2020版高考物理一轮复习第十二章 微专题80原子和原子核

2020版高考物理一轮复习第十二章 微专题80原子和原子核

原子和原子核 ‎1.(多选)如图1所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出10种不同频率的光子，其中莱曼系是指氢原子由高能级向n＝1能级跃迁时释放的光子，则(　　)‎ 图1‎ A.10种光子中波长最短的是从n＝5激发态跃迁到基态时产生的 B.10种光子中有4种属于莱曼系 C.使n＝5能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量 D.从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量 ‎2.(多选)(2018·山东省枣庄八中质检)下列说法正确的是(　　)‎ A.光电效应表明光具有能量，具有波粒二象性 B.根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小 C.一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长 D.α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 ‎3.(多选)下面叙述正确的是(　　)‎ A.原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量 B.有4个半衰期为2年的铯134原子核，经过4年时间还剩下1个铯134‎ C.同一光电管中发生光电效应时，增大照射光的频率就能增大光电子的最大初动能 D.氢原子从n＝6能级跃迁至n＝2能级时辐射出的光子，比从n＝5能级跃迁至n＝2能级时辐射出的光子能量较大 ‎4.(2018·广东省佛山市二模)关于图2中四幅图的有关说法中正确的是(　　)‎ 图2‎ A.图甲中的α粒子散射实验说明了原子核是由质子与中子组成 B.图乙中若改用绿光照射，验电器金属箔一定不会张开 C.图丙一群氢原子处于n＝4的激发态，最多能辐射6种不同频率的光子 D.图丁原子核C、B结合成A时会有质量亏损，要释放能量 ‎5.(多选)(2018·山东省青岛市城阳区模拟)下列说法正确的是(　　)‎ A.在光电效应实验中，入射光越强，逸出的光电子的初动能越大 B.处于基态的氢原子可以吸收任意频率的光子而跃迁到对应的激发态 C.某种放射性元素的样品经过6小时后还有没有衰变，它的半衰期是1.5小时 D.比结合能的大小决定着原子核的稳定程度 ‎6.为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1.0073u、mα＝4.0015u、mLi＝7.0160u，求：‎ ‎(1)写出该反应方程；‎ ‎(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确.(1u＝1.6606×10－27kg)‎ ‎7.在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用.在轻核聚变的核反应中，两个氘核(H)以相同的动能E0做对心碰撞，该反应中释放的核能为ΔE，假设释放的核能全部转化为氦核(He)和另一种粒子的动能.‎ ‎(1)写出核反应方程式；‎ ‎(2)在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和另一种粒子的动能各是多少？‎ 答案精析 ‎1.AB　[由n＝5激发态跃迁到基态时产生的光子能量最大，频率最高，波长最短，A项正确；5→1、4→1、3→1和2→1跃迁时释放的4种光子属于莱曼系，B项正确；使n＝5能级的氢原子电离至少要0.54eV的能量，C项错误；从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量为－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量为－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，D错误.]‎ ‎2.CD　[光电效应说明光具有粒子性，故A错误；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，电子从高轨道跃迁到低轨道，电子与原子核之间的距离变小，库仑力做正功，氢原子的电势能减小；电子与原子核之间的距离变小，由库仑力提供向心力有k＝m，则核外电子的运动速度v＝增大，故B错误；一束光照射到某金属上不能发生光电效应，可能是因为该束光频率太小，即波长太长，故C正确；卢瑟福依据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，故D正确.]‎ ‎3.ACD　[半衰期是统计规律，是对大量原子核来说的，对少量原子核不成立，故B错误.]‎ ‎4.C　[α粒子散射实验说明了原子具有核式结构，故A项错误；紫外线照射金属板时能产生光电效应，换用绿光照射金属板可能会产生光电效应，验电器金属箔可能会张开，故B项错误；一群氢原子处于n＝4的激发态，最多能辐射不同频率的光子种数为C42＝6，故C项正确；原子核C、B结合成A时，核子平均质量增大，要吸收能量，故D项错误.]‎ ‎5.CD　[光电子的最大初动能大小与入射光强弱无关，与入射光的频率有关，A错误；一个处于基态的氢原子只能吸收等于两能级间能量差的光子，故B错误；样品还有没有衰变，说明经过了4个半衰期，所以半衰期为1.5小时，故C正确；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，故D正确.]‎ ‎6.(1)Li＋H→2He ‎(2)见解析 解析　(1)核反应方程为：Li＋H→2He.‎ ‎(2)核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.0160u＋1.0073u－2×4.0015u＝0.0203u，由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝0.0203×931.5MeV＝18.9MeV，而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19.3MeV，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确.‎ ‎7.(1)2H→He＋n或H＋H→He＋n ‎(2)(2E0＋ΔE)　(2E0＋ΔE)‎ 解析　(1)核反应方程为2H→He＋n或H＋H→He＋n ‎(2)根据核反应中系统的能量守恒，有EkHe＋Ekn＝2E0＋ΔE，‎ 根据核反应中系统的动量守恒，有pHe－pn＝0，‎ 由Ek＝可知＝＝，‎ 解得EkHe＝(2E0＋ΔE)，Ekn＝(2E0＋ΔE).‎