绝杀20132013届高考物理模拟+权威预测：专题19波粒二象性 原子结构和原子核 Word版含答案

1、金太阳新课标资源网 专题十九波粒二象性 原子结构和原子核1.(2012·银川模拟)如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n4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.由n4能级跃迁到n1能级产生的光子能量最大B.由n2能级跃迁到n1能级产生的光子频率最小C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D.用n2能级跃迁到n1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2.(2012·昌平模拟)北京时间2011年3月11日13时46分，在日本本州岛附近海域发生里氏9.0级强烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射

2、性物质泄漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为13153I13154Xe+Y根据有关放射性知识，下列说法正确的是( )A.Y粒子为粒子B.13153I的半衰期大约是8天，则若取4个碘原子核，经16天就一定剩下1个碘原子核了C.生成的13154Xe处于激发态，还会放射射线，射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.13153I中有53个质子和131个中子3.(2012·宝鸡模拟)在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(22286Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为421，如图所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个( )A.2

3、2286Rn22287Fr+0-1eB.22286Rn21884Po+42HeC.22286Rn22285At+01e D.22286Rn22085At+21H4.(2012·徐州模拟)下列说法中正确的是( )A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应B.原子核式结构模型是由汤姆孙在粒子散射实验基础上提出的 C.放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态没有关系D.用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害5.(2012·广州模拟)如图为氢原子的能级示意图，图中、分别表示氢原子由所处激发态向低能级的跃迁，跃迁时所发射的光子的

4、频率分别为1、2、3下列说法正确的是( )A.1<2B.2<3C.1=2+3D.3 =1+26.(2012·嘉兴模拟)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场(不计射线粒子的重力)，则下列说法中正确的有( )A.打在图中a、b、c三点的依次是射线、射线和射线B.射线和 射线的轨迹是圆弧C.射线和射线的轨迹是抛物线D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向上的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b7.(2012·东城区模拟)一块含23892U (铀238)的矿石质量为M，其中23892U的质量为m已

5、知23892U 的半衰期为T，则下列说法正确的是( )A.经过时间2T后这块矿石中基本不再含有23892U了B.经过时间2T后矿石中的23892U有发生了衰变C.经过时间2T后该矿石的质量剩下 D.经过时间3T后矿石中23892U的质量还剩8.(2012·延庆模拟)用光子能量为E的一束单色光照射处于基态的一群氢原子，这群氢原子吸收光子后能发出6种不同频率的光，在这6种光中(h是普朗克常数，c是真空中光速)( )A.频率最低的光，频率是B.光子能量最小的光，频率是C.在真空中波长最大的光，波长是 D.频率为的光在水中的折射率最大9.(2012·嘉兴模拟)三个原子核X、Y、Z，

6、X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核.则下面说法正确的是( )A.X核比Z核多一个质子B.X核比Z核少一个中子C.X核的质量数比Z核质量数大3D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍10.(2012·台州模拟)用图示装置研究光电效应现象，阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，当滑动头P从a移到c的过程中，光电流始终为零为了产生光电流，可采取的措施是( )A.增大入射光的强度 B.增大入射光的频率C.把P向a移动D.把P从c向b移动11.(2012·西城区模拟)一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一个光子已知氘核、氚

7、核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c下列说法中正确的是( )A.这个反应的核反应方程是21H+31H42He+10n+B.这个核反应既不是聚变反应也不是裂变反应 C.辐射出的光子的能量E =(m3+m4m1m2)c2D.辐射出的光子的波长=12.(2011·太原模拟)下列说法正确的是( )A.157N+11H126C+42He是衰变方程B.11H+21H32He+是核聚变反应方程C.23892U23490Th+42He是核裂变反应方程D.42He+2713Al3015P+10n是原子核的人工转变方程13.(2011·海淀区模拟)

8、下列说法中正确的是( )A.实物粒子只具有粒子性，不具有波动性B.卢瑟福通过粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型C.光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量能够同时确定D.在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量远大于光子的能量14.(2012·太原模拟)正电子断层显像发射计算机(PET)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的衰变的方程式_(2)将放射性同位素15O注入人体，1

9、5O的主要用途( )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”、“短”或“长短均可”)15.(2012·盐城模拟)(1)原子核的比结合能与质量数的关系如图所示.核子组合成原子核时_.A.小质量数的原子核质量亏损最大B.中等质量数的原子核质量亏损最大C.大质量数的原子核质量亏损最大D.不同质量数的原子核质量亏损相同(2)在核反应堆中用石墨做慢化剂使中子减速，中子以一定速度与静止碳核发生正碰，碰后中子反向弹

10、回，则碰后碳核的运动方向与此时中子运动的方向_(选填“相反”或“相同”)，碳核的动量_(选填“大于”、“等于”或“小于”)碰后中子的动量.(3)氢原子的能级如图所示.氢原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应.有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属.求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值.普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，结果保留两位有效数字.【高考预测】黑体辐射、光电效应、波粒二象性、原子结构、能级、光谱、天然放射性衰变、半衰期、核反应方程、核能计算是高中物理重要的知识点，是高考考查的重点，高考

11、命题经常与其他知识综合命题，常以新情境来考查，一般为选择题或填空题，难度中等或偏易对该部分内容的命题预测点如下：考查知识及角度高考预测黑体辐射、光电效应4原子结构、能级1、3、7、8天然放射性衰变、半衰期5、9核反应方程、核能计算2、61.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，再向高能级跃迁，且E1E22.太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波(

12、场)的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到3.8×1026 W.根据爱因斯坦的质能方程估算，单纯地由于这种辐射，太阳每秒钟减少的物质质量的数量级最接近于( )A.1018 kgB.109 kgC10-10 kgD.10-17 kg3.原子从一个高能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化表示为式中n=1，2，3，表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能

13、是( )AABACADA4.如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.入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为5.23692U经过一系列衰变和衰变，最后变成20882Pb，衰变方程可写为：23692U20882Pbnk，则( )A.n7，k4B.n5，k0C.n6，k4D.n4，k76.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为m,相应的能量E=mc2=2.2 MeV是氘核的结合能.下列说法正确的是( )A.用能量小于2.2 MeV的光子照射

14、静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B.用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零7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2.55 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8.原子可以从原子间的碰撞

15、中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？9.一个静止的氮核147N俘获一个速度为2.3×107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核.设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为RBRC=1130.求:(1)C核的速度大小;(2)根据计

16、算判断C核是什么核;(3)写出核反应方程.答案解析【模拟演练】1.【解析】选A、D.大量的氢原子处于n=4的激发态，向低能级跃迁有多种可能，由C42=6得6种可能，选项C错；跃迁时能级能量差越大辐射出的光子能量也就越大，选项A对；n=4能级向n=3能级跃迁时产生的光子能量最小，B错；n2能级跃迁到n1能级辐射出的光能量为10.2 eV，能使金属铂发生光电效应，选项D对.2.【解析】选A.根据电荷数和质量数守恒可得Y为电子，A对；衰变同时放出射线，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，C错；半衰期是描述大量原子核衰变快慢的物理量，是大量原子核的统计规律，少数原子核就没有这样的规律，选项B错.1315

17、3I中有53个质子，78个中子，D错. 【误区警示】解答本题易产生的两个误区(1)射线总是伴随着、衰变同时进行的，是衰变反应产生的处于激发态的新原子核跃迁时释放的能量.(2)半衰期是描述衰变快慢的物理量，是大量的原子核的统计结果.3.【解析】选B.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r=因为衰变满足动量守恒,且衰变前原核静止,故衰变后两核圆运动半径之比为电荷量的反比.又因为衰变后径迹为两外切圆,且衰变后瞬间两带电粒子速度反向,故衰变后两核均为正电荷,故只有B项正确.【方法技巧】如何分析磁场中的、衰变问题(1)抓住几个要点：两圆相切点即衰变点；左手定则判断衰变径迹为两外切圆、衰变径迹为两内切

18、圆，其中大圆为、粒子的径迹；衰变时由动量守恒可得、粒子与新核动量大小相等.(2)选用对应规律：该问题涉及到的知识点较多，应用的规律也较多，要注意选择对应规律.4.【解析】选C、D. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，A错；原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的，B错；放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，跟原子所处的物理状态和化学状态没有关系，C对；利用射线的穿透能力和高能量治疗肿瘤，严格控制剂量使其能量不至于太大，以免对人体正常组织造成太大的伤害，D对.5.【解析】选C.根据氢原子能级跃迁的能量差可以判断放出的光子频率大小为1>2>3，且h1=h2+h

19、3，则1=2+3，A、B、D错，C对.6.【解析】选B.根据左手定则可得打在a、b、c三点的射线分别是、射线，A错.、粒子在磁场中做圆周运动，C错，B对.再加一个竖直向上的匀强电场，则、粒子向上、下偏转更大，D错.7.【解析】选D.含23892U质量为m的矿石中的铀238发生衰变，变成的新核质量和没有发生衰变的部分质量仍存在于矿石中，减少的质量就是释放出的射线粒子质量，再根据半衰期的定义即可以判断出，A、B、C错，D对.【误区警示】解答本题容易出现以下错误:(1)矿石质量为M与23892U的质量为m相混淆导致错误.(2)对半衰期理解不清，将矿石中铀的剩余质量误认为发生衰变的质量而导致错误.8.

20、【解析】选D.辐射光子能量最大为E，又E=h，故最大频率为A、B错.最小波长为= C错.频率最大为=折射率最大，D对.9.【解析】选C、D.依题意写出核反应方程为：yxXyx-1Y+0+1e yx-1Y+11H y-3x-2Z+42He，由上述方程得X核比Y核多一个质子，Y核比Z核多一个质子，所以X核比Z核多两个质子，X核比Z核中子数多1，故选项A、B错.X核与Y核质量数相等，Y核比Z核质量数多3，选项C对.由题意可知X、Y、Z原子核的电荷数分别为qX、qY、qZ，则qX=qY+e，qY=qZ+e，则qX+qZ=2qY，故D正确.【方法技巧】判断多个核变化时中子数和质子数变化的方法(1)写出各

21、个核变化方程，找质子数和中子数之间的联系.(2)根据电荷数守恒、质量数守恒列方程组，即可找出各个核之间质子数、中子数之间的关系.10.【解析】选B.由题图可看出当滑动头P在a、c之间移动时，光电管上加正向电压，在a点时正向电压最大都没有光电流，说明没有产生光电效应，所以只有增大入射光的频率，才能产生光电流，A、C错，B对；当滑动头P在c、b之间移动时，光电管上加反向电压，更不能产生光电流，D错.11.【解析】选A. 这是一个核聚变反应，方程是21H+31H42He+10n+，所以A对，B错.辐射出的光子的能量为E=(m1+m2m3m4)c2，C错.光子的波长D错.12.【解析】选B、D.选项A

22、和D都是原子核人工转变方程，A错，D对；B表示核聚变反应方程，选项B对；C表示衰变方程，选项C错.13.【解析】选B. 实物粒子既具有粒子性，又具有波动性，A错；卢瑟福通过粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型，B对；光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量不能够同时确定，满足不确定性关系，C错；激光的频率小于光子的频率，因而能量小于光子的能量，D错.14.【解析】(1)15O衰变的方程式为：158O157N+01e.(2)15O在人体内的主要用途是作为示踪原子，B正确.(3)正负电子湮灭后生成一对光子，释放的核能为：E=2m·c2，所以 E=2m·c2=光子

23、的波长(4)PET中所选的放射性同位素的半衰期应短，便于测量.答案:(1)158O157N+01e (2)B (3) (4)短15.【解析】(1)选B.根据原子核的比结合能与质量数的关系图线可得，中等质量数的原子核比结合能最大，所以核子组合成中等质量数的原子核时质量亏损最大，释放能量最大.故正确答案为B.(2)取中子开始运动的方向为正方向，根据动量守恒可得，p中子=-p中子+p碳核，所以p碳核>0，且p碳核=p中子+p中子，则碰后碳核的运动方向与此时中子运动的方向相反，并且p碳核>p中子.(3)依题意得：E3-E1=h解得：=2.9×1015 Hz根据能级图可得，由n=4

24、向n=1跃迁所放出的光子照射金属产生光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电方程得：Ek=h-W0=(E4-E1)-(E3-E1)得：Ek=0.66 eV答案:(1)B (2)相反 大于 (3)2.9×1015 Hz 0.66 eV【高考预测】1.【解题指南】理清分析思路，分析物理现象：(1)首先是紫外线照射时受激跃迁到较高的能级.(2)然后是自发跃迁辐射可见光到较低的能级.【解析】选C.第一次跃迁是吸收紫外线光子，跃迁到较高能级，第二次跃迁是放出可见光光子由于h1h2，故E1E2，C项正确2.【解析】选B.太阳每秒钟辐射的总能量EP·t3.8×1026 J，由质能方

25、程Emc2，每秒钟减少的质量m4×109 kg，故选B.3.【解析】选C.先计算铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时应释放的能量：E=E2E1=n=4能级上的电子要电离所需的能量E4=则n=4能级上的电子得到E的能量后，首先需要能量使之电离，然后多余的能量以动能的形式存在，所以Ek=E-E4=选项C正确.【误区警示】本题易产生的误区为:根据n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时释放的能量转给n=4能级上的电子使之电离脱离原子,误认为从n=2跃迁到n=1能级时释放的能量全部转化为俄歇电子的动能,从而导致不能得出正确结论4.【解析】选A、B、C.根据爱因斯坦光电效应方程：Ek=h-W0，分析图象可得：W0=E=h0，只有当入射光频率>0，才能发生光电效应，当=20时，Ek=h0，所以选项D错，A、B、C正确.5.【解析】选A.由核反应方程23692U20882Pbnk，根据电荷数和质量数守恒可得：2n-k+82=92，4n+208=236，解