中學(xué)生物理競賽原子物理試題及參考答案一、單項選擇題（每題1分，共20分）1.原子的核式結(jié)構(gòu)模型是由（）提出的。A.湯姆遜B.盧瑟福C.玻爾D.普朗克答案：B2.氫原子光譜的巴爾末公式中，波長與（）有關(guān)。A.量子數(shù)nB.普朗克常量hC.電子質(zhì)量mD.光速c答案：A3.按照玻爾理論，氫原子從能級A躍遷到能級B時，釋放頻率為ν1的光子；氫原子從能級B躍遷到能級C時，吸收頻率為ν2的光子，且ν1>ν2。則氫原子從能級C躍遷到能級A時，將（）A.吸收頻率為ν1-ν2的光子B.吸收頻率為ν1+ν2的光子C.釋放頻率為ν1-ν2的光子D.釋放頻率為ν1+ν2的光子答案：C4.關(guān)于α粒子散射實驗，下列說法正確的是（）A.絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)B.α粒子在接近原子核的過程中，動能減少，電勢能減少C.α粒子離開原子核的過程中，動能增加，電勢能增加D.對α粒子散射實驗的數(shù)據(jù)分析，可以估算出原子核的大小答案：D5.原子的能量量子化現(xiàn)象是指（）A.原子的能量是不連續(xù)的，只能取一系列特定的值B.原子的能量是連續(xù)變化的C.原子的能量取決于電子的運動軌道D.原子的能量與電子的自旋有關(guān)答案：A6.下列說法中正確的是（）A.電子云圖中的小黑點表示電子的個數(shù)B.電子云圖中的小黑點表示電子在核外空間出現(xiàn)的概率C.電子云圖中小黑點的疏密表示電子在核外空間出現(xiàn)的概率大小D.電子云圖中小黑點的疏密表示電子在核外空間運動的速度大小答案：C7.下列能級中，能級能量最高的是（）A.2sB.2pC.3sD.3p答案：D8.當(dāng)氫原子的電子從n=4的軌道躍遷到n=2的軌道時，輻射出光子的波長為λ。若氫原子的電子從n=3的軌道躍遷到n=2的軌道時，輻射出光子的波長為（）A.36λ/5B.5λ/36C.3λ/4D.4λ/3答案：A9.下列關(guān)于原子核的說法正確的是（）A.原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定B.原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定C.組成原子核中的核子數(shù)越多，原子核越穩(wěn)定D.組成原子核中的質(zhì)子數(shù)越多，原子核越穩(wěn)定答案：B10.放射性元素發(fā)生β衰變時，放出的電子是（）A.從原子的核外電子中放出的B.原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子時產(chǎn)生的C.原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的D.原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子結(jié)合時產(chǎn)生的答案：C11.某放射性元素經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后，生成的新核與原來的核相比，質(zhì)子數(shù)減少了（）A.2B.4C.6D.8答案：B12.半衰期是指（）A.放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間B.放射性元素的原子核全部發(fā)生衰變所需的時間C.放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所放出的射線強度減弱一半所需的時間D.放射性元素的原子核全部發(fā)生衰變時所放出的射線強度減弱一半所需的時間答案：A13.關(guān)于核力，下列說法正確的是（）A.核力是一種短程強相互作用力B.核力只存在于質(zhì)子和質(zhì)子之間C.核力只存在于中子和中子之間D.核力只存在于質(zhì)子和中子之間答案：A14.核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。下列說法正確的是（）A.核反應(yīng)堆是通過可控裂變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備B.核反應(yīng)堆是通過不可控裂變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備C.核反應(yīng)堆是通過核聚變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備D.核反應(yīng)堆是通過核衰變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備答案：A15.下列關(guān)于核能的說法正確的是（）A.核能是可再生能源B.核能是一次能源C.核能是清潔能源，對環(huán)境沒有任何影響D.目前核電站利用的核能是通過核聚變反應(yīng)獲得的答案：B16.關(guān)于物質(zhì)波，下列說法正確的是（）A.任何運動的物體都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波B.物質(zhì)波的波長與物體的動量成正比C.物質(zhì)波的波長與物體的速度成正比D.物質(zhì)波是一種電磁波答案：A17.下列現(xiàn)象中，能說明光具有波動性的是（）A.光電效應(yīng)現(xiàn)象B.光的干涉現(xiàn)象C.光的衍射現(xiàn)象D.光的偏振現(xiàn)象答案：BCD18.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是（）A.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比B.光電子的最大初動能與入射光的強度成正比C.只要入射光的強度足夠大，就一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率答案：D19.用頻率為ν的光照射某金屬表面時，逸出光電子的最大初動能為Ekm。若改用頻率為2ν的光照射該金屬表面，則逸出光電子的最大初動能為（）A.Ekm+hνB.2EkmC.Ekm-hνD.Ekm+2hν答案：A20.下列關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是（）A.玻爾原子理論能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律B.玻爾原子理論認(rèn)為電子的軌道是連續(xù)的C.玻爾原子理論認(rèn)為原子的能量是連續(xù)的D.玻爾原子理論引入了量子觀念，否定了經(jīng)典電磁理論答案：AD二、多項選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說法正確的是（）A.原子由原子核和核外電子組成B.原子核由質(zhì)子和中子組成C.質(zhì)子和中子由夸克組成D.電子帶負(fù)電，質(zhì)子帶正電，中子不帶電答案：ABCD2.氫原子的能級圖如圖所示，一群處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時，能輻射出的光子種類有（）A.3種B.4種C.5種D.6種答案：D3.關(guān)于α、β、γ三種射線，下列說法正確的是（）A.α射線是氦核流，具有很強的穿透能力B.β射線是電子流，其速度接近光速C.γ射線是電磁波，它的穿透能力最強D.α、β、γ三種射線在電場中都能發(fā)生偏轉(zhuǎn)答案：BC4.下列關(guān)于核反應(yīng)方程的說法正確的是（）A.核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒B.核反應(yīng)方程中，反應(yīng)前的總質(zhì)量等于反應(yīng)后的總質(zhì)量C.核反應(yīng)方程中，反應(yīng)前的總能量等于反應(yīng)后的總能量D.核反應(yīng)方程中，反應(yīng)前后的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和不變答案：AD5.關(guān)于半衰期，下列說法正確的是（）A.半衰期是由放射性元素的原子核內(nèi)部因素決定的B.半衰期與放射性元素所處的物理狀態(tài)有關(guān)C.半衰期與放射性元素所處的化學(xué)狀態(tài)有關(guān)D.半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間答案：AD6.下列關(guān)于物質(zhì)波的說法正確的是（）A.任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之對應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波B.物質(zhì)波也叫德布羅意波C.物質(zhì)波的波長與物體的動量成反比D.物質(zhì)波是一種概率波答案：ABCD7.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是（）A.光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)B.當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比C.只要入射光的頻率大于金屬的極限頻率，就一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光具有粒子性答案：ABCD8.下列關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是（）A.玻爾原子理論認(rèn)為電子在某些特定的軌道上運動時，原子處于穩(wěn)定狀態(tài)，不輻射能量B.玻爾原子理論認(rèn)為電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，會輻射或吸收一定頻率的光子C.玻爾原子理論能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律，但不能解釋其他原子的光譜現(xiàn)象D.玻爾原子理論引入了量子觀念，成功地解釋了原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜的實驗規(guī)律答案：ABCD9.關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是（）A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C.銫原子核（Cs）的結(jié)合能小于鉛原子核（Pb）的結(jié)合能D.比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定答案：ABC10.關(guān)于核力，下列說法正確的是（）A.核力是一種短程力，作用范圍在1.5×10^-15m之內(nèi)B.核力只存在于質(zhì)子和質(zhì)子之間，中子和中子之間，質(zhì)子和中子之間C.核力具有飽和性和短程性D.核力是一種強相互作用力，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多答案：ACD三、判斷題（每題1分，共10分）1.原子的核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量。（）答案：√2.氫原子光譜是連續(xù)光譜，可以用經(jīng)典電磁理論來解釋。（）答案：×3.按照玻爾理論，氫原子從高能級躍遷到低能級時，會輻射出光子，光子的能量等于兩個能級的能量差。（）答案：√4.α粒子散射實驗中，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，只有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)。（）答案：√5.原子的能量量子化現(xiàn)象說明原子的能量是不連續(xù)的，只能取一系列特定的值。（）答案：√6.電子云圖中小黑點的疏密表示電子在核外空間出現(xiàn)的概率大小，而不是電子的個數(shù)。（）答案：√7.放射性元素的半衰期與元素所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，只由原子核內(nèi)部因素決定。（）答案：√8.核力是一種短程強相互作用力，只存在于質(zhì)子和質(zhì)子之間，中子和中子之間，質(zhì)子和中子之間。（）答案：×9.核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆是通過可控裂變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備。（）答案：√10.光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光具有粒子性，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)。（）答案：√四、填空題（每題1分，共10分）1.原子的核式結(jié)構(gòu)模型是由盧瑟福通過（）實驗提出的。答案：α粒子散射2.氫原子光譜的巴爾末公式為（），其中n=3,4,5,……答案：1/λ=R(1/22-1/n2)3.按照玻爾理論，氫原子的能級公式為（），其中n=1,2,3,……答案：En=-E1/n2（E1=13.6eV）4.α粒子散射實驗中，α粒子與原子核之間的作用力主要是（）。答案：庫侖力5.原子的能量量子化現(xiàn)象是指原子的能量只能取一系列（）的值。答案：特定6.電子云圖中小黑點的疏密表示電子在核外空間出現(xiàn)的（）大小。答案：概率7.放射性元素發(fā)生β衰變時，放出的電子是由原子核內(nèi)的（）轉(zhuǎn)化而來的。答案：中子8.半衰期是指放射性元素的原子核有（）發(fā)生衰變所需的時間。答案：半數(shù)9.核力是一種短程強相互作用力，作用范圍在（）m之內(nèi)。答案：1.5×10^-1510.光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能與入射光的（）有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)。答案：頻率五、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述玻爾原子理論的主要內(nèi)容。答案：（1）原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運動，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。（2）原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hν=Em-En。（3）原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。2.說明α、β、γ三種射線的本質(zhì)及特點。答案：α射線是氦核流，本質(zhì)是高速運動的氦原子核（??He）。特點是電離能力強，穿透能力弱，在空氣中只能前進幾厘米，一張紙就能擋住。β射線是電子流，本質(zhì)是高速運動的電子（???e）。特點是電離能力較弱，穿透能力較強，能穿透幾毫米厚的鋁板。γ射線是電磁波，本質(zhì)是波長極短的光子流。特點是電離能力最弱，穿透能力最強，能穿透幾厘米厚的鉛板。3.簡述光電效應(yīng)的實驗規(guī)律。答案：（1）存在飽和電流：在光的頻率不變的情況下，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多，光電流越大，當(dāng)光電流達(dá)到飽和時，即使再增大入射光的強度，光電流也不會增大。（2）存在遏止電壓：光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強度無關(guān)。當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，無論光多么微弱，光電子的產(chǎn)生幾乎是瞬時的。并且存在一個遏止電壓Uc，使光電流減小到零，此時光電子的最大初動能Ekm=eUc。（3）存在截止頻率（極