1、 专题十七 原子物理学专项训练卷二分钟一、选择题(上海,分)某种元素具有多种同位素,反映这些同位素的质量数 A 与中子数N 关系的是图()(四川理综,分)如 图 为 氢 原 子 能 级 示 意 图 的 一 部分,则氢原子()A从n能级跃迁到n能级比从n能级跃迁到n能级辐射出电磁波的波长长B从n能级跃迁到n能级比从n能级跃迁到n能级辐射出电磁波的速度大C处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是一样的D从高能级向低能级跃迁时,氢原子核一定向外放出能量(天津理综,分)下列说法正确的是()A采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C从高空
2、对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量(重庆理综,分)以下是物理学史上个著名的核反应方程xLiy yNxO yBezCx、y 和z 是种不同的粒子,其中z是()A粒子B质子C中子D电子(上海,分)在存放放射性元素时,若把放射性元素置于大量水中;密封于铅盒中;与 轻 核 元 素 结 合 成 化合物则()A措施可减缓放射性元素衰变B措施可减缓放射性元素衰变C措施可减缓放射性元素衰变D上述措施均无法减缓放射性元素衰变(上海,分)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知()A来自于原子核外的电子B的电离作用最强,是一种
3、电磁波C的电离作用较强,是一种电磁波D的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子(全国大纲,分)已知氢原子的基态能量为 E,激发态能量EnEn,其中n,用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()AhcEBhcEChcEDhcE(浙江理综,分)在天然放射中,下列说法正确的是()A射线是有氦原子核衰变产生B射线是由原子核外电子电离产生C射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D通过化学反应不能改变物质的放射性(重庆理综,分)核 电 站 核 泄 漏 的 污 染 物 中 含 有 碘和铯碘 的 半 衰 期 约 为 天,会 释 放 射 线;铯是铯的同位素,半衰期约为 年,
4、发生衰变时会辐射射线下列说法正确的是()A碘释放的射线由氦核组成B铯衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量C与铯相比,碘衰变更慢D铯和铯含有相同的质子数(四川理综,分)氢原子从能级 m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为,从能级n 跃迁到能 级k 时 吸 收 紫 光的频率为,已知普朗克常量为h,若氢原子从能级k 跃迁到能级m,则()A吸收光子的能量为hhB辐射光子的能量为hhC吸收光子的能量为hhD辐射光子的能量为hh(重庆理综,分)氢原子部分能级的示意图如图所示,不同色光的光子能量如下所示:色光光子能量范围(eV)红橙黄绿蓝靛紫处于某激发态的氢原子,发射的光的 谱 线 在 可 见 光 范 围
5、 内仅有条,其颜色分别为()A红、蓝、靛B黄、绿C红、紫D蓝、靛、紫(广东理综,分)关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有()AUThHe是衰变BNHeOH 是衰变CHHHen是轻核聚变DSeKr e是重核裂变(浙江理综,分)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、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(上海,分)卢瑟福提出了原子的核式结构模型,这一
6、模型建立的基础是()A粒子的散射实验B对阴极射线的研究C天然放射性现象的发现 D质子的发现(上 海,分)现 已 建 成 的 核 电 站 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能量C重核裂变放出的能量D化学反应放出的能量二、非选择题(全国新课标(),分)氘核和氚核可发生热核聚变而释 放 巨 大 的 能 量,该 反 应 方 程 为:HHHex,式中x 是某种粒子,已知:H、H、H 和粒子x 的质量分别为u、u、u 和 u;u MeV/c,c是真空中的光速由上述反应方程和数据可知,粒 子 x 是 ,该 反 应 释 放 出 的 能 量 为 MeV(结果保留位有
7、效数字)(海南,分)()产生光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能 Ek,下列说法正确 的 是 (填 入 正 确 选 项 前 的 字 母选对个给分,选对个给分,选对个给分;每选错个扣分,最低得分为分)A对于同种金属,Ek 与照射光的强度无关B对于同种金属,Ek 与照射光的波长成反比C对于同种金属,Ek 与光照射的时间成正比D对于同种金属,Ek 与照射光的频率成线性关系E对于不同种金属,若照射光频率不变,Ek 与金属的逸出功成线性关系()一静止的U 核 经 衰 变 成 为Th核,释 放 出 的 总 动能为MeV问此衰变后Th核的动能为多少 MeV(保留位有效数字)?,分)()如图所示是某原子的能
8、级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光在 下 列 该 原 子 光 谱 的 各 选 项 中,谱 线从左向右的波长依次增大,则正确的是 ()一个中子与某原子核发生核反应,生 成 一 个 氘 核,其 核反应方程式为 该反应放出的能量为 Q,则 氘核的比结合能为 ()A、B 两种光子的能量之比为,它们都能使某种金属发生光电效 应,且 所 产 生 的 光 电 子 最 大 初 动 能 分 别 为EA、EB求 A、B 两 种 光 子 的 动 量 之 比 和 该 金 属 的 逸出功(上海,分)Co发生一次衰变后变为 Ni,其衰变方程为 ;在该衰变过程中还发出频率为、的两个光子,其总能量为 (全国新课标
9、(),分)在光电效应试验中,某金属的截止频率相应的波长为,该金属的逸出功为 若用波 长 为()单 色 光 做 实 验,则 其 截 止 电 压 为 已知电子的电荷量,真空中的光速和布朗克常量分别为e,c和h(山东理综(),分)碘 核不稳定,会发生 衰变,其半衰变期为天碘核的衰变方程:I (衰变后的元素用 X表示)经过 天有的碘核发生了衰变(江苏C,分)()下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射规律的是()()按照玻尔原子理论,氢原子中的电子 离 原 子 核 越 远,氢原子的能量 (填“越大”或“越小”)已知氢原子的基态能量为E(E),电子质量为m,基态氢原子中的电子吸收一频
10、率为的光子被电离后,电子速度大小为 (普朗克常量为h)()有些核反应过程是吸收能量的例如在 XNOH 中,核 反 应 吸 收 的 能 量 Q(m mH)(mX mN)c,在该 核 反 应 中,X 表 示 什 么 粒 子?X 粒 子 以 动能EK 轰击静止的N,若EKQ,则该核反应能否发生?请简要说明理由(江苏(C),分)()研究光电效应的电路如图所示用频 率 相 同、强 度 不 同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极 K),钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收,在电路中形成光电流下列光电流I与A、K 之间的电压UAK 的关系图象中,正确的是 ()钠金属中的电子吸收光子的能量,从 金 属 表 面
11、 逸 出,这就是光电子,光电 子 从 金 属 表 面 逸 出 的 过 程 中,其 动 量的大小 (填“增大”“减小”或“不变”),原因是()已 知 氢 原 子 处 在 第 一、第 二 激 发 态 的 能 级 分 别 为eV和 eV,金 属 钠 的 截 止 频 率 为 Hz,普朗克常量hJs请通过计算判断,氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板,能否发生光电效应(海南,分)()能量为E 的光子照射基态氢原子,刚好可使该原子中的电子成为自 由 电 子这 一 能 E 称 为 氢 的 电 离 能现用一频率为的光子从基态氢原子中击出了一电子,该电子在远离核以后速度的大小为 (用光子
12、频率、电子质 量 m、氢 原 子 的 电 离 能 E 和 普 朗 克 常 量 h表示)()在核反应堆中,常用减速剂使快中子减速假设减速剂的原子核质量是中子的k倍中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰设每次碰撞前原子核可认为是静止的,求 N 次碰撞后中子速率与原速率之比专项训练卷二B 命题立意:本题考查原了核的组成、同位素的概念难度较小解析:同位素的电荷数n相同,但质量数 A 不同,即 ANn,其 中 n 为 不 变 的 常 数,所 以,它 们 是 线 性 关 系,选 项 B正确A 命题立意:本题考查了玻尔的原子跃迁理论难度中等解析:氢原子能级跃迁时,能级差越小,辐射出电磁波的频率越小,波长越
13、大,选项 A 正确;频率越大,折射率越大,在同种介质中的传播速度越小,选项 B错误;按照量子化理论,氢原子半径(轨道)也是量子化的,处于不同能级 时,核 外 电 子 在各处出现的概率是不一样的,选项 C 错误;从高能级向低能级跃迁时,氢原子核不会向外放出能量,选项 D 错误B 命题立意:本题考查了半衰期、玻尔理论、光的衍射及结合能等概念难度较小解析:放射性元素的半衰期是统计规律,由 核 内 部 自 身 因 素决定的,跟原子所处的化学状态和外部 条 件 没 有 关 系,选 项A 错误;氢原 子 从 激 发 态 跃 迁 到 基 态 时,能 级 降 低,放 出 光子,选项 B正确;遥 感 摄 影 是
14、 利 用 红 外 线 热 效 应,选 项 C 错误;原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量,选项 D 错误题眼:本题是对基本知识和基本概念的 考 查,需 要 同 学 们 熟悉教材内容,重视对这些知识的理解及应用C 命题立意:本题以核反应方程为载体考查了核反应中质量数守恒和 电 荷 守 恒,属 于 考 纲 识 记、理 解 应 用 层 次难 度中等解析:根据电荷数和质量数守恒可知,选项 C正确D 解析:放射性元素衰变快慢取决于核内部结构,题中措施均对原子核没有改变,无法减缓放射性元素衰变D 解析:射线电离 作 用 最 强,贯 穿 能 力 最 弱,是 高 速 氦 核流;射线电离作用较弱,
15、贯穿能力较强,是来自原子核内的高速电子 流;射 线 是 电 离 作 用 最 弱,贯 穿 能 力 最 强 的 光子流C 解析:本题考查能级跃迁能使氢原子从第一激发态电离的光子的能量大于等于电离状态和第一激发态两 个 能 级 之间的能量差,已知电离状态能量为零,第一激发态n能量为EE E 则所需光子能量最小为hvEE,因为hvhc,所以对应光子的最大波长为hcE D 解析:射线是放射性元素的原子核衰变时产生的,是高速氦核流,所以 A 错;射线是由原子核内产生,所以 B错;射线是由原子核跃迁产生,所以 C 错;物质的放射性由原子核内部 结 构 决 定,稳 定 性 很 高,化 学 反 应 不 能 改
16、变,所 以D 对D 解析:射线是高速电子流,射线才是由氦核组成,A 错误;光子在所有电磁波中频率最高,能量最大,B错误;半衰期越小衰变越快,应该是碘衰变更快,C 错误;铯和铯是同位素,质子数相同中子数不同,D 正确D 解析:因为紫光频率大于红光频率,且光子能量 Eh,所以紫光能量大于红光能量则 m、n、k能级示意图如下图,若氢原子从能级k跃迁到能级m,则辐射光子的能量为hhA 解析:主要考查原子跃迁条件根据hEm En,可知A 选项正确A、C 解析:B选项的核反应方程是卢瑟福发现质子的核反应方程,是人工转变,不是衰变,所以选项 B错误选项 D核反应方程是衰变,不是裂变,D 也错误,答案选 A、
17、CB 解析:光电管加正向电压情况:P 右移时,参与导电的光电子数增加;P 移到某一位置时,所有逸出的光电子都刚参与导电,光 电 流 恰 达 最 大 值;P 再 右 移 时,光 电 流 不 能 再增大光电管加反向电压情况:P 右移时,参与导电的光电子数减少;P 移到某一位置时,所有逸出的光电子都刚不参与了导电,光电流恰为零,此时 光 电 管 两 端 加 的 电 压 为 截 止 电 压,对应的光的 频 率 为 截 止 频 率;P 再 右 移 时,光 电 流 始 终 为零eU截 mvmhW,入 射 光 频 率 越 高,对 应 的 截 止电压U截 越大从图象中看出,丙光对应的截止电压U截 最大,所以丙
18、光的频率最 高,丙 光 的 波 长 最 短,丙 光 对 应 的 光电子最大初动能也最大选项 B正确A 解析:卢瑟福根据粒子的散射实验结果,提出了原子的核式结构模型:原子核聚集了原子的 全 部 正 电 荷 和 几 乎全部质量,电子在核外绕核运转本题考查原子的核式结构的建立C 解析:本题考查原子核反应目前核电站的能量主要来自于铀核裂变所放出的能量n(或中子)命题立意:本题考查的是核反应方程的书写、质能方程的应用、主要考查考生的理解能力和应用能力难度较小()A、D、E命题立意:本题考查了光电效应的本质难度较小()MeV命题立意:本题考查了核反应方程式及动量守恒,同时考查了能量守恒难度中等解析:()由
19、爱因斯坦光 电 效 应 方 程 EkhW 可 知,Ek与入射光的强度无关,选项 A 正确;Ek 与入射光 的 频 率v成线性关系,与波长不是成反比 的 关 系,选 项 B 错 误、D 正确;由于电子一次性吸收光子的全部能量,Ek 与入射光时间无关,选项 C错误;对于不同金属,若照射光的频率不变,由光电效应方程可知,Ek 与金属的逸出功成线性关系,选项 E正确()据题意知,此衰变的衰变方程为UThHe根据动量守恒定律得mvmThvn式中,m 和 mTn分别为 粒子和 Th核的质量,vm 和vn 分别为粒子和 Th核的速度的大小由题设条件知mv mThvThEkmmTh 式中EkMeV 是粒子与
20、Th核的总动能由式得mThvThmmmThEk代入数据得,衰变后 Th核的动能mThvThMeV题眼:掌握 光 电 子 的 初 动 能 Ek hW 是 解 决 本 题 的关键()C命题立意:本题考查玻尔的能级跃迁问题,意在考查考生的分析问题、解决问题的能力难度较小()nHH Q命题立意:本题考查核反应方程式的书 写 以 及 比 结 合 能 的计算,意在考查考生的理解能力难度较小()EAEB命题立意:本题考查受因斯坦光电效应 方 程 的 应 用 以 及 光子能量、动量的计算,意在考查考生推理能力和分析综合能力难度较小解析:()原子跃迁时发出光的波长满足h c Em En,a光的能量最大,波长最小
21、,b 光的能量最小,波长最大,选项C正确()核反应方程式遵循电荷数守恒,质量数守恒;比结合能等于结合能与核子数之比()光子能量h,动量ph,且vc得pc,则pApBA 照 射 时,光 电 子 的 最 大 初 动 能 EA A W同 理,EBBW解得 WEAEBCoNie h()命题立意:本题考查衰变规律、衰变方程的书写和光子的能量公式难度较小解析:一次衰变是原子核放出一个粒子,根据电荷数和质量数守恒写出衰变方程;一个光子能量Ehhc hce或hce()解析:截止频率,逸出功 W hhc;根据爱 因 斯 坦 光 电 效 应 方 程 EK hW hc hc hc,UeEK,遏止电压等于hce Xe
22、()A()越大(hE)m()He 不能实现 因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求()C()减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)()氢 原 子 放 出 的 光 子 能 量 EEE,代 入 数 据 得 EeV,金 属 钠 的 逸 出 功 W h,代 入 数 据 得 W eV,因为EW,所以不能发生光电效应()(hE)m()设中子和作减速剂的物质的原子核 A 的质量分别为mn和mA,碰撞后速度分别为vn和vA,碰撞前后的总动量和总能量守恒,有mnvnmnvnmAvAmnvn mnvn mAvA式中vn 为碰撞前中子速度,由题设mAkmn由式得,经次碰撞后中子速率与原速率之比为|vn|vn|kk经 N 次碰撞后,中子速率与原速率之比为kk()N
