＝4的激發(fā)態(tài)，這些氫原子能夠自發(fā)地躍遷到較低的能量狀態(tài)，并向外輻射多種頻率的光，且氫原子從量子數n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到量子數n＝2的能量狀態(tài)時向外輻射頻率為ν0的光子。下列說法正確的是________。 A．這些氫原子向外輻射的光子頻率有6種 B．當照射光的頻率ν 大于ν0 時，若ν 增大，則逸出功增大 C．當用頻率為2ν0 的單

9、色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能為hν0 D．當照射光的頻率ν 大于ν0 時，若光強增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍 E．這些氫原子向外輻射的所有頻率的光子中，只有一種不能使這種金屬發(fā)生光電效應 【答案】ACE 【解析】 根據=6知，這些氫原子向外輻射的光子頻率有6種，故A正確．金屬的逸出功與入射光的頻率無關，由金屬本身性質決定，故B錯誤．某種金屬發(fā)生光電效應的光子的最小頻率為ν0．則逸出功為hv0，根據光電效應方程得，用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能Ekm=h?2v0-hv0=hv0，故C正確．光電子的最大初動能與光強無關，故D錯誤

10、．從量子數n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到量子數n=2的能量狀態(tài)時向外輻射頻率為ν0的光子，可知只有n=4到n=3輻射的光子頻率小于v0，即只有一種不能使這種金屬發(fā)生光電效應，故E正確．故選ACE. 【名師點睛】解答此題，根據數學組合知識得出輻射光子頻率的種類；金屬逸出功與入射光的頻率無關，根據光電效應得出光電子的最大初動能，結合能級躍遷時光子能量的大小關系判斷發(fā)生光電效應的光子種數。 8．下列說法中正確的是________。 A．有10個半衰期為T的某種原子，在T時間后一定還剩余5個 B．（釷）核衰變?yōu)椋ㄧh）核時，衰變前Th核靜止質量大于衰變后Pa核與粒子靜止的總質量 C．衰變中產生的射線實

11、際上來源于原子核 D．分別用少量的紫光和較高強度綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應，則用強綠光照射時光電子的最大初動能較大 E．根據玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，氫原子的電勢能減小，核外電子的運動動能增大 【答案】BCE 【解析】 【名師點睛】該題考查到的選修的內容考查的知識點很廣但不深，把課標上要求識記和理解的知識點記牢．本題的關鍵理解半衰期的含義以及影響半衰期的因素，注意其是統(tǒng)計規(guī)律，基礎問題. 9．下列說法正確的是　　　　。 A.用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，減弱光的強度，則逸出的光電子數減少，光電子的最大初動能不變 B．不僅光子具

12、有波粒二像性，一切運動的微粒都具有波粒二像性 C．如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的德布羅意波長相等，則它們的動能也相等 D．在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會到達的地方 E．是核裂變反應 【答案】ABE 【解析】 用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，減弱光的強度，則逸出的光電子數減少，光電子的最大初動能不變，因為光電子的最大初動能只與光的頻率有關，A正確；不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性，B正確；如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的德布羅意波相等，則它們的動量也相等，但動能不相等，C錯誤；在光的干涉中，暗條紋的地方是光子到達概

13、率小的地方，不是光子不會到達的地方，D錯誤；原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程，稱為核反應，而質量大的原子核被中子轟擊分裂成質量更小的原子核稱為核裂變，故是核裂變反應，E正確．故選：ABE。 【名師點睛】本題考查光電效應方程，德布羅意波，光的干涉和核反應等基礎內容，涉及知識點較多，要深刻理解每一個概念才不會出錯；德布羅意波長為，p是動量，h是普朗克常量，判斷電子和中子的動能是否相等；波粒二象性說明一切運動的微粒都具有這個性質；從干的干涉條紋中能知道暗條紋指的是光子到達概率小的地方；根據衰變、核裂變、核聚變的區(qū)別，判斷E中什么反應． 10．天然放射物質的放射線包含三種成份，下面的說法

14、中正確的是________。 A．一張厚的黑紙可以擋住α射線，但不能擋住β射線和γ射線 B．某原子核在放出γ粒子后會變成另一種元素的原子核 C．三種射線中對氣體電離作用最強的是α射線 D．β粒子是電子，但不是原來繞核旋轉的核外電子 E、β粒子是電子，它就是原來繞核旋轉的核外電子 【答案】ACD 【解析】 【名師點睛】本題考查了有關衰變中三種射線的性質，關鍵是了解α、β、γ三種射線的性質以及產生過程；對于類似基礎知識，注意加強記憶，平時注意積累。 11．下列說法正確的是________。 A．盧瑟福通過粒子散射實驗證實了原子內部有一個體積很小的原子核 B．鈾核（）衰變?yōu)殂U核

15、（）的過程中，要經過6次衰變和8次衰變 C．按照愛因斯坦的理論，在光電效應中，金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hv，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現為逸出后電子的初動能Ek D．玻爾的原子理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了所有原子光譜的實驗規(guī)律。 E．鈾核（）衰變成離子和另一原子核，衰變產物的結合能之和一定大于鈾核的結合能 【答案】ACE 【解析】 盧瑟福通過粒子散射實驗證實了原子內部有一個體積很小的原子核，選項A正確；由質量數守恒和電荷數守恒知鈾核（）衰變?yōu)殂U核（）的過程中，238=206+84，要經過8次α衰變，92=

16、82+82-61，6次β衰變，B錯誤；按照愛因斯坦的理論，在光電效應中，金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hv，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現為逸出后電子的初動能Ek，選項C正確；玻爾的原子理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，但是不能解釋其它原子發(fā)光問題，選項D錯誤；鈾核（）衰變成α粒子和另一原子核，根據愛因斯坦質能方程知，有質量虧損，釋放能量，則衰變產物的結合能之和一定大于鈾核的結合能．故E正確；故選ACE. 【名師點睛】本題考查了衰變的實質、粒子散射實驗、愛因斯坦質能方程等基礎知識點，關鍵要熟悉教材，牢記這

17、些基礎知識點。 12．下列說法正確的是________。 A.如果用紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應,改用綠光照射這種金屬不一定發(fā)生光電效應 B.由玻爾理論可知,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要釋放一定頻率的光子,同時電子的動能減小,電勢能增大 C.α粒子散射實驗中少數α粒子發(fā)生了較大偏轉,這是盧瑟福猜想原子核式結構模型的主要依據之一 D.原子核的比結合能大小可反映原子核的穩(wěn)定程度,該值隨質量數的增加而增大 E.放射性元素衰變的快慢是由原子核內部自身因素決定的,與外界的物理條件和所處的化學狀態(tài)無關 【答案】ACE 【解析】 【名師點睛】本題考查光電效應、α粒子散射實

18、驗、能級的躍遷、衰變、半衰期等基礎知識點，比較簡單，關鍵熟悉教材，牢記這些基礎知識點，并強化訓練； 二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分） 13．（10分）氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷．它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質之一．其衰變方程是Rn→4Po+He ．已知Rn的半衰期約為3.8天，則約經過天，16g的Rn衰變后還剩1g． 【答案】He，15.2 【解析】 根據電荷數守恒、質量數守恒，知未知粒子的電荷數為2，質量數為4，該粒子為He， 根據m=知，m=1g，m0=16g，則衰變的

19、次數為4，則衰變的天數n=3.84=15.2天． 【名師點睛】根據電荷數守恒、質量數守恒確定衰敗的產物．經過一個半衰期有半數發(fā)生衰變，根據m=確定衰變的次數，從而確定經歷的天數． 14．（10分）某些建筑材料可產生放射性氣體——氡，氡可以發(fā)生α或β衰變。原來靜止的氡核（Rn）發(fā)生一次α衰變生成新核釙（Po）。取氡核的質量mRn＝222．0176 u，釙核的質量mPo＝218．0090 u，α粒子的質量mα＝4．0026 u，已知1u相當于931．5MeV。 （1）寫出衰變的核反應方程 （2）該衰變反應中釋放出的核能（保留兩位有效數字） 【答案】（1）（2）5．6 MeV 【名師

20、點睛】解決本題的關鍵知道衰變的過程中電荷數守恒、質量數守恒，以及掌握能量守恒定律、愛因斯坦質能方程。 15．（15分）用速度大小為 v 的中子轟擊靜止的鋰核，發(fā)生核反應后生成氚核和粒子，生成的氚核速度方向與中子的速度方向相反，氚核與粒子的速度之比為 7∶8，中子的質量為 m，質子的質量可近似看作 m，光速為c （i）寫出核反應方程； （ii）求氚核和a 粒子的速度大?。? （iii）若核反應過程中放出的核能全部轉化為粒子和氚核的動能，求出質量虧損． 【答案】（i） （ii）， （iii） 【解析】 （i）根據質量數守恒與電荷數守恒，則有核反應方程為： （ii）由動量守恒定律得

21、： 由題意得： 解得：，。 （iii）氚核和α粒子的動能之和為： 釋放的核能為 由愛因斯坦質能方程得，質量虧損為。 【名師點睛】核反應中遵守兩大基本規(guī)律：能量守恒定律和動量守恒定律．注意動量守恒定律的矢量性，要明確是如何轉化的。 16．（15分）用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核（），發(fā)生核反應后生成氚核和粒子。生成的氚核速度方向與中子的速度方向相反，氚核與粒子的速率之比為7:8，質子和中子的質量均為m，光速為c （1）寫出核反應方程； （2）求氚核和α粒子的速度大小； （3）若核反應過程中放出的核能全部轉化為粒子和氚核的動能，求出質量虧損。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【名師點睛】核反應中遵守兩大基本規(guī)律：能量守恒定律和動量守恒定律．注意動量守恒定律的矢量性，要明確是如何轉化的． - 11 -