2012高考物理二轮复习课堂综合演练(广东专版)专题11原子物理

1.下列关于原子和原子核的说法正确的是()A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，A错误；玻尔的基本假设是轨道、速度、能量都是量子化的，B正确；半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，C错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D错误。答案：B2．(2011·浙江高考)关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性解析：α射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项A错；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项B错；γ射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的，选项C错；放射性是原子核的固有属性，选项D正确。答案：D3．(2011·北京高考)表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是()A.13153I―→12751Sb＋42HeB.13153I―→13154Xe＋0－1eC.13153I―→13053I＋10nD.13152I―→13053Te＋11H解析：β衰变是由原子核自发地释放一个β粒子(即电子)产生新核的过程，衰变过程遵循质量数与电荷数守恒，B项正确。[来源:学科网]答案：B4．[双选](2011·福建高考)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图11－7所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是()图11－7A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度无关C．当νν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：金属的逸出功与入射光无关，A错；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B对；当入射光的频率小于极限频率，不能发生光电效应现象，C错；由光电效应方程可知图像的斜率与普朗克常量有关，D对。答案：BD5．氢原子部分能级的示意图如图11－8所示，不同色光的光子能量如下表所示：色光[来源:学科网ZXXK]红橙黄绿蓝—靛紫光子能量范围(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10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、蓝—靛[来源:学.科.网]B．黄、绿图11－8C．红、紫D．蓝—靛、紫解析：本题意在考查考生对氢原子能级的理解，并能正确结合电磁波谱解决氢原子跃迁的能级问题。由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.61～3.10eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E1＝－0.85eV－(－3.40eV)＝2.55eV，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E2＝－1.51eV－(－3.40eV)＝1.89eV，即红光，正确选项为A。答案：A一、选择题（本题共7个小题，每小题8分，共56分，每小题只有一个或两个选项符合题意，其中双选已标明，请将正确选项前的字母填在题后的括号内）1.三个原子核X、Y、Z，X核放出两个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(42He)，则下面说法正确的是()A．X核比Y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4倍解析：由上述过程列出核反应方程得：nmX―→201e＋nm－2Y，nm－2Y＋11H―→42He＋n－3m－3Z，即X核比Y核多两个质子，选项A错误；X核的中子数是(n－m)，Z核的中子数(n－m)，选项B错误；由上面两个核反应方程可知X核的质量数(n)比Z核质量数(n－3)大3，选项C正确；X核与Z核的总电荷数(2m－3)若等于Y核电荷数(m－2)的4倍，解得m不是整数，所以选项D错误。答案：C2．[双选]关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.23892U―→23490Th＋42He是α衰变B.147N＋42He―→178O＋11H是β衰变C.21H＋31H―→42He＋10n是轻核聚变D.8234Se―→8236Kr＋20－1e是重核裂变解析：α衰变是放射出氦核的天然放射现象；β衰变是放射出电子的天然放射现象；C项是轻核的聚变，D项是β衰变。答案：AC3．[双选]有关放射性知识，下列说法中正确的是()A．β衰变是原子核内的中子转化成质子和电子从而放出电子的过程B．γ射线一般伴随着α或β射线产生，这三种射线中，γ射线电离能力最强C．由核反应方程23892U―→23490Th＋42He可知核反应前后质量守恒、核电荷数守恒D．氡的半衰期为3.8天，若取4千克氡原子核，经7.6天后就一定剩下1千克氡原子核解析：γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱，故选项B错误；选项C应该为质量数守恒；半衰期是针对大量原子核而言的，故选项D正确。答案：AD4．下列说法正确的是()A．爱因斯坦提出了光子学说，成功解释了光电效应现象B．核反应方程23892U―→23490U＋42He属于裂变C．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D．升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期解析：核反应方程23892U→23490U＋42He属于衰变，故选项B错误；β衰变产生的β射线是原子核内的中子转化成质子和电子从而放出电子形成的，故选项C错误；物理或化学性质的改变不影响其半衰期，故选项D错误。答案：A5．已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图1所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则()A．使某个该种氢原子电离至少需要13.6eV的能量图1B．使某个该种氢原子电离至少需要0.85eV的能量C．只有1种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应解析：使该种氢原子电离至少需要0.85eV的能量，A错，B对；由于E4－E22.7eV，E4－E12.7eV，E3－E12.7eV，E2－E12.7eV，故C、D错。答案：B6．[双选]下列说法中正确的是()A．α粒子散射实验证明原子内是“实体”的B．氢原子的发射光谱是线状谱C．镉棒在裂变反应堆中起减速中子的作用D．轻核的聚变和重核的裂变都可以放出核能解析：α粒子散射实验表明大多数α粒子不发生偏转，由此证明原子内是十分“空旷”的，A错；氢原子的发射光谱是线状谱，B对；镉棒在反应堆中吸收中子作控制棒，反应堆中用石墨、重水或普通水作减速剂，减缓中子速度，C错；轻核的聚变和重核的裂变都存在质量亏损，故都可以放出核能，D对。答案：BD7．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其核聚变方程为32He＋32He―→211H＋42He。关于32He聚变下列表述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电解析：聚变反应存在质量亏损，释放核能，A、C错误。聚变反应产生了质子，B正确。目前核电站都采用重核铀核裂变，D错误。答案：B二、非选择题(本题共4小题，共44分)8．(8分)如图2所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。(1)现有一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________。(填“增大”、“减小”或“不变”)图2(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________(填“有”或“无”)偏转。解析：(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板所带正电荷减少，则静电计指针偏角将变小。注意，静电计与锌板带同种电荷。(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须高于这种金属的极限频率，而与照射光的强度无关。用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象，当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转。答案：(1)减小(2)无9．(12分)(1)(2011·四川高考)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则________。A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1(2)(2011·江苏高考)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E10)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)。解析：(1)由跃迁假设及题意可知，hν1＝Em－En，hν2＝Ek－En，红光频率ν1小于紫光频率ν2，所以能级k能量大于能级m能量，所以从能级k到能级m需要辐射光子，A、C项错；hν3＝Ek－Em，解三式得：hν3＝hν2－hν1，D项正确。(2)电子离原子核越远电势能越大，氢原子能量也就越大；根据动能定理有，hν＋E1＝12mv2，所以电离后电子速度为2hν＋E1m。答案：(1)D(2)越大2hν＋E1m10．(10分)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.40eV和－1.51eV，金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。解析：氢原子放出的光子能量E＝E3－E2，代入数据得E＝1.89eV金属钠的逸出功W0＝hνc，代入数据得W0＝2.3eV因为EW0，所以不能发生光电效应。答案：不能11．(14分)一静止的氡核(22286Rn)发生α衰变，放出一个速度为v0、质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。(1)写出衰变方程；(2)求出反冲核的速度；(计算结果不得使用原子量表示)(3)求出这一衰变过程中亏损的质量。(计算结果不得使用原子量表示)解析：(1)22286Rn―→21884Po＋42He(2)设钋核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律，得：0＝mv0－Mv，则v＝mv0M(3)衰变过程中产生的机械能ΔE＝12mv20＋12Mv2＝M＋mmv202M[来源:Zxxk.Com]由爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2产生这些机械能需要亏损的质量Δm＝ΔEc2＝M＋mmv022Mc2。[来源:学+科+网]答案：(1)22286Rn―→21884Po＋42He(2)mv0M(3)M＋mmv022Mc2