2022年高中物理练习波粒二象性原子结构与原子核 .pdf

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1、选 3-5 第 2 讲一、选择题1(2010广东广州模拟) 仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是 ( ) A氢原子只有几个能级B氢原子只能发出平行光C氢原子有时发光，有时不发光D氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的 答案 D 解析 光谱中的亮线对应不同频率的光，“分离不连续亮线”对应着不同频率的光，B、C错氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足Eh.能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些连续的亮线，A错误 D正确2(2010广东深圳调研) 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中

2、正确的是( ) A氢原子的能量增加B氢原子的能量减少C氢原子要吸收一定频率的光子D氢原子要放出一定频率的光子 答案 BD 解析 氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量 ( 包括动能和势能) 越大当氢原子的核外电子由离原子较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少， 氢原子要放出一定频率的光子显然，选项BD正确390232Th( 钍) 经过一系列和衰变，变成82208Pb(铅) ，下列说法错误的是( ) A铅核比钍核少8 个质子B铅核比钍核少16 个中子C共经过4 次衰变和 6 次衰变D共经过6 次衰变和 4 次衰变 答案 C 解析 由于衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减

3、少确定衰变的次数为：x23220846 现结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断衰变的次数y应满足：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2xy 90828 所以y2x84. 4(2010启东中学检测) 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( ) A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D大量光子的行为往往显示出粒子性 答案 C 解析 一切光都具

4、有波粒二象性，光的有些行为 ( 如干涉、 衍射 )表现出波动性， 光的有些行为 (如光电效应 ) 表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量、光子不是实物粒子，没有静止质量， 电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样一种粒子光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性，光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故选项C正确， A 、

5、B、D错误5(2010河北保定联考) 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h6.631034Js，由图可知 ( ) A该金属的极限频率为4.271014Hz B该金属的极限频率为5.5 1014Hz C该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5eV 答案 AC 解析 由光电效应方程EkmhW知图线与横轴交点为金属的极限频率，即04.271014Hz， A对， B错； 该图线的斜率为普朗克常量，C对； 金属的逸出功Wh06.6310344.271014/1.6 10 19eV1.8eV， D错6当用具有1.87eV 能量的光子照射n3 激

6、发态的氢原子时( ) A氢原子不会吸收这个光子B氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为0.36eV C氢原子吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - D氢原子吸收该光子后不会被电离 答案 B 解析 当n3 时，氢原子的能量E313.632eV 1.51eV ，所以处于n3 激发态的氢原子的电离能是1.51eV，当该原子吸收具有1.87eV 能量的光子后被电离，电离后电子的动能是

7、 (1.87 1.51)eV 0.36eV. 7下列说法中正确的是( ) A天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构B射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比射线要弱C若能测出核反应过程中的质量亏损，就能根据Emc2计算出核反应中释放的核能D一个氘核 (12H)与一个氚核 (13H)聚变生成一个氦核(24He)的同时放出一个电子 答案 C 解析 粒子散射实验揭示了原子的核式结构，A 错误；射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比射线要强， B 错误；若能测出核反应过程中的质量亏损，就能根据Emc2计算出核反应中释放的核能，C正确；一个氘核(12H)与一个氚核 (13H)聚变生成一个氦核 (24He

8、)的同时放出一个中子，D错误8(2010北京海淀一模) 如图所示为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.62eV 3.11eV. 下列说法正确的是( ) A大量处在n3的高能级的氢原子向n3能级跃迁时，发出的光有一部分是可见光B大量处在n3 的氢原子向n2能级跃迁时，发出的光是紫外线C大量处在n3 能级的氢原子向n1 能级跃迁时，发出的光都应具有显著的热效应D处在n3 能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离 答案 D 解析 当处在n3 的高能级的氢原子向n3 能级跃迁时，放出光子的最大能量E1.53eV ， 故不可能为可见光， A错； 当从n3向n2 跃迁时，光子能量 E3.4e

9、V 1.53eV1.87eV 为可见光， B错；当从n3 向n1 跃迁时，光子能量E12.07eV 在紫外区，无显著的热效应，C错；紫外线光子的能量h3.11eV，大于处于n3 的氢原子的电离能，故 D正确名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 二、非选择题9(2010试题调研) 我们居住的房屋所使用的建材、煤及天然气等都有可能会放出稀有放射性物质氡(86222Rn)，它能严重损伤人体的组织和器官，导致病变成癌症，故氡被

10、称为居室里的隐避杀手请完成其反应方程86222Rn 84218Po_，此原子核的变化叫原子核的_衰变 .86222Rn的半衰期为3.8 天，质量为m0的86222Rn经 7.6 天后，剩余没有衰变的质量为 _ 答案 24He 14m0 解析 根据电荷数守恒可知粒子为原子氦核，再根据质量数守恒可知为24He.根据半衰期的概念可计算出，经7.6 天后剩余没有衰变的86222Rn的质量为14m0. 10氢原子处于基态时，原子能量E1 13.6eV ，已知电子电量e1.6 1019C，电子质量m0.911030kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r10.5310 10m. (1) 若要使处于n2

11、 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n2 的激发态时，核外电子运动的等效电流为多大？ 答案 (1)8.21 1014Hz (2)1.3 10 4A 解析 (1) 要使处于n2 能级的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：h0E14得8.211014Hz (2) 氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，有Ke2r2242mr2T2其中r24r1. 根据电流强度的定义IeT由以上两式得Ie216r1Kmr1将数据代入得I1.3 104A 1

12、1(2010山东淄博质检) 某些建筑材料可产生放射性气体氡，氡可以发生或衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并大量放出射线， 从而危害人体健康原来静止的质量为M的氡核 (86222Rn)发生一次衰变生成新核钋 (Po) 已知衰变后的粒子的质量为m、电荷量为q、速度为v，并假设衰变过程中释放的核能全部转化为粒子和新核的动能 ( 注：涉及动量问题时， 亏损的质量可忽略不计) (1) 写出衰变方程；(2) 求出衰变过程中的质量亏损 答案 (1)86222Rn 84218Po24He 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -

13、- - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - (2)mMv22Mm c2 解析 (1)86222Rn 84218Po24He. (2) 设新核钋的速度为v由动量守恒定律mv(Mm)v得vmMmv衰变过程中释放的核能为E12mv212(Mm)v2由爱因斯坦质能方程，得：Emc2解得：mmMv22Mm c2. 12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2.55eV的光子问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？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的

14、辐射跃迁图 答案 12.75eV 见解析图 解析 氢原子从n2 的某一能级跃迁到n2 的能级，满足hEnE22.55eV EnhE2 0.85eV, 所以n4. 基态氢原子要跃迁到n4 的能级，应提供：EE4E112.75eV 跃迁图见下图13(2010西安模拟 ) 如图所示，一伦琴射线管，K为阴极可产生电子，阴极K与对阴极A外加电压UAK30kV. 设电子离开K极时速度为零， 通过电压加速后而以极大的速度撞到对阴极A上而产生 X射线，假定电子的全部动能转为X射线的能量求：(1) 电子到达A极时的速度是多大？(2) 从A极发出的 X射线的最短波长是多少？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

15、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - (3) 若电路中的毫安表的示数为10mA ，则每秒从A极最多能辐射出多少个X光子？( 已知电子的质量me9.1 10 31kg，电子的电荷量e1.6 1019C，普朗克常量h6.6 1034Js) 答案 (1)1.0 108m/s (2)4.1 1011m (3)6.25 1016个 解析 电子在电场力作用下的末速度可以由动能定理求出电子的动能若全部转变成X射线光子的能量，可根据光子说Eh，求出X光子的频率和波长每个光子

16、的能量都是由冲向A极的电子来提供的，即可根据电流值求出每秒到达A板的电子数，可推知每秒由A极发射的X射线的光子数(1) 设电子被加速后的动能为Ek，由动能定理知，EkeUAK30000eV4.8 10 15J. 由于Ek12mev2，所以v2Ek/me1.0 108m/s. (2)X射线光子的能量EhEk，所以Eh4.8 1 0156.6 1034Hz7.3 1018Hz. 由于cv，所以3.0 1087.3 1018m 4.1 1011m. (3) 光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达对阴极A，每秒从A极辐射的X 光子的个数nIte1010311.6 10 196.251016( 个) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -