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专题十六原子物理与原子核物理高考物理(天津市专用)考点一原子结构五年高考统一命题、省(区、市)卷题组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。易错点拨本题易错选C,没有注意到氢原子原本处于“基态(n=1)”。2.(2016北京理综,13,6分,0.93)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。2Cn23C考查点能级跃迁。方法拨归纳利用能级图,结合排列组合的知识,把氢原子从高能级向低能级跃迁释放光子种类的规律总结明白,并不断强化。3.(2012北京理综,13,6分)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子 ()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少答案B根据玻尔原子理论知,氢原子从高能级n=3向低能级n=2跃迁时,将以光子形式放出能量,放出光子后原子能量减少,故B选项正确。教师专用题组4.(2007北京理综,14,6分)下列说法正确的是 ()A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B.汤姆孙发现电子,表明原子具有核式结构C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太短D.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量增加答案D太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应(核聚变反应),所以选项A错误。汤姆孙发现电子,说明带负电的电子是原子的一部分,因此原子是可分的,并且应该有一定的结构;又因为电子带负电,而原子呈电中性,所以原子中一定还有带正电的部分。在此后,由卢瑟福通过α粒子散射实验,根据极少数α粒子几乎被反向弹回,而推断出原子的核式结构,因此选项B错误。光照射到金属表面上时能否发生光电效应,取决于入射光的能量(E=hν),光的频率越高(波长越短),其能量越大,越可能在金属表面发生光电效应。因此,一束光照射到某金属上不能发生光电效应,是由于这束光的能量较小,即频率较小(波长较长),所以选项C错误。氢原子的核外电子在从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道过程中,需要吸收一定的能量,所以核外电子离核越远,原子的总能量越大。设电子的质量为m,电荷量为e,其与原子核之间的距离为r时,电子绕核运动的速度大小为v,则根据库仑定律和牛顿第二定律有 = ,所以电子的动能Ek= ,即轨道半径越大,动能越小,故选项D正确。22ker2mvr22ker考点二原子核物理A组自主命题·天津卷题组1.(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。2.(2018天津理综,1,6分)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是 () A N俘获一个α粒子,产生 O并放出一个粒子B Al俘获一个α粒子,产生 P并放出一个粒子C B俘获一个质子,产生 Be并放出一个粒子D Li俘获一个质子,产生 He并放出一个粒子147.178 2713.3015 115.84 63.32 答案B本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则,可写出选项中的四个核反应方程 N+ He O H,选项A错误 Al He P n,选项B正确。 Be He,选项C错误 Li H He He,选项D错误。147。42 178112713。423015101118514BH 4263。113242解题关键核反应中的两守恒根据核反应过程中质量数和电荷数均守恒的原则,写出核反应方程,同时应熟记几种常用的微观粒子的表示方法。3.(2017天津理综,1,6分)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是() A H H He nB N He O HC He Al P nD U n Ba Kr+ n21.314210147.421781142.271330151023592.10144568936103答案A本题考查核反应类型。选项A是质量小的核结合成质量较大的核,属于核聚变。选项B是卢瑟福发现质子的人工转变方程。选项C是约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素的人工转变方程。选项D是铀核在中子轰击下分裂为中等质量的核的过程,属于核裂变。易混点拨轻核聚变与人工转变从本质过程来看,轻核聚变是质量较小的原子核在高温下或在高压下接近到核力能发生作用的范围时,在核力作用下结合为质量较大的原子核,同时放出能量;人工转变是在高速粒子的轰击下使靶核发生转变,同时被击出某种粒子,此过程中通常要吸收能量。从方程形式来看,二者相近,不易区分。可通过典型人工转变方程的记忆来解决,几种典型人工转变是发现质子、中子、放射性同位素与正电子的核反应。4.(2016天津理综,6,6分)(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的科学认知,推动物理学的发展。下列说法符合事实的是 ()A.赫兹通过一系列实验,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B.查德威克用α粒子轰击 N获得反冲核 O,发现了中子C.贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子核有复杂结构D.卢瑟福通过对阴极射线的研究,提出了原子核式结构模型147 178 答案AC1886年,德国科学家赫兹做了《赫兹的电火花》等一系列实验,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论,A项正确;查德威克用α粒子轰击 Be获得反冲核 C,发现了中子,B项错误;贝克勒尔发现天然放射性现象,原子序数大于或等于83的原子核在自然界中自发地发生衰变,说明原子核有复杂结构,C项正确;卢瑟福通过α粒子散射现象,提出了原子核式结构模型,D项错。94 126 5.(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。6.(2014天津理综,6,6分)(多选)下列说法正确的是 ()A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同答案BD玻尔对氢原子光谱的研究完善了核式结构模型,选项A错误;紫外线有荧光效应,故B选项正确;天然放射现象中的γ射线不带电,在电场或磁场中不发生偏转,选项C错误;观察者与波源互相远离,由多普勒效应可知接收到的频率变小,故选项D正确。7.(2013天津理综,1,6分)下列说法正确的是 ()A.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B.α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D.发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关答案C原子核发生衰变时有质量亏损,质量不守恒,选项A错。γ射线是光子流,不是带电粒子流,选项B错。氢原子从激发态向基态跃迁,辐射的光子能量hν=Em-En,即只能辐射特定频率的光子,C项正确。光电效应的光电子动能Ek=hν-W0,与入射光频率有关,而与入射光强度无关,D项错误。B组统一命题、省(区、市)卷题组8.(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.52MeV1144201211 42 11 421个答案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。118369.(2018北京理综,13,6分)在核反应方程 He N O+X中,X表示的是 ()A.质子B.中子C.电子D.α粒子42 147178答案A本题考查核反应方程。由核反应中质量数和电荷数均守恒,可判断X为质子 H,故选项A正确。11 10.(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。11.(2017课标Ⅰ,17,6分)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是: H→ n。已知 H的质量为2.0136u He的质量为3.0150u n的质量为1.0087u,1u=931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为 ()A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV2211H 3120He 21 32,10,答案B本题考查核能的计算。聚变反应中的质量亏损为Δm=(2×2.0136-3.0150-1.0087)u=0.0035u,则释放的核能为ΔE=Δmc2=0.0035×931MeV≈3.3MeV,B正确。方法技巧由质量亏损计算核能由Δm计算核反应过程中释放的核能时,若Δm以u为单位,可由1u=931MeV/c2,得到释放的以MeV为单位的核能;若Δm以kg为单位,则由质能方程ΔE=Δmc2获得以J为单位的释放的