高考物理 专题二十三 原子物理精准培优专练-人教版高三全册物理试题.doc

培优点二十三 原子物理一、考点分析1. 本部分内容涉及点较多，改为必考内容后，从这两年的命题看，逐渐向着多个考点融合的方向发展，且主要以选择题的形式考查。2. 记住几个二级结论：(1)遏止电压Uc与入射光频率、逸出功W0间的关系式：Uc。(2)截止频率c与逸出功W0的关系：hcW00，据此求出截止频率c。(3)光照引起的原子跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物粒子的动能大于(或等于)能级差。(4)大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱线条数：Cn2。(5)磁场中的衰变：外切圆是衰变，内切圆是衰变，半径与电荷量成反比。(6)平衡核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒。二、考题再现典例1. (2018全国II卷17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19 J。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A. 1×1014 Hz B. 8×1014 Hz C. 2×1015 Hz D. 8×1015 Hz【解析】由光电效应方程式，得，刚好发生光电效应的临界频率为，则，代入数据可得，故B正确。【答案】B典例2. (2018全国III卷14) 1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：。X的原子序数和质量数分别为( )A. 15和28 B. 15和30 C. 16和30 D. 17和31【解析】本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点。根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为21315，质量数为427130，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，选项B正确。【答案】B三、对点速练1. 下列说法中正确的是( )A. 在光电效应的实验中，只要入射光足够强，时间足够长，金属表面就会逸出光电子B在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光频率，频率越大，饱和光电流越大C根据玻尔的原子理论，氢原子从n5的激发态跃迁到n2的激发态时，原子能量减小，电势能增加D根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为0的光子后，如果辐射出3种频率的光子，则其中波长最小的为0【答案】D2. 如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n4的激发态，在向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1.90 eV的金属铯，下列说法正确的是()A. 这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n4跃迁到n3所发出的光波长最短B. 这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n4跃迁到n1所发出的光频率最高C. 金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为12.75 eVD. 金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.85 eV【答案】D【解析】从n4跃迁到n3所发出的光的频率最小，波长最长，选项A错误；这群氢原子能发出第=6种频率的光子，从n4跃迁到n1所发出的光的频率最高，选项B错误；光电子的最大初动能对应入射光子的频率最高时，最大入射光能量对应的入射光子的频率最高，即EE4E10.85 eV(13.60 eV)12.75 eV，由光电效应方程知EkEW010.85 eV，选项C错误，D正确。3根据玻尔理论，氢原子的能级公式为(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子中的电子从n4的能级直接跃迁到基态，在此过程中()A氢原子辐射一个能量为的光子B氢原子辐射一个能量为的光子C氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为D氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为【答案】B【解析】根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为EE4E1，选项B正确，A、C、D错误。4. 下列说法中正确的是()A. 铀核裂变的某种核反应方程是B. 已知质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么2个质子和2个中子结合成一个粒子，释放的能量是C. 卢瑟福通过粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子D. 一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射12中不同频率的电磁波【答案】B5近几年中国等许多国家积极发展“月球探测计划”，该计划中的科研任务之一是探测月球上氦3的含量。氦3是一种清洁、安全和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应发电。若已知氘核的质量为2.0136 u，氦3的质量为3.0150 u，氦核的质量为4.00151 u，质子质量为1.00783 u，中子质量为1.008665 u，1 u相当于931.5 MeV。则下列说法正确的是( )A. 一个氘和一个氦3的核聚变反应释放的核能约为17.9 MeVB. 氘和氦3的核聚变反应方程式：+ X，其中X是中子C. 因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少D. 目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦3进行核聚变反应发电【答案】A6光电效应实验装置如图所示，用频率为的光源照射阴极K产生了光电效应，已知逸出功为W，普朗克常量为h，电子的电荷量为e。调节变阻器滑动片，使光电流逐渐减小；当灵敏电流计示数恰好减小到零时，电压表的示数U可能是下列的( )A BC D【答案】A7. 下列说法正确的是()A. 铀核裂变的核反应是B. 玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性C. 原子从低能级向髙能级跃迁，不吸收光子也能实现D. 根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大【答案】C8. 下列说法正确的是()A光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B比结合能越大，原子核越不稳定C将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损【答案】A【解析】光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。9用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是()A普朗克常量为hB断开开关S后，电流表G的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变【答案】B【解析】由hW0Ek，变形得EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h，故A错误；断开开关S后，初动能大的光电子，也可能达到阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误。10. 用图示装置研究光电效应现象，光电管阴极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【答案】B【解析】能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光的强度，仍不能产生光电流，故A错误；增大入射光的频率，当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效应，金属有光电子发出，电路中能产生光电流，故B正确；把P向a移动，P点电势大于c点的电势，光电管加上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成，故C错误；把P从c向b移动，光电管加反向电压，不能产生光电效应，没有光电流形成，故D错误。11. 静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)。那么碳14的核反应方程可能是()A. B. C. D. 【答案】A【解析】设时间为t，则2，4，而a，故有12，又因为动量守恒m1v1m2v2，故q1q212，故只有A正确。