1、2013 年高考物理專題訓(xùn)練-選擇題 6（原子物理） 一、知識(shí)鏈接： （一）原子結(jié)構(gòu)和原子核 1原子核式結(jié)構(gòu)模型 (1)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但 少數(shù)粒子發(fā)生了較大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子甚至被反彈回來(lái) (2)三個(gè)原子模型的對(duì)比 “棗糕”“棗糕” 模型模型 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)差異結(jié)構(gòu)差異 原子是一個(gè)球體，原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分正電荷均勻分 布在球內(nèi)，電子鑲嵌其中布在球內(nèi)，電子鑲嵌其中 成功和局限成功和局限 解釋了一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但被一些新的實(shí)解釋了一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但被一些新的實(shí) 驗(yàn)現(xiàn)象所否定，無(wú)法說(shuō)明粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所否定，無(wú)法說(shuō)明粒子散射實(shí) 驗(yàn)

2、驗(yàn) 成功解釋了粒子散射實(shí)驗(yàn)，但與經(jīng)典成功解釋了粒子散射實(shí)驗(yàn)，但與經(jīng)典 電磁理論有著深刻的矛盾，無(wú)法解釋原電磁理論有著深刻的矛盾，無(wú)法解釋原 子的穩(wěn)定性，無(wú)法解釋原子光譜的分立子的穩(wěn)定性，無(wú)法解釋原子光譜的分立 特征特征 說(shuō)明了原子穩(wěn)定的原因，成功解釋了氫說(shuō)明了原子穩(wěn)定的原因，成功解釋了氫 玻爾玻爾 模型模型 氫氫原原子子光光譜譜的的研研在核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，在核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，引入量引入量原子光譜，但由于保留了過(guò)多的經(jīng)典物原子光譜，但由于保留了過(guò)多的經(jīng)典物 究究子觀念子觀念理理論，在解釋較復(fù)雜的原子光譜時(shí)，理理論，在解釋較復(fù)雜的原子光譜時(shí)， 碰到了很大的困難碰到了很大的困難 電子的發(fā)現(xiàn)電子的

3、發(fā)現(xiàn) 核式結(jié)核式結(jié) 構(gòu)模型構(gòu)模型 盧盧瑟瑟福福的的粒粒子子 散射實(shí)驗(yàn)散射實(shí)驗(yàn) 原子的中心有一個(gè)很小的核，原子的中心有一個(gè)很小的核，全全 部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中 在核里，電子在核外空間旋轉(zhuǎn)在核里，電子在核外空間旋轉(zhuǎn) 2.玻爾原子理論與能級(jí) (1)玻爾理論 軌道假設(shè)： 電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道是不連續(xù)的， 電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的， 不產(chǎn)生電磁輻射 能級(jí)假設(shè)：原子的能量是量子化的， 這些量子化的能量值叫做能級(jí) 原子中這些具有 確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)能量中最低的狀態(tài)叫做基態(tài)，其他的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài) 躍遷假設(shè)： 當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)

4、， 會(huì)放出能量 為 h 的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hEmEn. (2)氫原子的能級(jí)和軌道 1 能級(jí)公式：En 2E1(n1,2,3，)，其中 E113.6 eV.n 半徑公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r10.531010 m. (3)氫原子的能級(jí)圖 如圖所示為氫原子的能級(jí)圖 能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài) 橫線左端的數(shù)字“1,2,3”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“13.6， 3.4，”表示氫原子的能級(jí) 相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大，相鄰的能量差越小 帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷 3原子核 (1)原子核的組成 原子核由

5、質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子 同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子核， 在元素周期表中處于同一位置， 它們互稱同 位素 (2)原子核的衰變 天然放射現(xiàn)象：放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象 三種射線：射線、射線和射線 原子核的衰變：放射性元素的原子核放出射線，自發(fā)地轉(zhuǎn)變成另一種新核 衰變類型 衰變方程 衰變實(shí)質(zhì) 衰變規(guī)律 衰變 AA44 ZXZ2Y2He 衰變 A0A ZXZ1Y1e 2 個(gè)質(zhì)子和 2 個(gè)中子 結(jié)合成氦原子核 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒 中子轉(zhuǎn)化為 質(zhì)子和電子 半衰期 a意義：放射性元素每經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，就有一半的核發(fā)生衰變，這段時(shí)間叫放射性元素的 半衰期，它表示放射性元素衰變的快

6、慢 b決定因素：半衰期是由核本身因素決定的，與它所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)不同 的放射性元素半衰期不同 4核力與核能 (1)核力 含義：原子核里的核子間存在互相作用的核力， 核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi)， 形成穩(wěn)定 的原子核 特點(diǎn)： a核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn) b核力是短程力，作用距離只有1015 m 的數(shù)量級(jí) c每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用 (2)核能 結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核所釋放的能量 結(jié)合能越大，將原子核拆散開(kāi)需要的能量越大，說(shuō)明原子核越穩(wěn)定 平均結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核時(shí)每個(gè)核子平均放出的能量稱為平均結(jié)合能 平均結(jié)合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度 平均結(jié)合能越大，原子核就越難拆

7、開(kāi)，該核越穩(wěn)定由于輕核的平均結(jié)合能小，兩個(gè)輕核結(jié) 合成中等核時(shí)會(huì)釋放出大量的能量； 同理， 平均結(jié)合能較小的重核分裂成兩個(gè)中等核時(shí)也要 放出大量的能量 (3)質(zhì)能方程，質(zhì)量虧損 愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：Emc2. 質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的總質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫做質(zhì)量虧損 5裂變和聚變 (1)重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等質(zhì)量的原子核的反應(yīng)過(guò)程稱為裂變?nèi)纾?2351136901 92 U0n 54Xe38Sr100n. 裂變過(guò)程釋放核能 發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是：裂變物質(zhì)的體積臨界體積 裂變的應(yīng)用：原子彈、原子反應(yīng)堆 (2)兩個(gè)或多個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核的反應(yīng)過(guò)程稱為聚變?nèi)纾?聚變過(guò)程可釋放更多的

8、核能 發(fā)生聚變反應(yīng)的條件是：超高溫?zé)岷朔磻?yīng) 聚變的應(yīng)用：氫彈、可控?zé)岷朔磻?yīng) 重核的裂變與輕核的聚變都是獲取大量核能的有效途徑 （二）光的波粒二象性 1光電效應(yīng) (1)定義：在光的照射下電子從物體表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，逸出的電子叫做光電 子 (2)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 對(duì)于各種金屬都存在著一個(gè)極限頻率， 當(dāng)入射光的頻率高于這個(gè)極限頻率時(shí)， 才能產(chǎn)生光 電效應(yīng)；如果入射光的頻率低于這個(gè)極限頻率，無(wú)論光多么強(qiáng)，照射時(shí)間多長(zhǎng)，都不會(huì)產(chǎn)生 光電效應(yīng) 光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增加而增加，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) 當(dāng)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)， 單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度有關(guān)， 光的強(qiáng)度

9、越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多 入射光射到金屬表面時(shí)，光電子的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的，不超過(guò)1109 s. 2愛(ài)因斯坦的光子說(shuō) (1)逸出功：在產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的 逸出功 (2)光子說(shuō)：光在空間傳播時(shí)是不連續(xù)的，而是一份一份的，一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn) 稱光子光子的能量E 跟光的頻率 成正比，即Eh，式中h 為普朗克常量這個(gè)學(xué)說(shuō)叫 做光子說(shuō) 1 (3)光電效應(yīng)方程：hW mv2. 2 3光的波粒二象性 光是一種波，同時(shí)也是一種粒子光的波粒二象性，既不能把光波理解成宏觀狀態(tài)的波，也 不能把光子當(dāng)成實(shí)物粒子 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性， 個(gè)別光子產(chǎn)生的

10、效果往往顯示出粒子性； 頻率越低 的光， 波動(dòng)性越明顯， 頻率越高的光， 粒子性越明顯； 光在傳播過(guò)程中往往顯示出波動(dòng)性(如 光的干涉、衍射)，在與物質(zhì)作用時(shí)往往顯示出粒子性(如光電效應(yīng)) 2H3H4He1n. 1120 二、專題訓(xùn)練： 1 1.粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了（） .原子核外有電子 .電子有一系列不連續(xù)的軌道 .原子核由質(zhì)子和中子組成 .原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量 2 2 光通過(guò)各種不同的障礙物后會(huì)產(chǎn)生各種不同的衍射條紋， 衍射條紋的圖樣與障礙物的形 狀相對(duì)應(yīng)，這一現(xiàn)象說(shuō)明 A光是電磁波。B光具有波動(dòng)性。C光具有粒子性。D光具有波粒二象性。 3 3. . 入射光照射到某金

11、屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么 A從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加 B逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 D有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 4. 4. 下列說(shuō)法正確的是 A太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的裂變反應(yīng) B利用盧瑟福的 粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的大小 C玻爾理論是依據(jù) 粒子散射實(shí)驗(yàn)分析得出的 D氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子 勢(shì)能增大，總能量減小 5 5愛(ài)因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，猜測(cè)光具有粒子性，從而提出光子說(shuō)。從科學(xué)研究的 方法來(lái)說(shuō)，這屬于 A.等

12、效替代B.控制變量C.科學(xué)假說(shuō)D.數(shù)學(xué)歸納 6 6關(guān)于原子核，下列說(shuō)法中正確的是（） A原子核能發(fā)生衰變說(shuō)明原子核內(nèi)存在電子 B核反應(yīng)堆利用鎘棒吸收中子控制核反應(yīng)速度 C輕核的聚變反應(yīng)可以在任何溫度下進(jìn)行 D一切核反應(yīng)都能釋放核能 7. 7. 目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有 放射性元素，比如， 有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡， 而氡會(huì)發(fā) 生放射性衰變，放出、射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾 病，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是（） A 氡的半衰期為 3.8 天，若取 4 個(gè)氡原子核，經(jīng)7. 6 天后就

13、一定剩下一個(gè)原子核了 B衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的 C射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電 離能力也最強(qiáng) D發(fā)生衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)減少了4 8 8. .下列關(guān)于近代物理知識(shí)說(shuō)法，你認(rèn)為正確的是（） A湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu) B太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反應(yīng) C一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL(zhǎng)太短 D按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng) 能減小，原子總能量增加 349.關(guān)于核反應(yīng)方程2（填選項(xiàng)前的編號(hào)） 1 H 1H2 He

14、 X，以下說(shuō)法中正確的是。 1n，該核反應(yīng)屬于聚變 AX 是 0 BX 是1 1 H，該核反應(yīng)屬于裂變 1n，該反應(yīng)中的核燃料是當(dāng)前核電站采用的核燃料 CX 是 0 DX 是1 1 H，該反應(yīng)中的核燃料是當(dāng)前核電站采用的核燃料 10.一個(gè)氘核（1H）與一個(gè)氚核（1H）發(fā)生聚變，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)新核，并出現(xiàn)質(zhì)量 虧損。聚變過(guò)程中（） A吸收能量，生成的新核是 2 He C吸收能量，生成的新核是 2 He 3 23 4 3 4 B放出能量，生成的新核是 2 He D放出能量，生成的新核是 2 He 3 11.月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3 （ 2 He） ”的化學(xué)元素， 將可作為地球發(fā)電燃料

15、 即 利用氘和氦 3 發(fā)生核聚變反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)新核，釋放能量進(jìn)行發(fā)電關(guān)于“氦3” 與氘核聚變反應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是。(填選項(xiàng)前的字母) A生成的 1 個(gè) 2 He核，并釋放 1 個(gè)電子 B釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少 C目前核電站普遍利用的就是這種核聚變反應(yīng) D核聚變反應(yīng)需要一定條件才能發(fā)生，如高溫、高壓 12.“光子說(shuō)”和“玻爾理論”等“科學(xué)猜想”極大促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展?！败壍离娮臃@” 是科學(xué)家對(duì)放射性同位素衰變形式的一種猜想：原子核俘獲一個(gè)核外電子，與核內(nèi)一 個(gè)質(zhì)子結(jié)合使質(zhì)子變?yōu)橹凶?，原子核則衰變成一個(gè)新核，并且放出一個(gè)中微子（其質(zhì) 量遠(yuǎn)小于電子質(zhì)量且不帶電

16、） 。 ，則下列說(shuō)法中正確的是。(填選項(xiàng)前的字母) A生成的新核與衰變前的原子核核子數(shù)相同 B生成新核的核電荷數(shù)增加 C生成新核的核電荷數(shù)不變 D生成的新核與衰變前的原子核為同位素 13.13.下列說(shuō)法中正確的是。 （填選項(xiàng)前的字母） A經(jīng)典物理學(xué)能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的不連續(xù)性 B光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性 C天然放射性元素衰變的快慢與化學(xué)、物理狀態(tài)有關(guān) D天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu) 14.14. 正電子是電子的反粒子，它跟普通電子的電量相等，而電性相反，科學(xué)家設(shè)想在宇宙的 某些部分可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)反物質(zhì)1997 年初和年底，歐洲和美國(guó)的科 學(xué)研究機(jī)構(gòu)先后宣布：

17、 他們分別制造出 9 個(gè)和 7 個(gè)反氫原子， 這是人類探索反物質(zhì)的一大進(jìn) 步你推測(cè)反氫原子的結(jié)構(gòu)是（） A由一個(gè)帶正電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成 B由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶正電荷的電子構(gòu)成 C由一個(gè)不帶電的中子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成 D由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成 15下列說(shuō)法中正確的是（） A.在粒子的散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)粒子沒(méi)有發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn) B.氫原子分別從 n=3 和 n=2 的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)輻射的光子波長(zhǎng)分別是 3和2 ， 則 32 C.某放射性原子核發(fā)生 6 次衰變和 4 次衰變后產(chǎn)生的新核比原來(lái)的核減少16 個(gè)中子 D.用紫光照射某金屬能產(chǎn)生光

18、電子，用綠光照射該金屬也能產(chǎn)生光電子 4 近四年高考題和省質(zhì)檢題： (2009 年高考)29、隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，大量的科學(xué)發(fā)展促進(jìn)了人們對(duì)原子、原子核的 認(rèn)識(shí)，下列有關(guān)原子、原子核的敘述正確的是。 （填選項(xiàng)前的編號(hào)） 盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) 天然放射現(xiàn)象表明原子核內(nèi)部有電子 輕核驟變反應(yīng)方程有： 1 H 1H2 He 0 n 氫原子從n=3 能級(jí)躍遷到n=1 能級(jí)和從n=2 能級(jí)躍遷到n=1 能級(jí)， 前者躍遷輻射出的光子 波長(zhǎng)比后者的長(zhǎng) (2010 年高考)29、 （1）C測(cè)年法是利用C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測(cè)定的方法。若 以橫坐標(biāo) t 表示時(shí)間，縱坐標(biāo) m 表示任意時(shí)刻 C的質(zhì)量，m 0 為 t0 時(shí)m0的質(zhì)量。下面 四幅圖中能正確反映 C衰變規(guī)律的是 。 （填選項(xiàng)前的字母） 14 1414 2341 14 (2011 年高考)29