第十二章 波粒二象性 原子结构与原子核

1、第十二章 波粒二象性 原子结构与原子核第一单元 波粒二象性第1课时 光电效应要点一 光电效应 即学即用1.某金属在一黄光照射下,正好有电子逸出,下述说法中,哪种是正确的（ ）A.增大光强,而不改变光的频率,光电子的最大初动能将不变B.用一束更大强度的红光代替黄光,仍能发生光电效应C.用强度相同的紫光代替黄光,光电流强度将不变D.用强度较弱的紫光代替黄光,有可能不发生光电效应答案 A要点二 光子说 即学即用2.一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞,碰撞之后电子向某一方向运动,而光子沿着另一方向散射出去.则这个散射光子跟原来入射时相比（ ）A.散射光子的能量减小B.光子的能量

2、增加,频率也增加C.速度减小D.波长减小答案 A题型1 对光电效应规律的理解【例1】关于光电效应,下列说法正确的是（ ）A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.光电子的动能越大,光电子形成的电流强度就越大C.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于这个波长,才能产生光电效应答案 D题型2 光电效应方程的应用【例2】如图所示,一光电管的阴极用极限波长为0的钠制成.用波长为的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U,光电流的饱和值为I.（1）求每秒由K极发射的电子数.（2）求电子到达A极时

3、的最大动能.（普朗克常量为h,电子的电荷量为e）?答案 （1）题型3 “光子说”的应用【例3】根据量子理论,光子的能量E和动量p之间的关系式为E=pc,其中c表示光速,由于光子有动量,照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强,这就是“光压”,用I表示.（1）一台二氧化碳气体激光器发出的激光,功率为P0,射出光束的横截面积为S,当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时,激光对物体表面的压力F=2p·N,其中p表示光子的动量,N表示单位时间内激光器射出的光子数,试用P0和S表示该束激光对物体产生的光压I.（2）有人设想在宇宙探测中用光作为动力推动探测器加速,探测器上安装有

4、面积极大、反射率极高的薄膜,并让它正对太阳,已知太阳光照射薄膜对每1 m2面积上的辐射功率为1.35 kW,探测器和薄膜的总质量为M=100 kg,薄膜面积为4×104 m2,求此时探测器的加速度大小（不考虑万有引力等其他的力）?答案 （1）I= （2）3.6×10-3 m/s2题型4 光电结合问题【例4】波长为=0.17m的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子,光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中,做最大半径为r的匀速圆周运动时,已知r·B=5.6×10-6 T·m,光电子质量m=9.1×10-31 kg,电荷量e=1.6×

5、10-19 C.求:（1）光电子的最大动能.（2）金属筒的逸出功.答案 （1）4.41×10-19 J （2）7.3×10-19J1.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连,用弧光灯照射锌板时,静电计的指针张开一个角度,如图所示,这时（ ）A.锌板带正电,指针带负电B.锌板带正电,指针带正电C.锌板带负电,指针带正电D.锌板带负电,指针带负电答案 B2.频率为的光照射某金属材料时,产生光电子的最大初动能为Ekm.若改用频率为2的光照射同一种金属材料,则所产生光电子的最大初动能为（h为普朗克常量）（ ）A.2EkmB.Ekm+hC.Ekm-hD.Ekm+

6、2h答案 B3.（2009·济宁模拟）人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律?已知锌的逸出功为3.34 eV,用某单色紫外线照射锌板时,逸出光电子的最大速度为106 m/s,求该紫外线的波长.（电子质量me=9.11×10-31 kg,普朗克常量h=6.64×10-34 J·s,1 eV=1.60×10-19 J）答案 2.01×10-7 m4.科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆板来加速星际飞船.“神舟”五号载人飞船在轨道上运行期间,成功实施了飞船上太阳帆板的展开试验.设

7、该飞船所在地每秒每单位面积（m2）接收的光子数为n,光子平均波长为,太阳帆板面积为S,反射率为100%,光子动量p=.设太阳光垂直射到太阳帆板上,飞船的总质量为m,求飞船加速度的表达式.若太阳帆板是黑色的,飞船加速度又为多少？答案 第2课时 光的波粒二象性 物质波要点一 光的波粒二象性 即学即用1.物理学家做了一个有趣的实验:在光屏处放上照相用的底片.若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片只能出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果有下列认识,其中正确的是（ ）A.曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不

8、规则的点子,表现出光的波动性B.单个光子通过双缝后的落点可以预测C.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方答案 D要点二 物质波 即学即用2.下列关于德布罗意波的认识,正确的解释是（ ）A.任何一个物体都有一种波和它对应,这就是物质波B.X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C.电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D.以上说法均不正确答案 C题型1 光的波粒二象性与物质波的应用【例1】关于物质的波粒二象性,下列说法中正确的是（ ）A.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒也具有波粒二象性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

9、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.实物的运动有特定轨道,所以实物不具有波粒二象性答案 ABC题型2 德布罗意波长公式=h/p的应用【例2】金属晶体中晶格大小的数量级是10-10 m.电子经加速电场加速,形成一电子束,电子束照射该金属晶体时,获得明显的衍射图样.问这个加速电场的电压约为多少?答案 1.5×102 V题型3 实验探究【例3】在实验室做了一个这样的光学实验,即在一个密闭的暗箱里依次放上小灯泡（紧靠暗箱的左内壁）、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、感光胶片（紧靠暗箱的右内壁）,整个装置如图所示,小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃

10、后变得十分微弱,经过三个月的曝光,在感光胶片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹.对感光胶片进行了光能量测量,得出每秒到达感光胶片的光能量是5×10-13 J.假如起作用的光波波长约为500 nm,且当时实验测得暗箱的长度为1.2 m,若光子依次通过狭缝,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.求：（1）每秒钟到达感光胶片的光子数目是多少？（2）光束中相邻两光子到达感光胶片相隔的时间和相邻两光子之间的平均距离分别为多大？（3）根据第（2）问的计算结果,能否找到支持光是概率波的证据？请简要说明理由.答案 （1）1.25×106个 （2）8×

11、10-7 s 2.4×102 m（3）两光子间距2.4×102 m,而小灯泡到感光胶片之间的距离只有1.2 m,所以装置里一般不可能有两个光子同时、同向在运动.因此,衍射图样的出现是许多光子各自独立行为积累的结果,支持了光波是概率波的观点.1.用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明（ ）A.光只有粒子性没有波动性B.光只有波动性没有粒子性C.少量光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性D.少量光子的运动显示粒子性,大量光子的运动显示波动性答案 D2.为

12、了观察晶体的原子排列,可以采用下列方法:（1）用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像直接观察;（2）利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样,进而分析出晶体的原子排列.则下列分析中正确的是（ ）A.电子显微镜的分辨率比光学显微镜的分辨率高很多的原因是:电子的物质波波长比可见光的波长小的多,不容易发生衍射B.电子显微镜的分辨率比光学显微镜的分辨率高很多的原因是:电子的物质波波长比可见光的波长大的多,容易发生衍射C.要获得晶体的X衍射图样,所用X射线的波长一定要远小于晶体中原子的尺寸D.要获得晶体的X衍射图样,所用X射线的波长可以和晶体中原子的尺寸相当答案 AD3.根据德布罗意的物质波理论可以证明:

13、一个静止的自由电子如果完全吸收一个光子会发生下列情况:设光子的频率为,则=h,p=,被电子吸收后有=mev,h=A.因为在微观世界动量守恒定律不适用,上述论证错误,所以电子有可能完全吸收一个光子B.因为在微观世界能量守恒定律不适用,上述论证错误,所以电子有可能完全吸收一个光子C.动量守恒定律和能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律,所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个光子D.若光子与一个静止的自由电子发生作用,则光子被电子散射后频率会减小答案 CD定为,其中n>1.已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e,电子的初速度不计,则显微镜工作时电子的加速电压应为多少?答案 1.如图所示,使用强

14、度相同的连续光谱中的红光到紫光按顺序照射光电管的阴极,电流表均有示数.在螺线管外悬套一金属线圈,理论上在线圈中能产生感应电流的是（ ）A.用紫光照射时B.用红光照射时C.改变照射光颜色的过程中D.均没有感应电流答案 C2.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0,则（ ）A.当用频率为20的单色光照射该金属时,一定能产生光电子B.当用频率为20的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为h0C.当照射光的频率大于0时,若增大,则逸出功增大D.当照射光的频率大于0时,若增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍答案 AB3.A、B是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,A的质量等于B的质量,A的轨

15、道半径大于B的轨道半径,设A、B的德布罗意波长分别为A和B,则下列判断正确的是（ ）A.A=BB.A>BC.A<BD.条件不足,无法比较A和B的大小答案 B4.如图所示,S是一个粒子源,可以不断产生某种粒子,MN是在其正前方安装的只有两条狭缝的挡板,PQ是荧光屏,粒子穿过狭缝S1、S2后打在荧光屏PQ上可使荧光屏发光.如果实验时间较长,可以在荧光屏上看到 （ ）A.只有两条亮条纹B.有多条明暗相间的条纹C.没有亮纹D.只有一条亮纹答案 B5.下面列举的是人类对自然界认识的一些事件：牛顿提出光的微粒说和惠更斯提出光的波动说光的干涉、衍射现象证明波动说是正确的光电效应现象的发现为爱因斯

16、坦的光子说诞生奠定了基础光波的传播问题是麦克斯韦电磁说诞生的基础一切微观粒子都具有波粒二象性光具有波粒二象性微观世界波粒二象性的统一,使人们认识到光的波动性实际上是光子运动规律的概率波按照人类认识的发展进程正确的字母排列顺序是（ ）A.B.C.D.答案 A6.（2009·武昌模拟）研究光电效应规律的实验装置如图所示,用频率为的光照射光电管阴极K时,有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压,光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动.光电流i由图中电流计G测出,反向电压U由电压表V测出.当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数称为反向截止电压U0,在下列表示光电效应实验规律的图象中,

17、错误的是（ ）答案 B7.下列说法中正确的是（ ）A.光的波粒二象性学说就是由牛顿的微粒说与惠更斯的波动说合并而成的B.光的波粒二象性学说并没有否定光的电磁说,在光子能量公式=h中,频率显示出波的特征,显示出粒子的特征C.德布罗意的物质波理论纯粹是他基于自然科学中的对称思想而提出的,并没有得到实验的证实D.只有微观粒子才有波动性,宏观物体是没有波动性的答案 B8.在中子衍射技术中,常利用热中子研究晶体的结构,因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近,已知中子质量m=1.67×10-27 kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,可以估算德布罗意波长等于1

18、.82×10-10m的热中子动能的数量级为（ ）A.10-17 JB.10-19 JC.10-31 JD.10-21 J答案 D9.一个频率为的光子的德布罗意波长为=,能量为,则光速可表示为（ ）A.B.pC.D.答案 C10.利用金属晶格（大小约10-10m）作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速,然后让电子束射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为零,加速电压为U,普朗克常量为h,则下述说法中正确的是（ ）A.该实验说明了电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗意波的波长为=C.加速电压U越大,电子的衍射现象越明显D.若用具有相

19、同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显答案 AB11.（2009·鞍山质检）德布罗意认为,任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,波长是=,式中p是运动物体的动量,h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm,若将电子加速,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4倍.求:（1）电子的动量大小.（2）试推导加速电压跟德布罗意波长的关系,并计算加速电压的大小.电子质量m=9.1×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,加速电压的计算结果取一位有效数字.答案 （1）1.5×

20、10-23 kg·m/s （2）U= 8×102 V12.光具有波粒二象性,光子的能量E=h,其中频率表示波的特性,在爱因斯坦提出光子说之后,法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系：p=.若某激光管以PW=60 W的功率发射波长为=663 nm的光波,试根据上述理论计算：（1）该管在1 s内发射出多少个光子？（2）若光束全部被某黑体表面吸收,那么该黑体表面所受到光速对它的作用力F为多大？答案 （1）2×1020 个 （2）2×10-7 N13.氢原子从-3.4 eV的能级跃迁到-0.85 eV的能级时,是发射还是吸收光子?这种光子的波长是多

21、少（计算结果取一位有效数字）?图中光电管用金属材料铯制成,电路中定值电阻R0=0.75,电源电动势E=1.5 V,内阻r=0.25,图中电路在D点交叉,但不相连.R为滑动变阻器,O是滑动变阻器的中间触头,位于滑动变阻器的正中央,P为滑动触头.从滑动变阻器的两端点a、b可测得其总阻值为14.当用上述氢原子两能级间跃迁而产生的光照射图中的光电管,欲使电流计G中电流为零,滑动变阻器aP间阻值应为多大?已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,金属铯的逸出功为1.9 eV.答案 吸收 5×10-7 m 0.5第二单元 原子结构之谜第3课时 原子的核式结构模型要点一

22、电子的发现 即学即用形成一细束电子流,以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域,若两极板C、D间无电压,电子将打在荧光屏上的O点,若在两极板间施加电压U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点;若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,则电子在荧光屏上产生的光点又回到O.已知极板的长度l=5.00 cm.C、D间的距离d=1.50 cm,极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L=12.50 cm,U=200 V,B=6.3×10-4 T.P点到O点的距离y=3.0 cm,试求电子的比荷.答案 1.61×1011 C/kg要点二 原子的核式

23、结构 即学即用2.在卢瑟福的粒子散射实验中,有极少数粒子发生大角度偏转,其原因是（ ）A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中答案 A题型1 粒子散射实验及其能量转化问题【例1】卢瑟福和他的助手做粒子轰击金箔实验,获得了重要发现:（1）关于粒子散射实验的结果,下列说法正确的是（ ）A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动（2）在粒子散射实验中,现有一个粒子以2.0

24、15;107 m/s的速度去轰击金箔,若金原子的核电荷数为79.求该粒子与金原子核间的最近距离（已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Ep=k,粒子质量为6.64×10-27kg）.答案 （1）C （2）2.7×10-14m题型2 原子的核式结构模型【例2】卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析,提出（ ）A.原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分D.原子核是由质子和中子组成的答案 A题型3 实验探究【例3】带电粒子的荷质比是一个重要的物理量.某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的比荷,实验装置如图所示.

25、（1）他们的主要实验步骤如下:A.首先在两极板M1M2之间不加任何电场、磁场,开启阴极射线管电源,发射的电子束从两极板中央通过,在荧屏的正中心处观察到一个亮点;B.在M1M2两极板间加合适的电场:加极性如图所示的电压,并逐步调节增大,使荧屏上的亮点逐渐向荧屏下方偏移,直到荧屏上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压U.请问本步骤的目的是什么?C.保持步骤B中的电压U不变,对M1M2区域加一个大小、方向合适的磁场B,使荧屏正中心处重现亮点,试问外加磁场的方向如何?（2）根据上述实验步骤 ,同学们正确地推算出电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为=.一位同学说,这表明电子的荷质比大小将由外

26、加电压决定,外加电压越大则电子的荷质比越大,你认为他的说法正确吗?为什么?答案 （1）B.使电子刚好落在正极板的近荧屏端边缘,利用已知量表达q/m.C.垂直电场方向向外（垂直纸面向外）（2）说法不正确,电子的荷质比是电子的固有参数.1.在粒子散射实验中,当粒子最接近金原子核时,符合下列哪种情况（ ）A.动能最小B.电势能最小C.粒子和金原子核组成的系统的能量最小D.加速度最小答案 A2.根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个粒子的运动轨迹,在粒子从a运动到b,再运动到c的过程中,下列说法中正确的是（ ）A.动能先增大,后减小B.电

27、势能先减小,后增大C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零D.加速度先变小,后变大答案 C3.关于粒子散射实验（ ）A.绝大多数粒子经过金属箔后,发生了角度不太大的偏转B.粒子在接近原子核的过程中,动能减小,电势能减小C.粒子在离开原子核的过程中,动能增大,电势能增大D.对粒子散射实验的数据进行分析,可以估算原子核的大小答案 D4.下列对原子结构的认识中,错误的是（ ）A.原子中绝大部分是空的,原子核很小B.电子在核外绕核旋转,向心力为库仑力C.原子的全部正电荷都集中在原子核里D.原子核的直径大约为10-10 m答案 D第4课时 氢原子光谱 玻尔原子理论要点一 氢原子光谱 即学即用1.根据巴耳

28、末公式,指出氢原子光谱在可见光范围内最长波长与最短波长所对应的n,并计算其波长.答案 n=3时,波长最长 6.55×10-7 mn=时,波长最短 3.64×10-7 m要点二 玻尔理论、能级 即学即用2.欲使处于基态的氢原子激发,下列措施可行的是（ ）的光子照射B.用11 eV的光子照射C.用14 eV的光子照射D.用11 eV的电子碰撞答案 ACD题型1 能级跃迁的分析【例1】如图所示为氢原子的4个能级,其中E1为基态,若一群氢原子A处于激发态E2,一群氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是 （ ）A.原子A可能辐射出3种频率的光子B.原子B可能辐射出3种频率的光子C

29、.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4答案 B题型2 跃迁过程中能量的变化【例2】如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠,下列说法中正确的是（ ）A.这群氢原子能发出3种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B.这群氢原子在发出3种频率不同的光的过程中,共同点都是原子要放出光子,电子绕核运动的动能减小,原子势能增大答案 D题型3 情景建模【例3】1951年,物理学家发现了“电子偶数”,所谓“电子偶数”,就是由一个负电

30、子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统.已知正、负电子的质量均为me,普朗克常量为h,静电力常量为k.（1）假设“电子偶数”中正、负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径r、运动速度v及电子的质量满足玻尔的轨道量子化理论:2mevr=n,n=1,2,“电子偶数”的能量为正负电子运动的动能和系统的电势能之和.已知两正负电子相距为L时系统的电势能为E=-k.试求n=1时“电子偶数”的能量.（2）“电子偶数”由第一激发态跃迁到基态发出光子的波长为多大?答案 （1）1.现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是（ ）A.最

31、容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应答案 D2.如图中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量En,处在n=4的能级的一群氢在这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 （ ）A.二种B.三种C.四种D.五种答案 C3.氢原子处于基态时,原子能量E1=-13.6 eV,已知电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=0.91×10-30 kg,氢的核外电子的

32、第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10 m.（1）若要使处于n=2能级的氢原子电离,至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子?（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流,则氢原子处于n=2的激发态时,核外电子运动的等效电流为多大?（3）若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz,今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠,试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应?答案 （1）8.21×1014 Hz（2）1.3×10-4 A （3）4条4.（2009·泰安模拟）氢原子在基态时轨道半径r1=0.53×10-10

33、m,能量E1=-13.6 eV.求氢原子处于基态时:（1）电子的动能.（2）原子的电势能.（3）用波长是多少的光照射可使其电离？答案 （1）13.6 eV （2）-27.2 eV （3）0.914 1×10-7 m1.关于光谱和光谱分析,下列说法正确的是（ ）A.太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B.霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C.进行光谱分析时,可以利用线状谱,也可用连续谱D.观察月亮光谱,可以确定月亮的化学组成答案 B2.玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（ ）A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做加速运动,但不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不

34、同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射（或吸收）一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率答案 ABC3.根据玻尔理论,某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E的轨道,辐射出波长为的光,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则E等于（ ）A.E-hB.E+hC.E-hD.E+h答案 C4.氢原子放出一个光子后电子由外轨道跃迁到内轨道,根据玻尔理论,氢原子的（ ）A.核外电子的电势能增大B.核外电子的动能增大C.核外电子的转动周期变大D.氢原子的能量增大答案 B5.在X射线管中,由阴极发射的电子被加速

35、后打到阳极,会产生包括X光在内的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c,则可知该X射线管发出的X光的 （ ）A.最短波长为B.最长波长为C.最小频率为D.最大频率为答案 D6.处于激发态的原子,如果在入射光子的电磁场的影响下,从高能态向低能态跃迁,同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去,这种辐射叫做受激辐射.原子发生受激辐射时,发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样,这样使光得到加强,这就是激光产生的机理.发生受激辐射时,产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子的动能Ek的变化是（ ）A.Ep

36、增大、Ek减小B.Ep减小、Ek增大C.Ep减小、En减小D.Ep增大、En增大答案 BC7.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中（ ）A.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量增大B.原子要放出光子,电子的动能减少,原子的电势能减少,原子的能量也减少C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减少,原子的能量增大D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子的能量增加答案 D8.下列关于原子结构的叙述中正确的是（ ）A.卢瑟福得出原子核的体积很小的依据是绝大多数粒子在轰击金箔时能够穿越金箔B.玻尔认为卢瑟福理论中电子运动的范围远大于

37、核的大小是错误的,所以提出了玻尔理论C.玻尔的原子结构理论没有否定卢瑟福理论,而是在卢瑟福学说的基础上运用了量子理论D.粒子散射实验,否定了卢瑟福的核式结构模型答案 AC9.若原子的某内层电子被电离形成空位,其他层的电子跃迁到该空位上时,会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来,此电磁辐射就是原子的特征X射线.内层空位的产生有多种机制,其中的一种称为内转换,即原子中处于激发态的核跃迁回到基态时,将跃迁时释放的能量交给某一内层电子,使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）.214Po的原子核从某一激发态回到基态时,可将能量E0=1.416 MeV交给内层电子（如K、L、M层电子,K

38、、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层）使其电离.实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323 MeV、EL=1.399 MeV、EM=1.412 MeV.则可能发射的特征X射线的能量为（ ）答案 AC10.氢原子的能级如图所示,已知可见光的光子能量范围约为1.623.11 eV,下列说法错误的是 （ ）A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同

39、频率的可见光答案 D11.已知氢原子在n=1时的能量E1=-13.6 eV,电子的轨道半径r1=0.53×10-10 m.求:（1）电子在第三条轨道即n=3时的动能和势能各是多少?（2）原子从n=3跃迁到n=1时辐射出光子的波长是多少?答案 （1）2.415×10-19 J -4.831×10-19J（2）1.03×10-7 m12.氢原子的核外电子质量为m,电荷量为e,在离核最近的轨道上运动,轨道半径为r1.（1）电子运动的动能Ek是多少?（2）电子绕核转动的频率f是多少?（3）氢原子核在离核最近的电子轨道处产生的电场强度E为多大?答案 （1）13.氢

40、原子处于基态时,原子能量E1=-13.6 eV,已知电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=0.91×10-30 kg,氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10 m.（1）若要使处于n=2能级的氢原子电离,至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子?（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流,则氢原子处于n=2的激发态时,核外电子运动的等效电流为多大?答案 （1）8.21×1014 Hz （2）1.3×10-4 A第三单元 原子核第5课时 天然放射现象要点一 天然放射现象 即学即用1.如图所示,使某放射性元素发

41、出的射线垂直进入匀强电场,按图中标号判断（ ）A.1的穿透本领最强B.2的速度最大C.3的电离本领最大D.1是由原子放出的,2、3不是答案 BC要点二 原子核的衰变 即学即用2.考古工作者在古人类居住过的岩洞中发现一块碳遗留样品,它所含的14 C等于现有生命物质中等量碳所含的14 C的1/8,求此样品的存放时间.已知14 C的半衰期为5 568年.答案 16 704年题型1 衰变次数的计算【例1】铀裂变的产物之一氪90（）是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆86（）,这些衰变是（ ）A.1次衰变,6次衰变B.4次衰变C.2次衰变D.2次衰变,2次衰变答案 A题型2 放射性同位素的应用【

42、例2】放射性同位素在技术上有很多应用,不同的放射源可用于不同的目的,下表列出一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线:对于以下几种用途,分别选取表中哪一种放射性元素作放射源.（1）塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊压薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀.（2）医生用放射性方法治疗肿瘤.（3）放射源和控制器间相隔很小一段距离,若它们之间烟尘浓度比达某一设定的临界值,探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多,从而可通过自动控制装置,触发电铃,可发生火灾警报,预防火灾.（4）用放射性同位素作示踪原子,用来诊断人体内的器官是否正常.方法是给被检查者注射或口服附有

43、放射性同位素的元素的某些物质,当这些物质的一部分到达要检查的器官时,可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否.答案 （1）镅241或锶90 （2）钴60 （3）钋210 （4）锝99题型3 情景建模【例3】原来静止的铀和钍234同时在同一匀强磁场中,由于衰变而开始做匀速圆周运动.铀238发生了一次衰变,钍234发生了一次衰变.（1）试画出铀238发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中运动轨迹的示意图.（2）试画出钍234发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中的运动轨迹的示意图.答案 （1）铀238发生衰变时,由于放出粒子而产生了新核,根据动量守恒定律,它们的总动量为零,即:m1v1-m

44、2v2=0因为它们都带正电,衰变后的速度正好相反,所以,受到的洛伦兹力方向也相反,因而决定了m.所以R=.又因为m1v1=m2v2.所以,由于q1=2,q2=92-2=90,因而.如右图所示,其中轨道a为粒子的径迹,轨道半径为R1,轨道b为新核的径迹,其轨道半径为R2.（R1R2）.（2）同理,钍234发生一次衰变放出的粒子与产生的新核的动量大小相等,方向相反,即总动量为零.可是,粒子带负电,新核带正电,它们衰变后的速度方向相反,但受的洛伦兹力方向相同,所以,它们的两个轨迹圆是内切的,且粒子的轨道半径大于新核的轨道半径,它们的轨迹示意图如右图所示,其中,c为粒子的径迹,d为新核的径迹.1.（2

45、009·阜阳模拟）2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过Ca（钙48）轰击Cf（锎249）发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子x,再连续经过3次衰变后,变成质量数为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子x是（ ）A.中子B.质子C.电子D.粒子答案 AX经过6次衰变后成为Fm,由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是（ ）A.124,259B.124,265C.112,265D.112,277 答案 D3.U放射性衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成Bi

46、,而Bi可以经一次衰变变成X（X代表某种元素）,也可以经一次衰变变成Ti,X和Ti最后都变成Pb,衰变路径如图所示.则图中的（ ）A.a=84,b=206B.是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的C.是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的D. U经过10次衰变,8次衰变可变成Pb 答案 AB4.正电子（PET）发射计算机断层显像,它的基本原理是:将放射性同位素15O注入人体,参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET原理,回答下列问题:（1）写出15O的衰变和正负电子湮灭

47、的方程式. （2）将放射性同位素15O注入人体,15O的主要用途是（ ）A.利用它的射线B.作为示踪原子C.参与人体的代谢过程D.有氧呼吸（3）设电子质量为m,电荷量为q,光速为c,普朗克常量为h,则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长= .（4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应 （填“长”或“短”或“长短均可”）答案 （1） （2）B（3）（4）短第6课时 核反应 核能要点一 核反应 即学即用1.一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为U +nX+Sr+n,则下列叙述正确的是（ ）A.X原子核中含有86个中子B.X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量,根

48、据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少答案 A要点二 核力、核能 即学即用2.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（e）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶.中微子可以将一个氯核转变为一个氩核和一个电子,其核反应方程式为e+ClAr+e.已知Cl核的质量为36.956 58 u, Ar核的质量为36.956 91 u,e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的

49、最小能量为（ ）答案 A要点三 裂变与聚变 即学即用（ ）A.若D和E能结合成F,结合过程一定要释放能量B.若D和E能结合成F,结合过程一定要吸收能量C.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要释放能量D.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要吸收能量答案 AC题型1 核反应方程的书写及核反应的种类【例1】有下列4个核反应方程（1）a、b、c、d四种粒子依次是（ ）（2）上述核反应依次属于（ ）A.衰变、人工转变、人工转变、聚变B.裂变、裂变、聚变、聚变C.衰变、衰变、聚变、聚变D.衰变、裂变、人工转变、聚变答案 （1）B （2）D题型2 核能的计算【例2】静止在匀强磁场中的Pu核,沿与磁场垂直的方向射

50、出一个粒子后,变成铀的一种同位素核,同时释放出能量为0.09 MeV的光子.（Pu的质量为238.999 655 u,铀核质量为234.993 47 u,粒子质量为4.001 509 u,1 u=1.660 566×10-27 kg）若不计光子的动量,求:（1）铀核与粒子回转半径之比RUR.（2）粒子的动能为多少?答案 （1）146 （2）4.195 MeV题型3 科技物理【例3】天文学家测得银河系中氦的含量约为25 %,有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后二分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的.（1）把氢核聚变反应简化为4个

51、氢核（H）聚变成氦核（He）,同时放出2个正电子（e）和2个中微子（e）,请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量.（2）研究表明,银河系的年龄约为t=3.8×1017 s,每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J（即P=1×1037 J/s）.现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）.（3）根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断.（可能用到的数据:银河系质量约为M=3×1041 kg,原子质量单位1 u=1.66×10-27 kg,1 u相当于1.5×10-10 J的能量,电子质量m=0.000 5 u,氦核质量m=4.002 6 u,氢核质量mp=1.007 8 u,中微子e质量为零）答案 （1）4HHe+2e+2e 4.14×10-12 J（2）2 % （3）银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的1.在下列四个核反应方程中,x表示He,且属于聚变的反应是（ ）A.U+nSr+Xe+3xB.H+