高考专题物理 第6讲 原子物理Word下载.docx
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（计算题24）1、在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能态向低能态跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴耳末-里德伯公式
=R（
-
）来计算，式中λ为波长，R为里德伯常量，n、k分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个k，有n=k+1、k+2、k+3…．其中，赖曼系谱线是电子由n>
1轨道跃迁到k=1的轨道时向外辐射光子形成的，巴耳末系谱线是电子由n>
2的轨道跃迁到k=2的轨道时向外辐射光子形成的．
（1）如图所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中．S为石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上．实验中：
当滑动变阻器的滑片位于最左端，用某种频率的单色光照射K时，电流计G指针发生偏转；
向右滑动滑片，当A比K的电势低到某一值U0（遏止电压）时，电流计G指针恰好指向零．
现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验．若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1；
若用巴耳末系中n=4的光照射金属时，遏止电压的大小为U2．
金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸．电子要从金属中挣脱出来，必须克服这种阻碍做功．使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功．
已知电子电荷的大小为e,真空中的光速为c，里德伯常量为R．试求：
a．赖曼系中波长最长的光对应的频率υ1;
b．普朗克常量h和该金属的逸出功W0．
（2）光子除了有能量，还有动量，动量的表达式p=
（h为普朗克常量）．
a．请你推导出光子动量的表达式p=
b．处于n=2激发态的某氢原子以速度v0运动，当它向k=1的基态跃迁时，沿与v0相反的方向辐射一个光子．辐射光子前后，可认为氢原子的质量为M不变．求辐射光子后氢原子的速度发（用h、R、M和v0表示）
2018东城一模
（选择题15）1、下列核反应方程中，属于核聚变的是
A．
B．
C．
D．
2018海淀一模
（选择题14）1、一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，释放17.6MeV的能量。
已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4。
下列说法正确的是
A．该核反应方程是
B．该核反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
C．m1+m2>
m3+m4
D．该核反应可以在常温下进行
（选择题17）2、用图2甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系。
电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图2乙所示，则
A．通过电流计G的电流方向由d到c
B．电压U增大,光电流I一定增大
C．用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关
D．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应
（选择题24）3、物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；
反之，温度就越低。
所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度。
“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度。
使原子减速的物理过程可以简化为如下情况：
如图13所示，某原子的动量大小为p0。
将一束激光（即大量具有相同动量的光子流）沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为p1的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为p2的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速。
（已知p1、p2均远小于p0，普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响）
（1）若动量大小为p0的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小；
（2）从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为t0。
求动量大小为p0的原子在减速到零的过程中，原子与光子发生“吸收—发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小；
（3）根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化。
此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的多普勒效应的影响，即光源与观察者相对靠近时，观察者接收到的光频率会增大，而相对远离时则减小，这一频率的“偏移量”会随着两者相对速度的变化而变化。
a．为使该原子能够吸收相向运动的激光光子，请定性判断激光光子的频率ν和原子发生跃迁时的能量变化ΔE与h的比值之间应有怎样的大小关系；
b．若某种气态物质中含有大量做热运动的原子，为使该物质能够持续降温，可同时使用6个频率可调的激光光源，从相互垂直的3个维度、6个方向上向该种物质照射激光。
请你运用所知所学，简要论述这样做的合理性与可行性。
2018西城一模
（选择题14）1、下列核反应方程中，属于β衰变的是
A．
B．
（选择题18）2、
18．2016年9月25日，被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜（简称FAST）在贵州省平塘县落成启用，开始接收来自宇宙深处的电磁波。
中国天眼的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义。
如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级（106W）的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米。
那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为（取真空光速c=3108m/s，普朗克常量h=6.61034J∙s）
A．1023B．1027C．1031D．1035
2018丰台一模
（选择题14）1、光照在某金属表面上发生了光电效应。
若只减弱光的强度，而保持频率不变，则
A．有可能不发生光电效应
B．逸出的光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少
D．从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加
（非选题24）2、根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑引力作用下，绕原子核做圆周运动。
①已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。
氢原子处于基态（n=1）时电子的轨道半径为r1，电势能为
（取无穷远处电势能为零）。
氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的
（n=1，2，3，…）。
求氢原子从基态跃迁到n=2的激发态时吸收的能量。
②一个处于基态且动能为
的氢原子与另一个处于基态且静止的氢原子进行对心碰撞。
若要使其中一个氢原子从基态跃迁到激发态，则
至少为多少？
2018房山一模
（选择题15）1、下列表述正确的是
A．α粒子散射实验结果说明原子内部正电荷是均匀分布的
B．β衰变说明原子的原子核外部存在自由电子
C．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的
D．轻核聚变更为清洁、安全，目前大型核电站都是利用轻核的聚变发电的
2018平谷一模
（选择题18）1、2017年11月30日，国际权威学术期刊《自然》发表了中国首颗暗物质探测卫星“悟空”的首批成果：
发现太空中的反常电子信号。
“悟空”采用的是由中国科学家自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法，既能探测低能区，也能探测高能区，特别是首次走进能量为1TeV（1TeV=1.0×
1012eV，e=1.6×
10-19C）以上的“无人区”，“悟空”首次直接测量到了能谱在1TeV处的“拐折”及在1.4TeV处的“尖峰”。
从目前数据分析来看，产生“奇异”电子信号的来源很可能是暗物质湮灭或衰变。
如果进一步证实了这种观点，人们就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量和湮灭率。
结合上述信息，下列说法正确的是（）
A．“拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.6×
1031J
B．电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时，在地球磁场的作用下会向西偏转
C．假设暗物质湮灭亏损的质量为Δm，则湮灭过程中释放的能量为ΔE=Δmc（c为光在真空中的传播速度）
D．若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，则其半衰期随温度的升高而减小
2018北京真题
（选择题13）1、在核反应方程
中，X表示的是
A．质子B．中子C．电子D．
粒子
2017朝阳二模
（选择题13）1、根据玻尔的原子模型，一个氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时，该氢原子
A．吸收光子，能量减小
B．放出光子，能量减小
C．放出光子，核外电子动能减小
D．吸收光子，核外电子动能不变
2017西城二模
（选择题13）1、关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是
A．α射线是带负电的高速电子流
B．β射线是带正电的高速粒子流
C．γ射线是能量很高的电磁波
D．α、β、γ三种射线都是高速运动的带电粒子流
（选择题19）2、研究光电效应的电路如图所示，用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与AK之间的电压U的关系图像如图乙所示。
关于1、2、3三条曲线，下列说法正确的是
A．2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线2对应的黄光较强
B．2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线3对应的黄光较强
C．1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强
D．1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线3对应的黄光较强
2017丰台二模
（选择题14）1、用某种频率的光照射锌板时，锌板能发射出光电子。
为了增大光电子的最大初动能，下列办法可行的是
A．增大入射光的强度
B．增加入射光的照射时间
C．用波长更长的入射光照射锌板
D．用频率更高的入射光照射锌板
2017海淀二模
（选择题14）1、下列说法中正确的是
A．水面漂浮的无色薄油膜在阳光照射下出现彩色条纹，这是光的干涉现象
B．若用X射线照射某金属板能发生光电效应，则用紫外线照射该金属板也一定能发生
C．在相同条件下，γ射线与可见光相比更容易产生明显的衍射现象
D．太阳光谱中有一些清晰的暗线，这说明太阳中缺少与这些暗线对应的元素
（选择题15）2、下列说法中正确的是
A．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的
B．氢原子的能级理论是玻尔在卢瑟福核式结构模型的基础上提出来的
C．汤姆孙通过对阴极射线的研究提出了原子核具有复杂的结构
D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中
（计算题24）3、光电效应现象中逸出的光电子的最大初动能不容易直接测量，可以利用转换测量量的方法进行测量。
（1）如图10所示为研究某光电管发生光电效应的电路图，当用频率为ν的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U，测量对应的光电流强度I，绘制了如图11所示的I-U图象。
根据图象求光电子的最大初动能Ekm和金属K的逸出功W。
已知电子所带电荷量为e，图象中Uc、Im、入射光的频率ν及普朗克常量h均为已知量。
2017东城二模
（选择题14）1、已知质子、中子、氘核的质量分别是m1、m2、m3，光速为c。
在质子和中子结合成氘核的过程中
A．释放的能量为（m1+m2+m3）c2
B．释放的能量为（m1+m2-m3）c2
C．吸收的能量为（m1+m2+m3）c2
D．吸收的能量为（m1+m2-m3）c2
（选择题19）2、如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。
当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，则
A．锌板带正电，验电器带负电
B．若改用强度更小的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转
C．若改用红外线照射锌板，验电器的指针仍然会发生偏转
D．这个现象可以说明光具有波动性
2017朝阳一模
（选择题13）1、开发更为安全、清洁的能源是人类不懈的追求。
关于核反应
，下列说法正确的是
A．该核反应属于重核的裂变
B．该核反应属于轻核的聚变
C．该核反应过程没有质量亏损
D．目前核电站利用的就是该核反应所释放的能量
2017丰台一模
（选择题13）1、根据卢瑟福提出的原子核式结构模型解释α粒子散射实验，使极少数α粒子发生大角度偏转的作用力是
A、原子核对α粒子的库仑引力B、原子核对α粒子的库仑斥力
C、核外电子对α粒子的库仑引力 D、核外电子对α粒子的库仑斥力
2017海淀一模
（选择题13）1、核反应方程
U＋
n→
Ba＋
Kr＋3
n表示中子轰击
U原子核可能发生的一种核反应，该核反应释放出的核能为ΔE。
关于这个核反应，下列说法中正确的是
A．该反应属于核聚变
B．
Ba中的X为146
Ba中含有56个中子
D．该反应的质量亏损为ΔE/c2
2017西城一模
（选择题14）1、下列核反应方程中，属于核聚变的是
2017房山一模
（选择题15）1、根据玻尔理论,氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，如图所示，下列说法正确的是
A．原子的能量减少
B．核外电子受力变小
C．氢原子要吸收一定频率的光子
D．核外电子做圆周运动周期变大
2017石景山一模
（计算题24）中子的发现是物理史上的一件大事。
1920年英国物理学家卢瑟福通过人工核转变发现了质子，在研究原子核的带电量与质量时发现原子核的质量大于核中所有质子的质量和，于是预言：
可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。
1930年科学家在真空条件下用α射线轰击铍核
时，发现一种看不见、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子产生。
这种不知名射线具有如下特点：
①在任意方向的磁场中均不发生偏转；
②这种射线的速度远小于光速；
③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；
用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来。
实验中测得，被打出氢核的最大速度为3.3×
107m/s，氮核的最大速度为4.7×
106m/s，假定该射线中的粒子均具有相同的能量，氢核和氮核碰前可认为是静止的，碰撞过程中没有机械能的损失。
已知氢核质量MH与氮核质量MN之比为1:
14。
根据以上信息，不考虑相对论效应，完成下列问题。
（1）请通过分析说明该射线是否带电，是否为γ射线；
（2）请判断该射线中的粒子是否为卢瑟福所预言的中子，并通过分析说明依据；
（3）写出用α射线轰击铍核
发现该射线的核反应方程。
2017顺义一模
（选择题14）1、用中子（
）轰击铝27（
），产生钠24（
）和X，则X是
A.电子B.质子
C.正电子D.α粒子
2017通州一模
（选择题14）1、根据玻尔理论，氢原子的核外电子由外层轨道跃迁到内层轨道后，则
A．原子的能量增加
B．原子的电势能增加
C．核外电子的动能增加
D．核外电子的轨道半径增加
2017北京真题
（选择题18）1、2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（1nm=10-9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，大连光源学科&
网因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。
据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量
，真空光速
）
B．
C．
D．
2016朝阳二模
（选择题13）1、下列核反应方程中，属于裂变的是
A．
B．
D．
2016丰台二模
（选择题14）1、关于玻尔建立的氢原子模型，下列说法正确的是
A.氢原子处于基态时，电子的轨道半径最大
B.氢原子在不同能量态之间跃迁时可以吸收任意频率的光子
C.氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小
D.氢原子从基态向较高能量态跃迁时，系统的电势能减小
2016海淀二模
（选择题14）1、对下列各原子核变化的方程，表述正确的是
是核聚变反应B．
是α衰变
是核裂变反应D．
是β衰变
2016西城二模
（选择题20）1、许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。
利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。
已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为
，其中n=2，3，4…。
1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做
，n=3，4，5，…。
式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。
用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为
A.
B.
C.
D.
（选择题13）1、处于
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
2016海淀一模
（选择题14）1、已知氦离子（He+）的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知（ ）
A．氦离子（He+）从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率低
B．大量处在n=3能级的氦离子（He+）向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子
C．氦离子（He+）处于n=1能级时，能吸收45eV的能量跃迁到n=2能级
D．氦离子（He+）从n=4能级跃迁到n=3能级，需要吸收能量
2016东城一模
中，X表示
是重核裂变的核反应方程
C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关D．β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
2016朝阳一模
（选择题19）1、从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压UC（即图1所示的电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压）与入射光的频率v，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。
按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的UC--v图像如图2所示。
A．该金属的截止频率约为4.27×
1014HzB．该金属的截止频率约为5.50×
1014Hz
C．该图线的斜率为普朗克常量D．该图线的斜率为这种金属的逸出功
2016丰台一模
（选择题14）1、一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子，同时放出一个γ光子.已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是（
）
A．这个核反应是裂变反应
B．这个反应的核反应方程是
C．辐射出的
光子的能量
D．辐射出的
光子在真空中的波长
=
2016石景山一模
中的X表示
A．中子B．电子C．α粒子D．质子
2016房山一模
（选择题14）1、日本福岛核电站发生核泄漏危机引起世界对安全利用核能的关注。
泄漏的污染物中含有
和
。
发生衰变时会释放β射线；
发生衰变时会释放γ射线，过量的射线对人体组织有破坏作用。
核泄露一旦发生，应尽量避免污染物的扩散。
A．γ射线电离作用很强
B．β射线是高速电子流
C．目前世界上运行的核电站均采用核聚变
D．可以通过降低温度减小污染物的半衰期，从而减小危害
2016延庆一模
（选择题14）1、碘－131（
）是重要的核裂变产物之一，因此它可以作为核爆炸或核反应堆泄漏事故的信号核素。
碘－131本身也具有放射性，它的放射性物质主要是β射线。
它的核反应方程是：
B．
C．
2018海淀二模
A
2018朝阳二模
1.C2.C
2018昌平二模
2018顺义二模
C
2018朝阳一模
参考答案
略
2018东城一模
2018海淀一模
1.C2.C3.
（1）
（2）
（3）a.
b.①对于大量沿任意方向运动的原子，速度矢量均可在同一个三维坐标系中完全分解到相互垂直的3个纬度上；
②考虑多普勒效应，选用频率
的激光，原子只能吸收反向运动的光子使动量减小。
通过适当调整激光频率，可保证减速的原子能够不断吸收、发射光子而持续减小动量；
③大量原子的热运动速率具有一定的分布规律，总有部分原子的速率能够符合光子吸收条件而被减速。
被减速的原子通过与其他原子的频繁碰撞，能够使大量原子的平均动能减小，温度降低。
所以，从彼此垂直、两两相对的6个方向照射激光，能使该物质持续降温，这样做是可行的，合理的。
2018西城一模
1.A2.C
2018丰台一模
1.C2.
；
2018房山一模
2018门头沟一模
2018平谷一模
B
D
1.A2.B3.eUc；
hν-eUc
1.B2.B
2017朝阳一模
2017丰台一模
2017海淀一模
2017西城一模
2017房山一模
2017石景山一模
（1）该射线不是γ射线。
计算得该射线粒子的质量与质子（氢核）的质量近似相等，表明这种射线粒子就是卢瑟福所预言的中子。
（3）
C
A
D
2
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