2016年高考物理备考优生百日闯关系列专题15原子物理(含)讲义

专题15 原子物理第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律。

考纲要求1、知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律；会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．2、知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱；掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题。

3、掌握原子核的衰变、半衰期等知识；会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．命题规律1、光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点，也是考查的热点，一般以选择题形式出现，光电效应方程可能会以填空题或计算题形式出现。

2、核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件在选做题部分出现的几率将会增加，可能单独命题，也可能与其它知识联合出题．3、半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热点问题，试题一般以基础知识为主，较简单.第二部分精选试题1、【2016•甘肃省兰州一中高三12月月考】（6分）下列说法正确的是_____（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。

每选错一个扣3分，最低得分为0分）A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构C．原子核发生β衰变生成的新核原子序数增加D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长E．γ射线是原子核内部发生核反应而释放出的多余的能量【答案】AC E【解析】天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，选项A正确；α粒子散射实验说明原子具有核式结构，选项B错误；根据电荷数守恒，质量数守恒知，β衰变放出一个电子，新核的电荷数增1，即原子序数增加．故C正确；氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，选项D错误；γ射线是伴随着α或β衰变，而释放出的多余的能量，故E正确；【名师点睛】本题考查了物理学史、衰变的实质、能级的跃迁等知识点，比较简单，只有对教材熟悉，就能轻松解决. α粒子散射实验说明了原子的核式结构模型，天然放射现象说明原子核内部有复杂结构．跃迁时辐射的能量等于两能级间的能级差，即频率与波长的关系，并根据α或β衰变，来认识γ射线．2、【2016•衡水中学高三上四调】氢原子能级如图，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm，以下判断正确的是（）A、氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nmB、用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级C、一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D、用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级【答案】C【名师点睛】此题是对玻尔理论的考查；要知道原子从高能态向低能态跃迁时，要辐射出一定频率的光子，光子的能量等于两个能级的能级差，同样，原子从低能态向高能态跃迁时，要吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个能级的能级差.3、【河北省衡水中学2016届高三上学期四调考试物理试题】已知钙和钾的截止频率分别为14⨯z，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们7.7310Hz5.4410H⨯和14表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的（）A、波长 B频率 C、能量 D、动量【解析】根据爱因斯坦质能方程0k E h W γ=-可得00k E h W h h γγγ=-=-，因为钙的截止频率较大，所以钙的最大初动能较小，因为21,2k E mv P mv ==，联立可得P =故钙的动量较小，根据公式h Pλ=可得波长较大，则频率较小，故A 正确 【名师点睛】解决本题的关键要掌握光电效应方程，明确光电子的动量与动能的关系、物质波的波长与动量的关系h Pλ= 4、【2016•衡水中学高三上四调】已知钙和钾的截止频率分别为147.7310Hz ⨯和145.4410H ⨯z ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的（）A 、波长B 频率C 、能量D 、动量【答案】A【名师点睛】此题考查了爱因斯坦光电效应方程的应用；解决本题的关键要掌握光电效应方程E k =h γ-W 0，并理解其物理意义；明确光电子的动量与动能的关系、物质波的波长与动量的关系h Pλ=。

5、【黑龙江省实验中学2016届高三10月月考物理试题】（6分）下列说法正确的是（填入正确选项前的字母，选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分；选错1个扣3分，最低得0分。

）A ．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B ．X 射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C ．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D ．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长E ．速度相等的电子和质子，电子的波长大【答案】ADEA 、根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关．故A 正确；B 、电子的衍射说明粒子的波动性，证实了物质波的存在．故B 错误；C 、根据光电效应方程km E h W ν=-，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，是线性关系，不是成正比．故C 错误；D 、在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据h Pλ=，知波长增大．故D 正确；E 、速度相等的电子和质子，电子的动量小；根据物质波的波长公式h P λ=可知，电子的波长长．故E 正确．故选：ADE【名师点睛】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；电子的衍射说明证实了物质波的存在；康普顿效应说明光具有粒子性；德布罗意波理论告诉我们，一切运动的微粒都有一种波与之对应，即一切运动的微粒都具有波粒二象性．电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来．6、【2016•重庆市一中高三上期中】（5分）下列说法中正确的是（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得0分）A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为4141712781He N O H +→+B.铀核裂变的核反应是2351419219256360U Ba Kr 2n →++C.已知质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，那么，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m 1+2m 2-m 3）c 2D.铀（23892U ）经过多次α、β衰变形成稳定的铅（20682Pb ）的过程中，有6个中子转变成质子E.一个处于n =5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能够辐射10种不同频率的电磁波【答案】ACD【名师点睛】该题考查原子物理学的几个不同的知识点，都是记忆性的知识点，要牢记．这其中，铀235的裂变是人工可控的核反应，该裂变有多种裂变的方式，但是每一种都要有慢中子的参与，这是该题中容易出错的地方．另外选项E 中，要注意“一个”与“一群”的差别．7、【重庆市第一中学2016届高三上学期第二次月考考试理科综合试题】（5分）下列说法正确的是________（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）A.方程式238234492902U Th He →+是重核裂变反应方程B.铯原子核（13355Cs ）的结合能小于铅原子核（20882Pb ）的结合能C.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的D.核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力E.原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量【答案】BCD【名师点睛】裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，聚变是质量较轻的核转化为质量较大的核；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的；核力随核子间距离的变化可以表现为引力也可以表现为斥力；核子在结合成原子核的过程中会释放能量，产生质量亏损．8、【2016•广东省广州六中、广雅中学、执信中学等六校高三第一次联考】（6分）下列说法正确的是。

（填正确答案标号．选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分．错选得0分）A ．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B ．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的C ．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说D ．对于任何一种金属都存在一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应E ．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，核外电子的运动动能减小。

【答案】ACD【解析】A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，故A正确；B、β衰变中产生的β射线实际上是原子中的中子转变成质子，而发出的电子，故B错误；C、爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C正确；D、对于任何一种金属都存在一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应，故D正确；E、玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减少，核外电子的动能增大，总能量减小，故E错误；故选ACD.【名师点睛】考查α粒子散射实验的用途，知道β射线从何而来，注意最大波长与极限频率的关系，掌握辐射或吸收一个光子后，动能与电势能如何变化也是经常容易出错．9、【云南省师范大学附属中学2016届高三适应性月考卷（二）理科综合物理试题】（5分）随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识。

下列有关说法正确的是＿。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）A、玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象B、德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想C、普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念D、卢瑟福通过a粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子E、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性【答案】BDE【名师点睛】此题考查了原子物理部分的多个知识点；关键是多看课本，熟记课本知识即可，都是基本概念，高考中考查的知识都是直接来自课本上的，包括物理学史，几个重要的发现性实验以及几种重要的核反应等.10、【2016•黑龙江省实验中学高三上第二次月考】如图为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能及示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有：（ )A．电子轨道半径减小，动能也要增大B．氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线C．由n=4跃迁到n=1时发出光子的频率最小D．金属钾的逸出功为2.21 e V，能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条【答案】AD【解析】当原子从第4能级向低能级跃迁时，原子的能量减小，轨道半径减小，电子的动能增大，电势能减小，故A正确；能级间跃迁辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，氢原子跃迁时，可发出不连续的光谱线，故B错误；由n=4跃迁到n=1时辐射的光子能量最大，发出光子的频率最小，故D错误；第四能级的氢原子可以放出6条光谱线，其放出的光子能量分别为：E1=-0.85-（-1.51）=0.66e V；E2=-0.85-（-3.40）=2.55e V、E3=-0.85-（-13.6）=12.75e V、E4=-1.51-（-3.40）=1.89e V、E5=-1.51-（-13.6e V）=12.09e V、E6=-3.40-（-13.6）=10.20e V、故大于2.21e V的光谱线有4条，故D正确；【名师点睛】解决本题的关键知道光电效应的条件以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子能量越大，频率越大，波长越小11、（多选）【河北省衡水中学2016届高三上学期四调考试物理试题】氢原子能级如图，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm，以下判断正确的是（）A、氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nmB、用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级C、一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D、用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级【答案】CD【名师点睛】大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁，可以辐射出3种不同频率的光子，跃迁释放能量满足m n E E E ∆=-．既不能多于能级差，也不能少于此值，同时根据c λγ=，即可求解12、【2016•重庆市巴蜀中学高三上第三次月考】下列说法正确的是（填正确答案的标号，选对一个得3分，选对2个得4分，选对三个得6分，每选错一个扣3分，最低分为0分）A 、β衰变中产生的β射线实质上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的B 、据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，氢原子电势能减小，核外电子运动的加速度增大C 、每一种原子都有自己的特征谱线D 、比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定E 、宏观物体的物质波长非常小，极易观察到它的波动性【答案】BCD 【名师点睛】本题知识较多，很多都是是识记的，注意把握现象的实质，明确之间的联系与区别；平时积累物理学识13、【云南省玉溪市第一中学2016届高三上学期期中考试理科综合试题】下列说法正确的是（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。