专题04 原子物理（4大考点）（上海专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期末真题分类汇编

专题04 原子物理 原子核式结构 一、单选题 1．（23-24高二下·上海·期末）卢瑟福与汤姆孙的原子模型的主要区别是（　　） ①原子的组成成分不同 ②原子的质量分布不同 ③原子的电荷成分不同 ④原子内电子的运动状况不同 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 二、填空题 2．（23-24高二下·上海长宁·期末）卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子 模型，α粒子以某一初速度接近金原子核，其运动轨迹如图所示，则从Q到M过程中α粒子的电势能的变化情况为 ，加速度大小的变化情况为 。 原子光谱 一、解答题 1．（23-24高二下·上海·期末）2022年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼FAST进行成像观测，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区，发现了巨大原子气体系统，也就是大量弥散的氢原子气体。氢原子内部质子和电子间距离为 5.3×10-11m，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子；氘(D)(重氢)原子核内有1个质子，1个中子；氚(T)(超重氢)原子核内有1个质子，2个中子。 线度(半径)(m) 质量(kg) 电量(C) 质子 10-15 1.67×10-27 1.6×10-19 电子 10-18 9.1×10-31 1.6×10-19 引力恒量 G=6.67×10-11N·m2/kg2 静电力常量 k=9×109N·m2/C2 (1)在计算质子和电子间相互作用力的大小时 (选择： A．能  B．不能)将二者看作质点和点电荷，判断依据是 (2)质了与电子之间同时存在万有引力FG和静电力Fe，则（    ） A．>>1 B．>1 C．<<1 D．<1 (3)氢原子的能级图如图所示。 a.已知红光的能量范围为1.61~2.00eV，绿光的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光的能量范围为2.53~2.76eV，紫光的能最范围为2.76~3.10eV。若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，则能发出光是 A．红光    B．绿光    C．蓝光    D．紫光 b.普朗克常量取6.610-34J·s，处于n=6能级的氢原子，其能量为 eV。大量处于n=4能级的氢原子，发出电磁波的最大波长为 m。(结果均保留两位有效数字) c.大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中 A．原子辐射一系列频率的光子 B．原子吸收一系列频率的光子 C．原子吸收某一频率的光子 D．原子辐射某一频率的光子 (4)人造地球卫星绕地球做圆周运动与玻尔氢原子模型中电子绕原子核做圆周运动类似。 a.下列说法正确的是 A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径成反比 B．它们都只能在一系列不连续的轨道运动 C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大 D．同一卫星在不同轨道运动时，机械能相等 b.人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是： c.根据玻尔原子模型，氢原子在辐射电磁波后，原子的电势能 ，氢原子的核外电子的速度 (均选填“减小”“不变”或“增大”) 2．（23-24高二下·上海长宁·期末）每种原子都有特定的原子光谱，当高压电通过氦气时，其电子会跃迁到高能级后再跃迁回原来的能级并发出独特的橙红色光芒。利用此原理制作的氦灯广泛应用于广告灯箱、舞台背景灯、激光光源等，其发光波长为706.5nm和587.6nm。现有一氦灯发光功率为3W，两种波长的光能量各占总发光能量的一半，则距离该灯20m距离处每平方米每秒通过的光子数为多少? （23-24高二下·上海长宁·期末）情境：氢原子光谱的巴尔末谱线 1885年，瑞士科学家巴尔末对当时已知的氢原子在可见光区的4条谱线（记作、、和）作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，称为巴尔末公式。这4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对应氢原子从、4、5、6能级向n=2能级的跃迁。 3．下面4幅光谱图对应于氢原子在可见光区域的4条谱线，其中合理的是（选项图中标尺的刻度均匀分布，刻度尺从左至右增大）（　　） A． B． C． D． 4．巴尔末公式可以表述为，其中R叫做里德伯常量，请根据玻尔原子模型求出里德伯常量R。（普朗克常量，答案保留两位有效数字） 5．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为2.7eV。用氢原子发出的四种频率的可见光照射K，有 种光能产生光电效应。当图甲中电压表示数为0.2V时，到达A极的光电子的最大动能为 eV。多次实验后得到电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则三条线中光子频率最大的是 号线。 波粒二象性 一、解答题 1．（23-24高二下·上海·期末）2022年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼FAST进行成像观测，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区，发现了巨大原子气体系统，也就是大量弥散的氢原子气体。氢原子内部质子和电子间距离为 5.3×10-11m，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子；氘(D)(重氢)原子核内有1个质子，1个中子；氚(T)(超重氢)原子核内有1个质子，2个中子。 线度(半径)(m) 质量(kg) 电量(C) 质子 10-15 1.67×10-27 1.6×10-19 电子 10-18 9.1×10-31 1.6×10-19 引力恒量 G=6.67×10-11N·m2/kg2 静电力常量 k=9×109N·m2/C2 (1)在计算质子和电子间相互作用力的大小时 (选择： A．能  B．不能)将二者看作质点和点电荷，判断依据是 (2)质了与电子之间同时存在万有引力FG和静电力Fe，则（    ） A．>>1 B．>1 C．<<1 D．<1 (3)氢原子的能级图如图所示。 a.已知红光的能量范围为1.61~2.00eV，绿光的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光的能量范围为2.53~2.76eV，紫光的能最范围为2.76~3.10eV。若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，则能发出光是 A．红光    B．绿光    C．蓝光    D．紫光 b.普朗克常量取6.610-34J·s，处于n=6能级的氢原子，其能量为 eV。大量处于n=4能级的氢原子，发出电磁波的最大波长为 m。(结果均保留两位有效数字) c.大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中 A．原子辐射一系列频率的光子 B．原子吸收一系列频率的光子 C．原子吸收某一频率的光子 D．原子辐射某一频率的光子 (4)人造地球卫星绕地球做圆周运动与玻尔氢原子模型中电子绕原子核做圆周运动类似。 a.下列说法正确的是 A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径成反比 B．它们都只能在一系列不连续的轨道运动 C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大 D．同一卫星在不同轨道运动时，机械能相等 b.人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是： c.根据玻尔原子模型，氢原子在辐射电磁波后，原子的电势能 ，氢原子的核外电子的速度 (均选填“减小”“不变”或“增大”) 2．（23-24高二下·上海长宁·期末）每种原子都有特定的原子光谱，当高压电通过氦气时，其电子会跃迁到高能级后再跃迁回原来的能级并发出独特的橙红色光芒。利用此原理制作的氦灯广泛应用于广告灯箱、舞台背景灯、激光光源等，其发光波长为706.5nm和587.6nm。现有一氦灯发光功率为3W，两种波长的光能量各占总发光能量的一半，则距离该灯20m距离处每平方米每秒通过的光子数为多少? （23-24高二下·上海长宁·期末）情境：氢原子光谱的巴尔末谱线 1885年，瑞士科学家巴尔末对当时已知的氢原子在可见光区的4条谱线（记作、、和）作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，称为巴尔末公式。这4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对应氢原子从、4、5、6能级向n=2能级的跃迁。 3．下面4幅光谱图对应于氢原子在可见光区域的4条谱线，其中合理的是（选项图中标尺的刻度均匀分布，刻度尺从左至右增大）（　　） A． B． C． D． 4．巴尔末公式可以表述为，其中R叫做里德伯常量，请根据玻尔原子模型求出里德伯常量R。（普朗克常量，答案保留两位有效数字） 5．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为2.7eV。用氢原子发出的四种频率的可见光照射K，有 种光能产生光电效应。当图甲中电压表示数为0.2V时，到达A极的光电子的最大动能为 eV。多次实验后得到电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则三条线中光子频率最大的是 号线。 原子核 一、单选题 1．（23-24高二下·上海·期末）几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，该反应放出的能量为E，真空中的光速为c。则下列说法中正确的是（　　） A．该反应属于α衰变 B．该反应的质量亏损为 C．X核的平均结合能为 D．X核中有12个中子 2．（23-24高二下·上海长宁·期末）研究表明原子核核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。一般认为大于铁原子核质量数（56）的为重核，小于则是轻核。则（　　） A．Fe原子核核子平均结合能最大，轻核D和E聚变成F时，释放能量 B．Fe原子核核子平均结合能最大，轻核D和E聚变成F时，吸收能量 C．Fe原子核核子平均结合能最小，轻核D和E聚变成F时，释放能量 D．Fe原子核核子平均结合能最小，轻核D和E聚变成F时，吸收能量 二、填空题 3．（23-24高二下·上海·期末）如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是 ，表示β射线的是 ；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：A．匀速圆周运动B．类平抛运动C．一般曲线运动，填写你的选项并阐述理由 。 4．（23-24高二下·上海长宁·期末）1919年，卢瑟福首创用原子核人工转变的方法，用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，实验装置如图所示，当装置的容器内通入氮气时，荧光屏上观察到闪光，该核反应方程为 ，银箔的作用是 。自然界的四种相互作用为 相互作用、 相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。 三、解答题 5．（23-24高二下·上海浦东新·期末）用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用。 (1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失。其原因是（    ） A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用 C．射线的物理、化学作用 D．以上三个选项都不是 (2)下图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是 射线。（选填A．α、B．β、C．γ） (3)有一块手表，夜光材料是锰和硫化锌混合物，镭的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．镭的衰变为β衰变 B．镭在高温时衰变比在低温时衰变更快 C．X的质量数比其核电荷数大2 D．X能穿透lcm厚的纸板 (4)居里夫人一份约120年前的手稿被保存在法国国立图书馆，记载了放射性元素钋和镭的发现，手稿中残留的铺至今仍具有放射性，因此存放在铅盒里。已知镭的半衰期是1620年。如图所示表示细含量的直方图中，“今年”表示今年手稿上镭的含量，则可以表示当年手稿上铺含量的是（    ） A．① B．② C．③ D．④ (5)嫦娥四号探测器上安装了一块核电池，利用放射性同位素发射的高能射线照射热电元件，将热能转化为电能，符合这种核电池原理的核反应方程是（    ） A． B． C． D． 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 原子物理 原子核式结构 一、单选题 1．（23-24高二下·上海·期末）卢瑟福与汤姆孙的原子模型的主要区别是（　　） ①原子的组成成分不同 ②原子的质量分布不同 ③原子的电荷成分不同 ④原子内电子的运动状况不同 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 【答案】D 【详解】汤姆孙原子模型认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像蛋糕里的葡萄干那样镶嵌在原子里面。而卢瑟福的原子模型认为在原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在这个核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。即原子的质量分布和原子内电子的运动状况不同。 故选D。 二、填空题 2．（23-24高二下·上海长宁·期末）卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子 模型，α粒子以某一初速度接近金原子核，其运动轨迹如图所示，则从Q到M过程中α粒子的电势能的变化情况为 ，加速度大小的变化情况为 。 【答案】 核式结构 先增大后减小 先增大后减小 【详解】[1]卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子的核式结构模型； [2][3]α粒子在接近金原子核的过程中，斥力越来越大，加速度越来越大，做负功；在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，加速度越来越小，斥力做正功，所以从Q到M过程中α粒子的电势能先增大后减小，加速度先增大后减小。 原子光谱 一、解答题 1．（23-24高二下·上海·期末）2022年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼FAST进行成像观测，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区，发现了巨大原子气体系统，也就是大量弥散的氢原子气体。氢原子内部质子和电子间距离为 5.3×10-11m，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子；氘(D)(重氢)原子核内有1个质子，1个中子；氚(T)(超重氢)原子核内有1个质子，2个中子。 线度(半径)(m) 质量(kg) 电量(C) 质子 10-15 1.67×10-27 1.6×10-19 电子 10-18 9.1×10-31 1.6×10-19 引力恒量 G=6.67×10-11N·m2/kg2 静电力常量 k=9×109N·m2/C2 (1)在计算质子和电子间相互作用力的大小时 (选择： A．能  B．不能)将二者看作质点和点电荷，判断依据是 (2)质了与电子之间同时存在万有引力FG和静电力Fe，则（    ） A．>>1 B．>1 C．<<1 D．<1 (3)氢原子的能级图如图所示。 a.已知红光的能量范围为1.61~2.00eV，绿光的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光的能量范围为2.53~2.76eV，紫光的能最范围为2.76~3.10eV。若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，则能发出光是 A．红光    B．绿光    C．蓝光    D．紫光 b.普朗克常量取6.610-34J·s，处于n=6能级的氢原子，其能量为 eV。大量处于n=4能级的氢原子，发出电磁波的最大波长为 m。(结果均保留两位有效数字) c.大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中 A．原子辐射一系列频率的光子 B．原子吸收一系列频率的光子 C．原子吸收某一频率的光子 D．原子辐射某一频率的光子 (4)人造地球卫星绕地球做圆周运动与玻尔氢原子模型中电子绕原子核做圆周运动类似。 a.下列说法正确的是 A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径成反比 B．它们都只能在一系列不连续的轨道运动 C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大 D．同一卫星在不同轨道运动时，机械能相等 b.人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是： c.根据玻尔原子模型，氢原子在辐射电磁波后，原子的电势能 ，氢原子的核外电子的速度 (均选填“减小”“不变”或“增大”) 【答案】(1) A 两者间距远大于其线度 (2)C (3) A 1.9×10-6 A (4) C 人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，它们运动的向心力的大小都跟半径的二次方成反比 减小 增大 【详解】（1）[1][2]在计算质子和电子间相互作用力的大小时能将二者看作质点和点电荷，判断依据是两者间距远大于其线度。 （2） 代入数据可知 <<1 故选C。 （3）a[1]若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，刚好跃迁到n=3能级，由n=3能级跃迁到n=1能级释放光子能量为12.09eV，不在红光、绿光和蓝光的能量范围，由n=3能级跃迁到n=2能级释放光子能量为1.89eV，在红光能量范围内，不在绿光和蓝光的能量范围内。 故选A。 b[2]处于n=6能级的氢原子，其能量为 [3]由n=4能级跃迁到n=3能级释放光子能量最小，为 E=0.66eV 根据 代入数据得发出电磁波的最大波长为 c[4]大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中可辐射出 种不同频率的光子，即原子辐射一系列频率的光子。 故选A。 （4）a[1]A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径的平方成反比，故A错误； B．人造卫星能在连续轨道运动，而电子只能在一系列不连续轨道运动，故B错误； C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大，故C正确； D．同一卫星由低轨道变向高轨道，有其他能量转化为机械能，卫星的机械能增大，故D错误。 故选C。 b[2]人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是：人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，它们运动的向心力的大小都跟半径的二次方成反比。 c[3][4]氢原子在辐射电磁波后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据 知动能增大，因原子能量等于电势能和电子动能之和，由于能量减小，动能增大，则电势能减小。 2．（23-24高二下·上海长宁·期末）每种原子都有特定的原子光谱，当高压电通过氦气时，其电子会跃迁到高能级后再跃迁回原来的能级并发出独特的橙红色光芒。利用此原理制作的氦灯广泛应用于广告灯箱、舞台背景灯、激光光源等，其发光波长为706.5nm和587.6nm。现有一氦灯发光功率为3W，两种波长的光能量各占总发光能量的一半，则距离该灯20m距离处每平方米每秒通过的光子数为多少? 【答案】 【详解】波长为706.5nm的光的频率为 光子的能量为 设每秒光子个数为，则 解得 波长为587.6nm的光的频率为 光子的能量为 设每秒光子个数为，则 解得 则氦灯发光每秒内发出的光子总数n为 光子在距离该灯20m的球面均匀分布，则距离该灯20m距离处每平方米每秒通过的光子数为 其中 解得 （23-24高二下·上海长宁·期末）情境：氢原子光谱的巴尔末谱线 1885年，瑞士科学家巴尔末对当时已知的氢原子在可见光区的4条谱线（记作、、和）作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，称为巴尔末公式。这4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对应氢原子从、4、5、6能级向n=2能级的跃迁。 3．下面4幅光谱图对应于氢原子在可见光区域的4条谱线，其中合理的是（选项图中标尺的刻度均匀分布，刻度尺从左至右增大）（　　） A． B． C． D． 4．巴尔末公式可以表述为，其中R叫做里德伯常量，请根据玻尔原子模型求出里德伯常量R。（普朗克常量，答案保留两位有效数字） 5．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为2.7eV。用氢原子发出的四种频率的可见光照射K，有 种光能产生光电效应。当图甲中电压表示数为0.2V时，到达A极的光电子的最大动能为 eV。多次实验后得到电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则三条线中光子频率最大的是 号线。 【答案】3．D 4． 5． 2 0.52 ② 【解析】3．光谱图中谱线位置表示相应光子的波长。氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，光子波长减小，在标尺上、、和谱线应从右向左排列。由于氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以，从右向左4条谱线排列越来越紧密。 故选D。 4．设氢原子由n能级向2能级跃迁，，则释放光子的能量 又 则 由 得 解得里德伯常量 其中 代入数据，解得 5．[1]氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁释放光子能量分别为 其中的光子有2种； [2]频率最大的光子能量是 根据爱因斯坦光电效应方程，从阴极K逸出的光电子的最大动能为 由甲图可知，所加电压为正向电压，则根据动能定理 解得 [3]当所加电压为反向电压时，根据 由图乙可知，②曲线表示的光遏止电压最大，所以能量最大，即频率最大。 波粒二象性 一、解答题 1．（23-24高二下·上海·期末）2022年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼FAST进行成像观测，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区，发现了巨大原子气体系统，也就是大量弥散的氢原子气体。氢原子内部质子和电子间距离为 5.3×10-11m，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子；氘(D)(重氢)原子核内有1个质子，1个中子；氚(T)(超重氢)原子核内有1个质子，2个中子。 线度(半径)(m) 质量(kg) 电量(C) 质子 10-15 1.67×10-27 1.6×10-19 电子 10-18 9.1×10-31 1.6×10-19 引力恒量 G=6.67×10-11N·m2/kg2 静电力常量 k=9×109N·m2/C2 (1)在计算质子和电子间相互作用力的大小时 (选择： A．能  B．不能)将二者看作质点和点电荷，判断依据是 (2)质了与电子之间同时存在万有引力FG和静电力Fe，则（    ） A．>>1 B．>1 C．<<1 D．<1 (3)氢原子的能级图如图所示。 a.已知红光的能量范围为1.61~2.00eV，绿光的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光的能量范围为2.53~2.76eV，紫光的能最范围为2.76~3.10eV。若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，则能发出光是 A．红光    B．绿光    C．蓝光    D．紫光 b.普朗克常量取6.610-34J·s，处于n=6能级的氢原子，其能量为 eV。大量处于n=4能级的氢原子，发出电磁波的最大波长为 m。(结果均保留两位有效数字) c.大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中 A．原子辐射一系列频率的光子 B．原子吸收一系列频率的光子 C．原子吸收某一频率的光子 D．原子辐射某一频率的光子 (4)人造地球卫星绕地球做圆周运动与玻尔氢原子模型中电子绕原子核做圆周运动类似。 a.下列说法正确的是 A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径成反比 B．它们都只能在一系列不连续的轨道运动 C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大 D．同一卫星在不同轨道运动时，机械能相等 b.人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是： c.根据玻尔原子模型，氢原子在辐射电磁波后，原子的电势能 ，氢原子的核外电子的速度 (均选填“减小”“不变”或“增大”) 【答案】(1) A 两者间距远大于其线度 (2)C (3) A 1.9×10-6 A (4) C 人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，它们运动的向心力的大小都跟半径的二次方成反比 减小 增大 【详解】（1）[1][2]在计算质子和电子间相互作用力的大小时能将二者看作质点和点电荷，判断依据是两者间距远大于其线度。 （2） 代入数据可知 <<1 故选C。 （3）a[1]若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，刚好跃迁到n=3能级，由n=3能级跃迁到n=1能级释放光子能量为12.09eV，不在红光、绿光和蓝光的能量范围，由n=3能级跃迁到n=2能级释放光子能量为1.89eV，在红光能量范围内，不在绿光和蓝光的能量范围内。 故选A。 b[2]处于n=6能级的氢原子，其能量为 [3]由n=4能级跃迁到n=3能级释放光子能量最小，为 E=0.66eV 根据 代入数据得发出电磁波的最大波长为 c[4]大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中可辐射出 种不同频率的光子，即原子辐射一系列频率的光子。 故选A。 （4）a[1]A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径的平方成反比，故A错误； B．人造卫星能在连续轨道运动，而电子只能在一系列不连续轨道运动，故B错误； C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大，故C正确； D．同一卫星由低轨道变向高轨道，有其他能量转化为机械能，卫星的机械能增大，故D错误。 故选C。 b[2]人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是：人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，它们运动的向心力的大小都跟半径的二次方成反比。 c[3][4]氢原子在辐射电磁波后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据 知动能增大，因原子能量等于电势能和电子动能之和，由于能量减小，动能增大，则电势能减小。 2．（23-24高二下·上海长宁·期末）每种原子都有特定的原子光谱，当高压电通过氦气时，其电子会跃迁到高能级后再跃迁回原来的能级并发出独特的橙红色光芒。利用此原理制作的氦灯广泛应用于广告灯箱、舞台背景灯、激光光源等，其发光波长为706.5nm和587.6nm。现有一氦灯发光功率为3W，两种波长的光能量各占总发光能量的一半，则距离该灯20m距离处每平方米每秒通过的光子数为多少? 【答案】 【详解】波长为706.5nm的光的频率为 光子的能量为 设每秒光子个数为，则 解得 波长为587.6nm的光的频率为 光子的能量为 设每秒光子个数为，则 解得 则氦灯发光每秒内发出的光子总数n为 光子在距离该灯20m的球面均匀分布，则距离该灯20m距离处每平方米每秒通过的光子数为 其中 解得 （23-24高二下·上海长宁·期末）情境：氢原子光谱的巴尔末谱线 1885年，瑞士科学家巴尔末对当时已知的氢原子在可见光区的4条谱线（记作、、和）作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，称为巴尔末公式。这4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对应氢原子从、4、5、6能级向n=2能级的跃迁。 3．下面4幅光谱图对应于氢原子在可见光区域的4条谱线，其中合理的是（选项图中标尺的刻度均匀分布，刻度尺从左至右增大）（　　） A． B． C． D． 4．巴尔末公式可以表述为，其中R叫做里德伯常量，请根据玻尔原子模型求出里德伯常量R。（普朗克常量，答案保留两位有效数字） 5．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为2.7eV。用氢原子发出的四种频率的可见光照射K，有 种光能产生光电效应。当图甲中电压表示数为0.2V时，到达A极的光电子的最大动能为 eV。多次实验后得到电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则三条线中光子频率最大的是 号线。 【答案】3．D 4． 5． 2 0.52 ② 【解析】3．光谱图中谱线位置表示相应光子的波长。氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，光子波长减小，在标尺上、、和谱线应从右向左排列。由于氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以，从右向左4条谱线排列越来越紧密。 故选D。 4．设氢原子由n能级向2能级跃迁，，则释放光子的能量 又 则 由 得 解得里德伯常量 其中 代入数据，解得 5．[1]氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁释放光子能量分别为 其中的光子有2种； [2]频率最大的光子能量是 根据爱因斯坦光电效应方程，从阴极K逸出的光电子的最大动能为 由甲图可知，所加电压为正向电压，则根据动能定理 解得 [3]当所加电压为反向电压时，根据 由图乙可知，②曲线表示的光遏止电压最大，所以能量最大，即频率最大。 原子核 一、单选题 1．（23-24高二下·上海·期末）几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，该反应放出的能量为E，真空中的光速为c。则下列说法中正确的是（　　） A．该反应属于α衰变 B．该反应的质量亏损为 C．X核的平均结合能为 D．X核中有12个中子 【答案】B 【详解】AD．根据质量数和核电荷数守恒，可知核反应方程为 属于轻原子核结合成较重原子核反应，所以该反应属于核聚变，又中子数等于质量数减去质子数，因此X核中有6个中子，故AD错误； B．根据爱因斯坦质能方程 该反应的质量亏损为 故B正确； C．比结合能又称平均结合能，等于结合能除以核子数，结合能是自由分散的核子结合成原子核所释放的能量，并不是该反应放出的能量为E，所以X核的比结合能不为，故C错误。 故选B。 2．（23-24高二下·上海长宁·期末）研究表明原子核核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。一般认为大于铁原子核质量数（56）的为重核，小于则是轻核。则（　　） A．Fe原子核核子平均结合能最大，轻核D和E聚变成F时，释放能量 B．Fe原子核核子平均结合能最大，轻核D和E聚变成F时，吸收能量 C．Fe原子核核子平均结合能最小，轻核D和E聚变成F时，释放能量 D．Fe原子核核子平均结合能最小，轻核D和E聚变成F时，吸收能量 【答案】A 【详解】从图中可以看出，Fe原子核核子平均质量最小，平均结合能最大，轻核D和E发生聚变生成原子核F时，由图可知，核子平均质量减小，聚变过程存在质量亏损，需要释放能量。 故选A。 二、填空题 3．（23-24高二下·上海·期末）如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是 ，表示β射线的是 ；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：A．匀速圆周运动B．类平抛运动C．一般曲线运动，填写你的选项并阐述理由 。 【答案】 ③④ ①⑥ A；理由见解析 【详解】[1]α射线实质为氦核，带正电，根据电荷所受电场力特点可知：③为α射线；在磁场中α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线。 [2]β射线为电子流，带负电，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线；在磁场中β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线。 [3]⑥是β射线，在磁场中粒子仅受洛伦兹力，洛伦兹力始终垂直于速度方向提供向心力，故在磁场中做匀速圆周运动。 故选A。 4．（23-24高二下·上海长宁·期末）1919年，卢瑟福首创用原子核人工转变的方法，用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，实验装置如图所示，当装置的容器内通入氮气时，荧光屏上观察到闪光，该核反应方程为 ，银箔的作用是 。自然界的四种相互作用为 相互作用、 相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。 【答案】 见解析 弱 强 【详解】[1]核反应方程为 [2]银箔的作用是刚好阻挡α粒子打到荧光屏，但是不能阻挡其它粒子的穿过，这样可判断是否有新的粒子产生； [3][4]自然界的四种相互作用为弱相互作用、强相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。 三、解答题 5．（23-24高二下·上海浦东新·期末）用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用。 (1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失。其原因是（    ） A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用 C．射线的物理、化学作用 D．以上三个选项都不是 (2)下图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是 射线。（选填A．α、B．β、C．γ） (3)有一块手表，夜光材料是锰和硫化锌混合物，镭的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．镭的衰变为β衰变 B．镭在高温时衰变比在低温时衰变更快 C．X的质量数比其核电荷数大2 D．X能穿透lcm厚的纸板 (4)居里夫人一份约120年前的手稿被保存在法国国立图书馆，记载了放射性元素钋和镭的发现，手稿中残留的铺至今仍具有放射性，因此存放在铅盒里。已知镭的半衰期是1620年。如图所示表示细含量的直方图中，“今年”表示今年手稿上镭的含量，则可以表示当年手稿上铺含量的是（    ） A．① B．② C．③ D．④ (5)嫦娥四号探测器上安装了一块核电池，利用放射性同位素发射的高能射线照射热电元件，将热能转化为电能，符合这种核电池原理的核反应方程是（    ） A． B． C． D． 【答案】(1)B (2)B (3)C (4)B (5)C 【详解】（1）由于放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失。 故选B。 （2）α射线的贯穿本领很小，一张白纸就把它挡住，更穿不过1mm的铝板，γ射线穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板，穿越1mm的铝板如同高速子弹穿过薄纸一样，当铝板厚度发生变化时，探测器不能明显反映这种变化，而β射线穿透能力较强，能够穿透几mm厚的铝板，当铝板厚度发生变化时，探测器能明显反映这种变化，可知，对铝板的厚度控制起主要作用的是β射线。 故选B。 （3）C．根据质量数与电荷数守恒可知，X的质量数与电荷数分别为 226-222=4，88-86=2 可知，X 的质量数比其核电荷数大2，故C正确； A．结合上述可知，X为氦核，则镭的衰变为α衰变，故A错误； D．结合上述可知，X为α射线，其贯穿本领很小，不能穿透lcm厚的纸板，故D错误； B．半衰期与元素的物理性质和化学性质无关，由元素自身决定，可知，镭在高温时衰变与在低温时衰变快慢相同，故B错误。 故选C。 （4）设当年手稿上镭含量是x，则根据半衰期的概念可知 解得 即当年手稿上铺含量略大于今年的含量，②符合要求。 故选B。 （5）A．该方程为轻核聚变反应方程，故A错误； B．该方程为人工核转变反应方程，故B错误； C．该方程为同位素的α衰变方程，故C正确； D．该方程为重核裂变反应方程，故D错误。 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$