（浙江专用）2020版高考物理一轮复习 专题十七 原子结构和原子核课件

专题十七原子结构和原子核高考物理(浙江专用)五年高考A组自主命题·浙江卷题组考点一原子结构1.(2018浙江4月选考,15,2分)(多选)氢原子的能级图如图所示,关于大量氢原子的能级跃迁,下列说法正确的是(可见光的波长范围为4.0×10-7m~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s) () 答案BCγ射线是原子核通过衰变产生的高能电磁波,与原子跃迁无关,故A错误。氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出光子,根据ΔE=hν=h ,可得可见光光子的能量范围为1.63~3.09eV;从n=4能级跃迁到n=2时能级ΔE=2.55eV,处在可见光能量范围内,故B选项正确。从高能级向n=3时能级跃迁辐射出的光子最大能量为ΔE=1.51eV1.63eV,属于红外线,具有显著的热效应,所以C选项正确。传播速度越小,折射率越大,光子频率越大,能量越大,而氢原子从高能级向n=2能级跃迁时辐射出的光子最大能量为3.40eV,所以D选项错误。cλA.氢原子从高能级跃迁到基态时,会辐射γ射线B.氢原子处在n=4能级,会辐射可见光C.氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,辐射的光具有显著的热效应D.氢原子从高能级向n=2能级跃迁时,辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89eV2.(2016浙江10月选考,15,2分)(多选)如图为氢原子能级图,氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光;从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光。a光和b光的波长分别为λa和λb,照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应,遏止电压分别为Ua和Ub。则 ()A.λaλbB.UaUbC.a光的光子能量为2.86eVD.b光产生的光电子最大初动能Ek=0.26eV答案BCD根据能级跃迁知识得hνa=E5-E2=(-0.54)eV-(-3.4)eV=2.86eV,hνb=E4-E2=(-0.85)eV-(-3.4)eV=2.55eV,显然a光的光子能量大于b光的光子能量,即a光频率较大,波长较短,所以A错,C正确。根据光电效应方程可知,最大初动能Ek=hν-W0,所以a光照射后光电子的最大初动能为Ek'=(2.86-2.29)eV=0.57eV,b光照射后光电子的最大初动能为Ek=(2.55-2.29)eV=0.26eV,选项D正确。由eU=Ek知UaUb,选项B正确。3.(2016浙江4月选考,14,2分)(多选)下列说法正确的是 ()A.波源的频率越高,波速越大B.温度升高,放射性元素的半衰期不变C.氢原子吸收光子从低能级跃迁到高能级D.光发生全反射时,临界角随入射角增大而变大答案BC机械波传播的速度与介质有关,与波源频率无关,A错误。放射性元素的半衰期反映了原子核衰变的快慢,与温度无关,B正确。氢原子吸收光子,能量增大,从低能级跃迁到高能级,C正确。光发生全反射时,临界角跟介质折射率之比有关,与入射角无关,D错误。4.(2015浙江10月选考,14,2分)(多选)氢原子从n=6跃迁到n=2能级时辐射出频率为ν1的光子,从n=5跃迁到n=2能级时辐射出频率为ν2的光子。下列说法正确的是 ()A.频率为ν1的光子的能量较大B.频率为ν1的光子的动量较大C.做双缝干涉实验时,频率为ν1的光产生的条纹间距较大D.做光电效应实验时,频率为ν1的光产生的光电子的最大初动能较大答案ABD由En= ,ΔE=Em-En,可知,氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子能量比从n=5能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子的能量要大,故A正确;由E=hν,c=λν,且光子动量p= ,可知能量大的光子动量大,B正确;频率为ν1的光子能量大,频率为ν1的光波长λ1小,双缝干涉条纹间距Δx1=λ1 小,C错误;由光电效应方程Ekm=hν-hν0可知,入射光子的能量大,产生的光电子最大初动能大,故D正确。12EnhλLd1.(2019浙江4月选考,15,2分)(多选)静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A,电荷数为Z,核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα,α粒子在磁场中运动的半径为R。则 ()A.衰变方程可表示为 X Y HeB.核Y的结合能为(mX-mY-mα)c2C.核Y在磁场中运动的半径为 D.核Y的动能为EkY= AZ 42AZ4222RZ2YXYY()mmmmcmm考点二原子核答案AC根据质量数和电荷数守恒可知,衰变方程可表示为 X Y+ He,选项A正确;此反应中放出的总能量为:ΔE=(mX-mY-mα)c2,可知核Y的结合能不等于(mX-mY-mα)c2,选项B错误;带电粒子在磁场中运动的半径r= ,又mv=p(动量),则得r= ,α衰变过程遵守动量守恒,根据动量守恒定律得:0=pY-pα,则pY=pα,得半径之比为 = = ,则核Y在磁场中运动的半径为rY= ,故C正确;两粒子的动能之比: = = = ,因EkY+Ekα=ΔE=(mX-mY-mα)c2,解得EkY= ,选项D错误。AZ 42AZ42 mvqBpqBYrrYqq22Z22RZkYkEE2YY21212mvmv2YY2Y()()mmvmmvYmm2XYY()mmmmcmm2.(2017浙江11月选考,14,2分)(多选)下列说法正确的是 ()A.核聚变反应方程可能为 H H He+ nB.铀核裂变的核反应方程可能为 U n Xe Sr+ nC.发生β衰变时原子核放出电子,说明电子是原子核的组成部分D.中子和质子结合成氘核,若该过程质量亏损为Δm,则氘核的结合能为Δmc221 314210223592 10140549438102答案BD选项A的核反应方程为 H H He n,选项A错误;根据重核裂变的核反应方程配平方式可知,选项B正确;发生β衰变时原子核内部中子衰变为质子时释放出高速电子,电子并不是原子核的组成部分,选项C错误;根据质能方程可知选项D正确。21 3142103.(2016浙江10月选考,16,2分)(多选)用中子 n)轰击铀核 U)产生裂变反应,会产生钡核 Ba)和氪核 Kr)并释放出中子 n),当达到某些条件时可发生链式反应。一个铀核 U)裂变时,释放的能量约为200MeV(1eV=1.6×10-19J)。以下说法正确的是 ()A U的裂变方程为 U Ba Kr nB U的裂变方程为 U n Ba Kr+ nC U发生链式反应的条件与铀块的体积有关D.一个 U裂变时,质量亏损约为3.6×10-20kg10(23592(14456(8936(10(23592(23592.23592 1445689361023592.23592 1014456893610323592.23592 答案BC本题考查了对原子核的裂变、质能方程的理解。铀核的裂变需要中子的轰击,所以选项A错误,选项B正确。链式反应在进行过程中,需要铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去,所以选项C正确。根据质能方程ΔE=Δmc2,反应过程中,质量亏损为Δm= kg≈3.6×10-28kg,选项D错误。61982200101.610(310)B组统一命题、省(区、市)卷题组考点一原子结构1.(2019课标Ⅰ,14,6分)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV~3.10eV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.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV答案A本题考查原子的能级跃迁问题,体现了模型建构的核心素养。由题图数据分析可知,只有氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内,所以处于基态(n=1)的氢原子最少也要跃迁到n=3能级,氢原子吸收的能量最少为ΔE=E3-E1=12.09eV,故选A。易错警示本题易错选C,没有注意到氢原子原本处于“基态(n=1)”。以下为教师用书专用(3)2.(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C处于能级为n的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为 ,所以处于n=3能级的大量氢原子向低能级跃迁,辐射光的频率有 =3种,故C项正确。2Cn23C3.(2015天津理综,1,6分)物理学重视逻辑,崇尚理性,其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是 ()A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的答案Aα粒子散射实验的重要发现使人们认识到原子具有核式结构,B、C项错误;密立根的油滴实验测出了电子的电荷量,D项错误。1.(2019课标Ⅱ,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 H He+ e+2ν已知 H和 He的质量分别为mp=1.0078u和mα=4.0026u,1u=931MeV/c2,c为光速。在4个 H转变成 He的过程中,释放的能量约为 ()A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV1144201211 42 11 421个考点二原子核答案C本题考查了学生对核反应中核能的计算能力,体现了学科素养中的物理观念。由核反应方程可知,4个 H转变成1个 He的过程中的质量亏损Δm≈4×1.0078u-4.0026u=0.0286u,释放的核能ΔE=Δmc2=0.0286×931MeV≈26.6MeV,故选项C正确。11 42 解题关键本题为估算题,因电子质量很小,约为 u,故在计算的过程中不需纠结,应大胆忽略。118362.(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,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AD本题以“人造太阳”为背景,考查核聚变反应,以及学生的理解能力,体现了科学态度与社会责任的核心素养,也体现了应用与创新的价值观念。因为重核裂变后,产物中存在不稳定的核,而且放射性产物较多,轻核聚变与之相比更安全、清洁,所以A项正确。轻原子核才会发生聚变,所以B项错误。核反应过程中存在质量亏损,释放能量,所以C项错误。核反应后产生的新核相对稳定,比结合能增加,故D项正确。试题分析通过科学实践透彻分析了核反应,并考查了重核裂变和轻核聚变的特点、区别等。3.(2018课标Ⅲ,14,6分)1934年,约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核 Al,产生了第一个人工放射性核素X:α Al→n+X。X的原子序数和质量数分别为 ()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和312713 2713答案B本题考查核反应方程。在核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒,则X的原子序数为2+13=15,X的质量数为4+27-1=30,选项B正确。规律总结核反应方程的特点核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒。4.(2017课标Ⅱ,15,6分)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为 U Th He。下列说法正确的是 ()A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量23892 2349042答案B本题考查天然放射现象、半衰期、动量守恒。静止的原子核在衰变前后动量守恒,由动量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,故衰