专题14 原子物理-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（山东专版）

十年（2012-2021）高考物理真题分项详解（山东专版） 专题14 原子物理 1、 山东省最近10年高考物理分析： 2021年，单独命题，单科 2020年，单独命题，单科 2019年，全国I卷，理综物理 2018年，全国I卷，理综物理 2017年，全国I卷，理综物理 2016年，全国I卷，理综物理 2015年，单独命题，理综物理 2014年，单独命题，理综物理 2013年，单独命题，理综物理 2012年，单独命题，理综物理 二、2012-2021年高考物理试题全解全析： 1、（2012·山东卷·T38）氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则＝　　． 【考点】氢原子的能级公式和跃迁．菁优网版权所有 【分析】根据能级间跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差列出等式求解． 【解析】根据玻尔理论△E＝Em﹣En（m＞n） 当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1得 E4﹣E2＝﹣＝hν1， E2﹣E1＝﹣E1 ＝hν2， 则＝ 故答案为：． 【点评】解决本题的关键知道能级间跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差． 2、（2014·山东卷·T39）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656 nm B．用波长为325 nm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633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级 【考点】氢原子的能级公式和跃迁．菁优网版权所有 【分析】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△E＝Em﹣En．既不能多于能级差，也不能少于此值，同时根据λ＝，即可求解． 【解析】A、从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm，即有： h＝（﹣1.51﹣（﹣3.4））×1.6×10﹣19，而当从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射能量更多，则频率更高，则波长小于656nm。故A错误。 B、当从n＝1跃迁到n＝2的能级，需要吸收的能量为△E＝（﹣3.4﹣（﹣13.6））×1.6×10﹣19J，根据A选项分析，则有：＝（﹣3.4﹣（﹣13.6））×1.6×10﹣19J，解得：λ＝122nm；故B错误； C、根据数学组合＝3，可知一群n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线。故C正确。 D、同理，氢原子的电子从n＝2跃迁到n＝3的能级，必须吸收的能量为△E′，与从n＝3跃迁到n＝2的能级，放出能量相等，因此只能用波长656nm的光照射，才能使得电子从n＝2跃迁到n＝3的能级。故D正确。 故选：CD。 【点评】解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差． 3、（2015·山东卷·T38）14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（　　） A．该古木的年代距今约5700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子数 C．14C衰变为14N的过程中放出β射线 D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变 【考点】原子核衰变及半衰期、衰变速度．菁优网版权所有 【分析】根据半衰期的物理意义以及剩余质量和总质量之间的关系可正确求解。放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关。 【解析】解：A、设原来C的质量为M0，衰变后剩余质量为M则有：，其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故n＝1，所以死亡时间为：5700年，故A正确； B、12C、13C、14C具有相同的质子数和不同的中子数。故B错误； C、14C衰变为14N的过程中质量数没有变化而核电荷数增加1，所以是其中的一个中子变成了一个质子和一个电子，所以放出β射线。故C正确； D、放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D错误。 故选：AC。 【点评】本题考查了半衰期的计算，要明确公式中各个物理量的含义，理解放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关。注意平时多加练习，加深对公式的理解。 4、（2017·全国I卷（山东）·T17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，1