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热点12原子物理热考题型原子物理作为物理学的一个板块在2017年列入必考内容后,对其考查在所难免。但由于该部分知识点多,要求难度不太大,故考查时多以选择题出现。题型一原子的能级跃迁问题1.如图所示为氢原子能级示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光,下列说法正确的是()A.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B.由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小C.由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光最容易表现出衍射现象D.用由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应答案D这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光,A错;由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光,能量最小,频率最小,由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光,能量最大,频率最大,波长最小,最不容易表现出衍射现象,B、C错;由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为10.2eV,用它照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应,D对。题型二光电效应现象2.(多选)在光电效应实验中,两个实验小组分别在各自的实验室,约定用相同频率的单色光分别照射锌和银的表面,结果都能发生光电效应,如图甲,并记录相关数据。对于这两组实验,下列判断正确的是()甲乙A.饱和光电流一定不同,光电子的最大初动能不同B.因为材料不同,逸出功不同,所以遏止电压Uc不同C.因为光强不确定,所以单位时间内逸出的光电子数可能相同D.分别用不同频率的光照射之后绘制Uc-图像(为照射光频率,图乙为其中一小组绘制的图像),图线的斜率可能不同答案BC虽然光的频率相同,但是被照射的材料不同,光电子的最大初动能不同,光强不确定,所以单位时间内逸出的光电子数可能相同,饱和光电流可能相同,故A项错误,C项正确;根据光电效应方程Ekm=h-W0和eUc=Ekm可知,照射光频率相同,材料的逸出功不同,则光电子的最大初动能不同,遏止电压也不同,故B项正确;由Uc=he-W0e知图线的斜率等于he,故图线的斜率相同,故D项错误。题型三衰变规律的应用3.(多选)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的比例持续减少。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的过程中放出射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变答案AC古木样品中14C的比例正好是现代样品的二分之一,说明该古木恰好经历了一个半衰期的时间,故A正确。12C、13C、14C具有相同的质子数、不同的中子数,故B错。14C的衰变方程为:614C714N+-10e,可见C正确。放射性元素的半衰期与外界因素无关,故D错。题型四核反应方程和核能的计算4.原来静止的原子核baX发生衰变时,放出粒子的动能为E0。假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来,则在此衰变过程中的质量亏损是()A.E0c2B.E0(a-4)c2C.(a-4)E0c2D.aE0(a-4)c2答案D粒子与新核质量比为4a-4,衰变过程满足动量守恒定律,即mv=m新v新,根据动量和动能的关系p2=2mEk可知,新核动能为4a-4E0。由E=mc2,得m=E0+4a-4E0c2=aE0(a-4)c2,故D选项正确。跟踪集训1.(多选)下列关于原子及原子核的说法正确的是()A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应B.外界环境温度升高,原子核的半衰期不变C.原子核发生一次衰变,该原子外层就失去一个电子D.比结合能越大,原子核越稳定答案BD太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应,选项A错误;原子核的半衰期与外界环境无关,选项B正确;原子核的衰变过程是中子转变为质子而释放出电子的过程,核外电子没有参与到该反应中,故C项错误;比结合能越大,原子核越稳定,选项D正确。2.(多选)下列说法正确的是()A.90232Th经过6次衰变和4次衰变后成为稳定的原子核82208PbB.发现中子的核反应方程是49Be+24He612C+01nC.200个92238U的原子核经过两个半衰期后剩下50个92238UD.92235U在中子轰击下生成3894Sr和54140Xe的过程中,原子核中的平均核子质量变小答案ABD根据核反应过程中质量数与电荷数守恒判断可知A正确;B项符合事实;半衰期是大量原子核的统计规律,所以C项错误;在裂变过程中原子核释放能量,有质量亏损,平均核子质量减小,D项正确。3.(多选)恒星内部发生着各种热核反应,其中“氦燃烧”的核反应方程为:24He+X48Be+,其中X表示某种粒子,48Be是不稳定的粒子,其半衰期为T,则下列说法正确的是()A.X粒子是24HeB.48Be的衰变需要外部作用激发才能发生C.经过3个T,剩下的48Be占开始时的18D.“氦燃烧”的核反应是裂变反应答案AC根据质量数与质子数守恒,可知X粒子是24He,故A正确;衰变是自发的,不需要外部作用激发也能发生,故B错误;经过1个半衰期,有半数发生衰变,即剩下开始时的一半,那么经过3个T,剩下的48Be占开始时的18,故C正确;“氦燃烧”的核反应是聚变反应,不是裂变反应,故D错误。4.(多选)如图为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是3.34eV,下列对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能发生光电效应现象B.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,能放出3种不同频率的光C.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,发出的光照射锌板,锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD.用能量为10.3eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态答案BC从高能级向基态跃迁最小能量值为10.2eV3.34eV,一定能产生光电效应,A错;从n=3向基态跃迁时,辐射的光子频率种类为C32=3种,B对;从n=3跃迁到n=1辐射光子的能量为E=E3-E1=12.09eV,照射锌板最大初动能Ek=(12.09-3.34)eV=8.75eV,C对;10.3eV的光子能量不满足能级差公式,不会使基态的氢原子跃迁,D错。5
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