备战高频考点与最新模拟 专题15 原子结构与原子核

氢原子部分能级的示意图如图所示．不同色光的光子能量如下表所示.

处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为(　　)

2010年上海世博会倡导“绿色世博”和“低碳世博”的理念,世博会中国主题馆“东方之冠”高大68米的屋顶台上“镶嵌”有与建筑相融合的太阳能光伏组件,屋面太阳能板面积达3万多平方米,是目前世界最大的单体面积太阳能屋面,上海世博会场馆周围80%～90%的路灯利用太阳能发电技术来供电.
科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(H)转化成一个氦核和两个正电子(e)并放出能量．已知质子的质量m_p＝1.0073 u，α粒子的质量m_α＝4.0015 u，电子的质量m_e＝0.0005 u．1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．
(1)写出该热核反应方程；
(2)一次这样的热核反应过程释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)

氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν₁，从能级n跃到能级k时吸收紫光的频率为ν₂，已知普朗克常数为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则(　　)

(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．
(1)碘131核的衰变方程： I→________(衰变后的元素用X表示)．
(2)经过________天有75%的碘131核发生了衰变．

（1）研究光电效应的电路如图1所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压U_AK的关系图象中，正确的是________．

图1

(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是______________．
(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.4 eV和－1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×10¹⁴ Hz，普朗克常量h＝6.63×10^－34 J·s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．

氮核N俘获一个速度为2.3×10⁷ m/s的中子,发生核反应后若只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核(He)，它的速度大小是8.0×10⁶ m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．
(1)写出此核反应的方程式，求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；
(2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据．

下列说法正确的是（　　）

A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律

B．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流

C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子

D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关

放射性元素氡（）经α衰变成为钋，半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石，其原因是（   ）

A．目前地壳中的主要来自于其它放射元素的衰变

B．在地球形成的初期，地壳中元素的含量足够高

C．当衰变产物积累到一定量以后，的增加会减慢的衰变进程

D．主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期

铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，则a+b可能是

A．

B．

C．

D．

在一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生β衰变的次数为

铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应是，下列说法正确的有

以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在kA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）

A.U=-              B U=-      C.U=2hv-W             D. U=-

（物理选修3-5）
（1）恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到10⁸K时，可以发生“氦燃烧”。
1完成“氦燃烧”的核反应方程：。
2是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10^-16s。一定质量的，经7.8×10^-16s后所剩下的占开始时的       。
（2）如图所示，光滑水平轨道上放置长木板A（上表面粗糙）和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为、、。开始时C静止，A、B一起以的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞（时间极短）后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。

以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x＋₃⁷Li―→2y，y＋ ₇¹⁴N―→x＋ ₈¹⁷O，y＋₄⁹Be―→z＋ ₆¹²C.x、y和z是3种不同的粒子，其中z是(　　)
A．α粒子　　　　B．质子      C．中子       D．电子

在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的        （      ）

与原子核内部变化有关的现象是         （      ）

根据爱因斯坦的“光子说”可知 （      ）

某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图（      ）

在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是              （      ）

A．x射线	B．α射线
C．射线	D．γ射线

能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有 (        )

A．是核聚变反应

B．是β衰变

C．是核裂变反应

D．是α衰变

【物理—物理3-5】（1）氢原子第能级的能量为，其中为基态能量。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；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为，则         。
（2）光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为、，开始时B、C均静止，A以初速度向右运动，A与B相撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。

产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E_k，下列说法正确的是

E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E_k与金属的逸出功成线性关系

一静止的U核经α衰变成为Th核，释放出的总动能为4.27MeV。问此衰变后Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)？

[物理-选修3-5]（本题共有两小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意）
（1）关于近代物理，下列说法正确的是________。（填选项前的字母）

A．射线是高速运动的氦原子

B．核聚变反应方程表示质子

C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比

D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征

（2）如图，质量为M的小船在静止水面上以速率V₀向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为______。（填选项前的字母）

下列说法正确的是

如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子

“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且与U成正比，即v = kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象为机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为

A．

B．

C．2eh

D．

一个氢原子从n = 3能级跃迁到n = 2能级，该氢原子

[选修3-5](12 分)
(1)如图所示是某原子的能级图,a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光. 在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是 _______


(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 _____________. 该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为 _____________.
(3)A、B 两种光子的能量之比为2 :1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA 、EB . 求A、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功.

发生一次β衰变后变为Ni核，其衰变方程为_______________；在该衰变过程中还发出频率为ν₁、ν₂的两个光子，其总能量为_____________________。

已知氢原子的基态能量为E，激发态能量，其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为

A．

B．

C．

D．

下列说法正确的是___________。（填入正确选项前的字母。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）

E.质量数大的原子核，其比结合能不一定大

氢原子从n=4的激发态直接跃迁到n=2的能态时，发出蓝色光，则氢原子从n=5的激发态直接跃迁到n=2的能态时，可能发出的是（  ）

A．红外线

B．红光

C．紫光

D．射线

氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为=－54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的粒子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（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．每选错1个扣3分，最低得分为0分） 

E．41.8 eV（电子）

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；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

A．若氢原子核外电子从激发态n=3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应，则从激发态n=2跃迁到基态发出的光子一定能使该金属发生光电效应

B．卢瑟福用粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型

C．任何原子核在衰变过程中质量数和电荷数都守恒

D．光子除了具有能量外还具有动量

E．玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的实验规律，和现代量子理论是一致的

下列说法正确的是_________

氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，右图中 ① ② ③ 三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ ，下列 A、B、C、D 光谱图中，与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是下图中的（图中下方的数值和短线是波长的标尺）(    )

如图是氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是

下列说法正确的是     ．

下列说法正确的是_________。

A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了“原子核式结构”学说

B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变

C．质子、中子、粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是

D．U衰变为Rn要经过4次衰变和2次衰变

如图所示是氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子，则        (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。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

E.在6种光子中，n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最明显

1885年瑞士的中学教师巴耳末发现，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式：，n为大于2的整数，R为里德伯常量。1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的核式结构原子模型，提出了自己的原子理论。根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：，m与n都是正整数，且n > m。当m取定一个数值时，不同数值的n得出的谱线属于同一个线系。如：
m=1，n=2、3、4、…组成的线系叫赖曼系；
m=2，n=3、4、5、…组成的线系叫巴耳末系；
m=3，n=4、5、6、…组成的线系叫帕邢系；
m=4，n=5、6、7、…组成的线系叫布喇开系；
m=5，n=6、7、8、…组成的线系叫逢德系。
以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是

氢原子能级的示意图如图所示，已知可见光的光子能量范围是1.62eV~3.11eV，则

在用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么

下列说法中正确的是

氢原子能级如图所示。大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光，其中a光是从n=3能级向n=1能级跃迁时发出的，b光的频率大于a光的频率，则b光可能是     

下列说法正确的是（  ）

A．天然放射现象说明原子具有核式结构

B．20个原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变

C．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可释放出3种频率的光子

D．是核裂变反应方程

下列说法正确的是       

下列说法正确的是．

A．汤姆孙提出了原子核式结构模型

B．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流

C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子

D．某放射性原子核经过2次衰变和一次衰变，核内质子数减少3个

E．放射性物质的温度升高，则半衰期减小

下列说法正确的是

E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加

［物理—选修3-5］
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。每错选1个扣3分，最低得分为0分）

E．光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号

汞原子的能级如图，现一束单色光照射到大量处于基态的汞原子，汞原子只发出三种不同频率的单色光．关于入射光的能量下列说法正确的是

[物理——选修3—5](本题共有两小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意。)
下列说法中正确的是_ ______(填选项前的字母)

氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时产生的．四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是________（选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分．每选错一个扣3分，最低得分为0分）

E．若氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应

太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（）的热核反应，核反应方程是，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为、、，真空中的光速为c.下列说法中正确的是

A．方程中的X表示中子（）

B．方程中的X表示正电子（）

C．这个核反应中质量亏损

D．这个核反应中释放的核能

下列说法正确的是

卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方程为： 下列说法正确的是         （选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分。每错1个扣3分，最低得分为0分）。

A．卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型

B．实验中是用粒子轰击氮核的

C．卢瑟福通过该实验发现了质子

D．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒

E . 原子核在人工转变的过程中，产生质量亏损，能量不守恒。

已知质子、中子、氘核质量分别是m₁、m₂、m₃，光速为c。则质子和中子结合成氘核的过程中

下列表示重核裂变的方程是

A．

B．

C．

D．

下列说法正确的是（ ）

A．是衰变

B．是聚变

C．是衰变

D．是裂变

核反应方程式  + → +  +k X，式子中

典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子： ，铀235质量为m₁，中子质量为m₂，钡144质量为m₃，氪89的质量为m₄．下列说法正确的是

A．该核反应类型属于人工转变

B．该反应放出能量

C．x的值是3

D．该核反应比聚变反应对环境的污染较少

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。每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．Th经过6次α衰变和4次β衰变后成为稳定的原子核Pb

B．发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n

C．20个U的原子核经过两个半衰期后剩下5个U

D．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多

E．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大

关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是

下列说法正确的是（    ）

下列说法中正确的是          （填正确答案标号。选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大

下列关于近代物理知识的说法正确的是

A．发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个

B．射线是原子核外的电子电离形成的电子流，它具有较强的穿透能力

C．含有l0个原子核的放射性元素，经过一个半衰期，一定有5个原子核发生衰变

D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大

关于原子与原子核，下列说法正确的有__________（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；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。

E．对于相同质量的核燃料，轻核聚变和重核裂变产生的能量是相同的

二十世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构。发现了电子、中子和质子，右图是（   ）

人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是(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).

E. 在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏