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1、1 走向高考 2016 届高三物理一轮复习第 2 讲波粒二象性原子 结构与原子核习题新人教版选修 3 5 一 选择题 1 2014 北京朝阳区一模 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 B 解析 射线电离本领最大 贯穿本领最小 但不属于电磁波 A 错误 射线是原子核 在发生 衰变和 衰变时产生的能量以 光子的形式释放 是高频电磁波 波长很短 B 正 确 射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速 电子即 粒子 但电离能力没有 射线强 C 错误 射线不
2、带电 没有电离能力 D 错误 2 2014 福建理综 如图 放射性元素镭衰变过程中释放出 三种射线 分别进入匀 强电场和匀强磁场中 下列说法正确的是 填选项前的字母 A 表示 射线 表示 射线 B 表示 射线 表示 射线 C 表示 射线 表示 射线 D 表示 射线 表示 射线 答案 C 解析 带正电 带负电 不带电 射线在磁场中一定不偏转 为 射线 如左 图所示的电场中 射线向右偏 射线向左偏 为 射线 为 射线 在如右图所示 磁场中 由左手定则判断 射线向左偏 射线向右偏 即 为 射线 为 射线 故 正确选项是C 3 2014 广东江门一模 汞原子的能级如图 现有一束单色光照射到大量处于基态
3、的汞原子 上 汞原子只发出三种不同频率的单色光 关于入射光的能量 下列说法正确的是 2 A 等于 4 9eV B 等于 7 7eV C 等于 8 8eV D 大于或等于10 4eV 答案 B 解析 汞原子只发出三种不同频率的单色光 所以汞原子跃迁到第3 能级 则吸收的光子 能量 E 2 7eV 10 4eV 7 7eV B 正确 A C D 错误 4 2014 山东菏泽一模 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 h c B E h c C E hc D E hc 答案 C 解析
4、 根据两轨道的能级差等于光子能量 E E h hc 所以 E E hc 故 C 正确 5 2014 广东肇庆一模 如图所示为氢原子的能级结构示意图 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辐射出光子 用这些光子照射逸出功为2 49eV 的金属 钠 下列说法正确的是 3 A 这群氢原子能辐射出三种不同频率的光 其中从n 3 能级跃迁到n 2 能级所发出的光 波长最短 B 这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减少 电势能增加 C 能发生光电效应的光有三种 D 金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9 60eV 答案 D 解析 根据 C2 3 3 知 这群氢原子能辐射
5、出三种不同频率的光子 从 n 3 向 n 2 跃迁的 光子频率最小 波长最长 A 错误 氢原子辐射光子的过程中 能量减少 轨道半径减小 根据 k e2 r2 mv2 r 知 电子动能增加 则电势能减少 B 错误 只有从n 3 跃迁到n 1 以 及从 n 2跃迁到 n 1 辐射的光子能量大于逸出功 所以能发生光电效应的光有两种 C 错 误 从 n 3 跃迁到 n 1 辐射的光子能量最大 发生光电效应时 产生的光电子最大初动能 最大 光子能量最大值为13 6eV 1 51eV 12 09eV 根据光电效应方程得 Ekm h W0 12 09eV 2 49eV 9 60eV D 正确 6 2014
6、广东深圳一模 关于光电效应 下列说法正确的是 A 爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应 B 入射光的频率低于极限频率就不能发生光电效应 C 光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D 光电子的最大初动能与入射光频率成正比 答案 AB 解析 爱因斯坦提出了光子说并成功地解释了光电效应现象 A 正确 当入射光的频率小 于极限频率 不会发生光电效应 B 正确 根据光电效应方程知Ek h W0 光电子的最 大初动能与入射光的频率成一次函数关系 不是正比关系 D 错误 根据光电效应方程知光 电子的最大初动能与入射光的强度无关 C 错误 7 2014 广东深圳二模 23892 U 的衰变方程为23892 U
7、 23490 Th 4 2He 其衰变曲线如图 T 为半 衰期 则 4 A 23892 U 发生的是 衰变 B 23892 U 发生的是 衰变 C k 3 D k 4 答案 AC 解析 23892 U 23490 Th 4 2He 是 衰变方程 A 正确 B 错误 根据衰变方程可知 经过三 个半衰期 质量剩下 1 8 C 正确 D 错误 8 2014 山东潍坊一模 下列关于近代物理知识的说法正确的是 A 发生 衰变时 生成核与原来的原子核相比 中子数减少了2 个 B 射线是原子核外的电子电离形成的电子流 它具有较强的穿透能力 C 含有 10 个原子核的放射性元素 经过一个半衰期 一定有5 个原
8、子核发生衰变 D 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时 要释放一定频率的光子 同时氢原子 的电势能减少 电子的动能增加 答案 AD 解析 发生 衰变时 质量数少4 电荷数少2 生成核与原来的原子核相比 中子数减 少了 2 个 A 正确 射线是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子 B 错误 半衰 期是对大量粒子的统计规律 对少数原子核不适用 C 错误 氢原子的核外电子由较高能级 跃迁到较低能级时 要释放一定频率的光子 同时氢原子的电势能减少 电子的动能增加 D 正确 二 非选择题 9 2014 江苏淮安楚州中学第一次阶段测试 在实验室内较精准地测量到的双 衰变事例是 在 1987 年公
9、布的 在进行了7 960 小时的实验后 以68 的置信度认出 8234Se发生的 36 个 双 衰变事例 已知静止的8234Se发生双 衰变时 将释放出两个电子和两个中微子 中微子 的质量数和电荷数都为零 同时转变成一个新核X 则 X 核的中子数为 若衰变 过程释放的核能是E 真空中的光速为c 则衰变过程的质量亏损是 答案 46 E c2 解析 衰变方程为 8234Se 8236X 2 0 1e X 核的中子数为82 36 46 由质能方程有 mc2 5 E m E c2 10 2014 山东烟台一模 2011 年 3 月 11 日 日本福岛核电站发生核泄漏事故 其中铯 137 137 35
10、Cs 对环境的影响最大 其半衰期约为30 年 1 请写出铯137 137 35 Cs 发生 衰变的核反应方程 已知 53 号元素是碘 56 号 元素是钡 Ba 2 若在该反应过程中释放的核能为E 则该反应过程中质量亏损为 真空中的光速 为 c 3 泄漏出的铯137 约要到公元 年才会有87 5 的原子核发生衰变 答案 1 137 55 Cs 137 56 Ba 0 1e 2 E c2 3 2101 解析 1 发生 衰变的核反应方程 137 55 Cs 137 56 Ba 0 1e 2 根据爱因斯坦质能方程知 m E c2 3 由半衰期公式N 余 N0 1 2 t 知 经历了3 个半衰期 即90
11、 年 剩余 1 8的原子核没衰变 所以要到公元2101 年才会有87 5 的原子核发生衰变 11 2014 山东临沂二模 在 衰变中常伴有一种称为 中微子 的粒子放出 中微子的性质十 分特别 因此在实验中很难探测 1953 年 莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组 成的实验系统 利用中微子与水中1H 的核反应 间接地证实了中微子的存在 1 中微子与水中的1H 发生核反应 产生中子 1 0n 和正电子 0 1e 即 中微子 1H 1 0n 0 1 e 可以判定 中微子的质量数和电荷数分别是 填写选项前的字母 A 0 和 0 B 0 和 1 C 1 和 0D 1 和 1 2 上述核反应产生的正
12、电子与水中的电子相遇 与电子形成几乎静止的整体后 可以转变 为两个光子 即 0 1e 0 1e 2 已知正电子和电子的质量都为9 1 10 31kg 反应中产生的每个光子的能量约为 J 正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子 原因是 3 试通过分析比较 具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小 答案 1 A 2 8 2 10 14遵循动量守恒 3 nme 知 pn pe 则 n e 12 2014 山东泰安一模 云室处于一个垂直纸面向外的匀强磁场中 一静止的原子核A ZX 在 云室中发生了一次衰变 其衰变产物在磁场中运动的圆轨迹如图所示 已知新核Y 的质量 为 M 粒子的质量为m 衰变后粒子
13、的速度大小为v 假设原子核衰变时释放的能量都转化 为粒子和新核的动能 6 1 试写出核衰变方程 2 求原子核衰变时释放的能量 答案 1 核衰变方程 A ZX A 4Z 2Y 4 2He 2 M mmv2 2M 解析 1 图中衰变后两圆外切 故发生的是 衰变 根据质量数与质子数守恒 则有 A ZX A 4Z 2Y 4 2He 2 原子核在衰变前后动量守恒 设衰变后新核的速度为v1 则有 Mv1 mv 根据题意可知 衰变释放的总能量 E 1 2Mv2 1 1 2mv2 联立得 E M mmv2 2M 13 已知氢原子基态的电子轨道半径r1 0 53 10 10m 基态的能级值E1 13 6eV 1
14、 求电子在n 1 的轨道上运转形成的等效电流 2 有一群氢原子处于量子数n 3 的激发态 画一个能级图 在图上用箭头标明这些氢原子 能发出哪几种光谱线 3 计算这几条光谱线中最长的波长 答案 1 1 05 10 3A 2 见解析图 3 6 58 10 7m 解析 1 电子绕核运动具有周期性 设运转周期为T 由牛顿第二定律和库仑定律有ke2 r2 1 m 2 T 2r1 又轨道上任一处 每一周期通过该处的电荷量为e 由电流的定义式可得所求等效电流为I e T 联立 式得I e2 2 r1 k mr1 1 6 10 192 2 3 14 0 53 10 10 9 109 9 1 10 31 0 53 10 10A 1 05 10 3A 7 2 由于这群氢原子的自发跃迁辐射 会得到三条光谱线 如图所示 3 三条光谱线中波长最长的光子能量最小 发生跃迁的两个能级的能量差最小 根据氢原 子能级分布规律可知 氢原子一定从n 3 的能级跃迁到n 2 的能级 设波长为 由 hc E3 E2 得 hc E3 E2 6 63 10 34 3 108 1 51 3 4 1 6 10 19m 6 58 10 7m
