北京版物理高考总复习专题十六原子物理与原子核物理（试题练）教学讲练

1、物理高考总复习PAGE PAGE 18学好数理化，走遍天下都不怕专题十六原子物理与原子核物理探考情悟真题【考情探究】考点考向10年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素原子物理原子核式结构学说玻尔原子理论2016北京理综,13,6分2012北京理综,13,6分4模型建构原子核天然放射现象2015北京理综,17,6分4衰变粒子在匀强磁场中的圆周运动运动与相互作用观念核反应方程2015北京理综,14,6分3物质观念2018北京理综,13,6分3守恒观念2011北京理综,13,6分4物质观念2017北京理综,23,18分4衰变粒子在匀强磁场中的圆周运动、能量守恒运动与相互作用观念、能量观念核能

2、的释放2014北京理综,14,6分4质能方程物质观念分析解读本专题内容是选修3-5模块的两个重要内容之一,由原来的选考内容改为必考内容,命题难度不大,但考点较多,主要包括光电效应、氢原子能级、氢原子光谱、原子结构和原子核。复习时应注重四个问题:一是精读教材,熟练掌握教材内容,重视课后习题;二是重视与现代科技相联系的题目;三是把重点放在光电效应、氢原子能级跃迁规律、核反应方程的书写及结合能和质量亏损的计算上;四是动量守恒定律在核反应过程中的应用。【真题探秘】破考点练考向【考点集训】考点一原子物理1.(2018房山二模,14)如图所示为氢原子的能级示意图,大量氢原子处于n=3能级的激发态,在向较低

3、能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.29 eV的金属钠,下列说法中正确的是()A.这些氢原子能发出两种不同频率的光子B.从n=3能级跃迁到n=2能级所发出光子的波长最短C.金属钠发出的光电子的最大初动能为9.80 eVD.从n=3能级跃迁到n=1能级所发出的光子频率最低答案C2.根据卢瑟福提出的原子核式结构模型解释粒子散射实验,使极少数粒子发生大角度偏转的作用力是()A.原子核对粒子的库仑引力B.原子核对粒子的库仑斥力C.核外电子对粒子的库仑引力D.核外电子对粒子的库仑斥力答案B3.(2019丰台期末,1)大量处于n=3能级的氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有() A.1

4、种B.2种C.3种D.4种答案C考点二原子核1.(2019延庆一模,13)下列核反应方程中,属于衰变的是()A.12H+13HB.92238U90C.90234Th91D.24He+1327Al答案B2.碳12的原子核是由6个质子和6个中子构成的,各质子之间存在着三种相互作用力,分别是万有引力、库仑力和核力。这三种相互作用力的大小由弱到强的顺序是()A.万有引力、库仑力、核力B.万有引力、核力、库仑力C.库仑力、万有引力、核力D.核力、万有引力、库仑力答案A3.(2018海淀一模,14)一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子,释放17.6 MeV的能量。已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分

5、别为m1、m2、m3和m4。下列说法正确的是()A.该核反应方程是12H+13HB.该核反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料C.m1+m2 m3+m4D.该核反应可以在常温下进行答案C4.(2019朝阳一模,13)一个铀核(92235U)发生裂变,核反应方程是92235U+01n56A.X是电子,裂变过程放出能量B.X是中子,裂变过程放出能量C.X是电子,裂变过程吸收能量D.X是中子,裂变过程吸收能量答案B5.(2019朝阳二模,14)关于、三种射线,下列说法正确的是()A.射线是一种波长很短的电磁波B.射线是一种波长很短的电磁波C.射线的电离能力最强D.射线的电离能力最强答案B6.(201

6、9丰台一模,13)以下事实可作为“原子核可再分”的依据是()A.天然放射现象B.粒子散射实验C.电子的发现D.氢原子发光答案A炼技法提能力【方法集训】方法1应用玻尔理论分析氢原子的能级、轨道及氢原子光谱的方法1.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表所示。 色光红橙黄绿青蓝紫光子能量范围(eV)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为()A.红、青蓝B.黄、绿C.红、紫D.青蓝、紫答案A2.(2018朝阳一模,24)在玻尔的原子结构理论中,氢原子由高能

7、态向低能态跃迁时能发出一系列不同频率的光,波长可以用巴耳末里德伯公式1=R1k2-1n2来计算,式中为波长,R为里德伯常量,n、k分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数,对于每一个k,有n=k+1、k+2、k+3、。其中,赖曼系谱线是电子由n1的轨道跃迁到k=1(1)如图所示的装置中,K为一金属板,A为金属电极,都密封在真空的玻璃管中,S为石英片封盖的窗口,单色光可通过石英片射到金属板K上。实验中:当滑动变阻器的滑片位于最左端,用某种频率的单色光照射K时,电流计G指针发生偏转;向右滑动滑片,当A比K的电势低到某一值Uc(遏止电压)时,电流计G指针恰好指向零。现用氢原子发出的光照射某种金属

8、进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时,遏止电压的大小为U1;若用巴耳末系中n=4的光照射金属时,遏止电压的大小为U2。金属表面层内存在一种力,阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来,必须克服这种阻碍做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值,叫作这种金属的逸出功。已知电子电荷量的大小为e,真空中的光速为c,里德伯常量为R。试求:a.赖曼系中波长最长的光对应的频率1;b.普朗克常量h和该金属的逸出功W0。(2)光子除了有能量,还有动量,动量的表达式为p=h(h为普朗克常量)a.请你推导光子动量的表达式p=hb.处于n=2激发态的某氢原子以速度v0运动,当它向k=1的基态跃迁时,沿与v0相

9、反的方向辐射一个光子。辐射光子前后,可认为氢原子的质量为M不变。求辐射光子后氢原子的速度v(用h、R、M和v0表示)。答案(1)a.在赖曼系中,氢原子由n=2跃迁到k=1时,对应光的波长最长,波长为1。则有11所以1=4所以1=c1b.在巴耳末系中,氢原子由n=4跃迁到k=2,对应光的波长为2,频率为2。则有122=c设用波长为1、2的光照射金属产生光电效应时,光电子对应的最大初动能分别为Ekm1、Ekm2。根据光电效应方程有Ekm1=h1-W0Ekm2=h2-W0根据动能定理有-eU1=0-Ekm1-eU2=0-Ekm2联立解得h=16e(U1-U2)9(2)a.根据质能方程有E=mc2又因

10、为E=h=hcp=mc所以p=hb.光子的动量p=h=根据动量守恒定律有Mv0=Mv-p解得v=v0+3方法2核反应中的能量和动量综合分析法1.在微观领域,动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反应中,两个氘核(12H)以相同的动能E0=0.35 MeV做对心碰撞,假设该反应中释放的核能全部转化为氦核(23He)和中子(01n)的动能。已知氘核的质量mD=2.014 1 u,中子的质量mn=1.008 7 u,氦核的质量mHe=3.016 0 u,其中1 u相当于931 MeV答案1 MeV3 MeV2.运动的原子核ZAX放出粒子后变成静止的原子核Y。已知X、Y和粒子的质量分别是M

11、、m1和m2,真空中的光速为c,粒子的速度远小于光速。求反应后与反应前的总动能之差以及答案(M-m1-m2)c2M(M【五年高考】A组自主命题北京卷题组 1.(2016北京理综,13,6分)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有() A.1种B.2种C.3种D.4种答案C2.(2018北京理综,13,6分)在核反应方程24He+714N817O+XA.质子B.中子C.电子D.粒子答案A3.(2015北京理综,14,6分)下列核反应方程中,属于衰变的是()A.714N+24He817O+11HC.12H+13H24He+01n答案B4.(2015北京理综,17,6分)实验观察

12、到,静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意如图。则()A.轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外B.轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外C.轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里D.轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里答案D5.(2017北京理综,23,18分)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子(24He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。以m、q分别表示(1)放射性原子核用ZAX表示,新核的元素符号用Y表示,写出该(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期

13、和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损m。答案本题考查了原子核的衰变、动量和能量守恒、带电粒子在匀强磁场中的运动、质能方程等多个考点,是一道综合题,难度中等。(1)ZAXZ(2)设粒子的速度大小为v,由qvB=mv2R,T=2粒子在磁场中运动周期T=2环形电流大小I=qT=(3)由qvB=mv2R,得设衰变后新核Y的速度大小为v,系统动量守恒Mv-mv=0v=mvM=由mc2=12Mv2+12得m=(说明:若利用M=A-44mB组统一命题、省(区、市)卷题组 1.(2019课标,14,6分)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在

14、1.63 eV3.10 eV的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为()A.12.09 eVB.10.20 eVC.1.89 eVD.1.51 eV答案A2.(2019课标,15,6分)太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环,循环的结果可表示为411H2已知11H和24He的质量分别为mp=1.007 8 u和m=4.002 6 u,1 u=931 MeV/c2,c为光速。在4个11H转变成1个A.8 MeVB.16 MeVC.26 MeVD.52 MeV答案C3.(2018课标,14,6分)1934年,约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核

15、1327Al,产生了第一个人工放射性核素X:+1327Aln+X。XA.15和28B.15和30C.16和30D.17和31答案B4.(2018天津理综,1,6分)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.714N俘获一个粒子,产生B.1327Al俘获一个粒子,产生C.511B俘获一个质子,产生D.36Li俘获一个质子,产生答案B5.(2017课标,17,6分)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是:12H+12H2

16、3He+01n。已知12H的质量为2.013 6 u,23He的质量为3.015 0 u,A.3.7 MeVB.3.3 MeVC.2.7 MeVD.0.93 MeV答案B6.(2017课标,15,6分)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为92238U90234Th+2A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量答案B7.(2019天津理综,6,6分)(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破,等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度

17、,为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是()A.核聚变比核裂变更为安全、清洁B.任何两个原子核都可以发生聚变C.两个轻核结合成质量较大的核,总质量较聚变前增加D.两个轻核结合成质量较大的核,核子的比结合能增加答案ADC组教师专用题组1.(2014北京理综,14,6分)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是(c表示真空中的光速)()A.(m1+m2-m3)cB.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2D.(m1-m2-m3)c2答案C2.(2012北京理综,13,6分)一个氢原子从n=3能级跃迁到n

18、=2能级,该氢原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少答案B3.(2011北京理综,13,6分)表示放射性元素碘131(53131I)衰变的方程是(A.53131I51127Sb+24HeBC.53131I53130I+01nD答案B4.2016课标,35(1),5分(多选)一静止的铝原子核1327Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核1428Si*A.核反应方程为p+1327AlB.核反应过程中系统动量守恒C.核反应过程中系统能量不守恒D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和E.硅

19、原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致答案ABE5.(2017天津理综,1,6分)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.12H+13H24He+01nBC.24He+1327Al1530P+01nD.92答案A6.2016课标,35(1),5分在下列描述核过程的方程中,属于衰变的是,属于衰变的是,属于裂变的是,属于聚变的是。(填正确答案标号)A.614C714N+-10eC.92238U90234Th+24HeD.7E.92235U+01n54140Xe+3894

20、Sr+201n答案CABEF【三年模拟】时间:45分钟分值:60分一、选择题(每小题6分,共48分)1.(2019海淀二模,14)粒子散射实验说明了()A.原子具有核式结构B.原子内存在着带负电的电子C.原子核由质子和中子组成D.正电荷均匀分布在整个原子内答案A2.(2018房山一模,15)下列表述正确的是()A.粒子散射实验结果说明原子内部正电荷是均匀分布的B.衰变说明原子的原子核外部存在自由电子C.玻尔认为,原子中电子轨道是量子化的,能量也是量子化的D.轻核聚变更为清洁、安全,目前大型核电站都是利用轻核的聚变发电的答案C3.(2018海淀二模,14)下列说法正确的是()A.爱因斯坦提出的光

21、子假说,成功解释了光电效应现象B.氢原子的电子由激发态向基态跃迁时,向外辐射光子,原子能量增加C.卢瑟福通过粒子的散射实验发现了质子并预言了中子的存在D.汤姆孙发现了电子并提出了原子核式结构模型答案A4.(2019房山二模,13)下列有关原子结构和原子核的认识,正确的是()A.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能减小B.衰变说明原子核内有电子C.卢瑟福用粒子撞击氮核发现了质子的核反应方程是714N+2D.卢瑟福粒子散射实验说明原子核由质子和中子组成答案C5.(2019西城一模,13)已知氡222的半衰期为3.8天。那么4 g的放射性物质氡222经过7.6天,还剩下没有发生衰变的质量为() A

22、.2 gB.1 gC.0.5 gD.0答案B6.(2019海淀一模,14)根据玻尔理论,氢原子的核外电子由离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道上时,下列说法正确的是()A.吸收光子,电子的动能增加B.吸收光子,电子的动能减少C.放出光子,电子的动能增加D.放出光子,电子的动能减少答案B7.(2019西城二模,15)人类一直在追求能源的开发和有效利用,太阳能的利用非常广泛,而太阳的巨大能量来源于太阳内部所发生的核聚变反应,该核反应可能是()A.12H+13H24He+01nC.92235U+01n56144Ba+3689Kr+30答案A8.(2019石景山一模,13)、和射线穿透物质的能力是不同的,为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.000 5 cm、0.05 cm