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2000年-2008年高考试题分类汇编——原子物理

2000-2008年高考试题分类汇编:原子物理

1.2008年(上海卷物理)1991年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了____(选

填“大”或“小”)角度散射现象,提出了原子的核式结构模型。若用动能为1MeV的α粒子轰击金箔,则其速度约为_____m/s。(质子和中子的质量均为1.67×10-27kg,1MeV=1×106eV)

答案:3A.大,6.9×106

2.2008年(北京卷理综)14.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是

A.核反应方程是1

1H+

1

0n→

3

1H+

γ

B.聚变反应中的质量亏损m m

?=1+m2-m1 C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c

D. γ光子的波长

2

123

()

h

m m m c λ=

+-

答案:B

3.2008年 (全国I 理科综合)18.三个原子核X、Y、Z,X核放出一个正电子后变为Y核,Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦(42He),则下面说法正确的是

A.X核比Z核多一个原子

B.X核比Z核少一个中子

C.X核的质量数比Z核质量数大3

D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍

答案:CD

4.2008年(全国Ⅱ卷理综)20.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为△m,相应的能量△E=△mc2=2.2 MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是

A.用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子

B.用能量等于2.2 Mev的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零

C.用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零

D.用能借大于2.2MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质r 和一个中子,它们的动能之和不为零

答案:AD

5.2008年(四川卷 理综)15.下列说法正确的是 A .γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转 B .β射线比α射线更容易使气体电离 C .太阳辐射的能量主要来源于重核裂变 D .核反应堆产生的能量来自轻核聚变 答案:A

6.2008年(上海卷 物理)6.在下列4个核反应方程中,x 表示质子的是

(A )3030

15

14

P Si+x →

(B )238234

9292

U T h+x →

(C )271

2713

012

A l+n M g+x →

(D )274

30

13215

Al+H e P+x →

答案:C

7.2008年 (广东卷 物理)6.有关氢原子光谱的说法正确的是

A .氢原子的发射光谱是连续谱

B .氢原子光谱说明氢原子只发出特点频率的光

C .氢原子光谱说明氢原子能级是分立的

D .氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关

答案:BC

8.2008年 (广东卷 物理)2.铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应:

n X He Al 1

0422713

+→+.下列判断正确的是

A .n 10是质子

B .n 10是中子

C .X 是Si 28

14的同位素 D .X 是P 31

15

的同位素 答案:BD

9.2008年(天津卷 理综)15.一个氡核

Rn 22286

衰变成钋核

Po 21884

并放出一个粒子,其半

衰期为3.8天。1 g 氡经过7.6天衰变掉氡的质量,以及Rn 22286

衰变成Po 21884

的过程放出

的粒子是

A .0.25g ,α粒子

B .0.75g ,α粒子

C .0.25g ,β粒子

D .0.75g ,β粒子 答案:B

10.2008年(宁夏卷 理综)(1)(6分)天然放射性元素239

94Pu 经过 次 衰变和 次 衰变,最后变成铅的同位素 。(填入铅的三种同位素

20682

Pb 、

20782

Pb 、

20882

Pb 中的一种)

答案:8 4 20722

P b

11.2008年 (山东卷 理综) (1)在氢原子光谱中,电子从较高能级跃迁到n=2能级发出

的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原于自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系,则这群氢原子自发跃迁时最多可发出____________条不同频率的谱线。

答案:6

12.2008年(江苏省 物理)C .(选修模块3—5)(12分)

(1)下列实验中,深入地揭示了光的粒子性一面的有 .

2000年-2008年高考试题分类汇编——原子物理

(2)场强为E 、方向竖直向上的匀强电场中有两小球A 、B ,它们的质量分别为m 1、m 2,电量分别为q 1、 q 2.A 、B 两球由静止释放,重力加速度为g ,则小球A 和B组成的系统动量守恒应满足的关系式为 .

(3)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖,他们发现的

放射性元素P 30

15衰变成i S 30

2000年-2008年高考试题分类汇编——原子物理

14的同时放出另一种粒子,这种粒子是 .P 32

15是P 30

15的同位素,被广泛应用于生物示踪技术.1mg P 32

15随时间衰变的关系如图所示,请估算4 mg 的P 32

15经多少天的衰变后还剩0.25 mg?

.参考答案:

(1)AB (2)E(q 1+q 2)=(m 1+m 2)g (3)正电子;t=56天(54~58天都算对)

07江苏 1、2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点,下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是BCD

A .微波是指波长在10-3

m 到10m 之间的电磁波 B .微波和声波一样都只能在介质中传播

C .黑体的热辐射实际上是电磁辐射

D .普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

(00天津、江西卷) 2.最近几年,原子核科学在超重元素岛的探测方面取得重大进展,1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时,发现生成的超重元素的

核X A Z 经过6次α衰变后的产物是Fm 253100,由此,可以判定生成的超重元素的原子序数

和质量数分别是( D )

(A )124、259 (B )124、265 (C )112、265 (D )112、277 (00天津、江西卷)3.已知金属铯的逸出功为1.9eV ,在光电效应实验中,要使铯表面发出的光电子的最大动能为1.0eV ,入射光的波长应为 4.3×10-9 m 。

(00天津、江西卷)4 .假设在NaCI 蒸气中存在由钠离子Na +和氯离子CI -

靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCI 分子,若取Na +与CI -相距无限远时其电势能为零,一个NaCI 分子的电势能为-6.1eV ,已知使一个中性钠原子Na 最外层的电子脱离钠原子面形成钠离子Na +所需的能量(电离能)为5.1eV ,使一个中性氯原子CI 结合一个电子形成氯离子CI

所放出的能量(新和能)为3.8eV 。由此可算出,在将一个NaCI 分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子CI 的过程中,外界供给的总能量等于 4.8 eV/

(00上海卷) 5.关于α、β、γ三种射线,下列说法中正确的是C

(A )α射线是原子核自发放射出的氦核,它的穿透能力最强。

(B )β射线是原子核外电子电离形成的电子流,它具有中等的穿透能力。 (C )γ射线一般们随着α或β射线产生,它的穿透能力量强。

(D )γ射线是电磁波,它的穿透能力最弱。[ 24.(13分)阅读如下资料并回答问题:

(00上海卷) 6 自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,称为势辐射,势辐射具有如下特点:○1辐射的能量中包含各种波长的电磁波;○2物体温度越高,单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大;○3在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同。

处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时,也要吸收由其他物体辐射的电磁能量,如果它处在平衡状态,则能量保持不变,若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响,我们定义一种理想的物体,它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射,这样的物体称为黑体,单位时间内从黑体表面单位央积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成

正比,即40T σ=P ,其中常量31067.5-?=σ瓦/(米2·开4)。

在下面的问题中,把研究对象都简单地看作黑体。

有关数据及数学公式:太阳半径696000=s R 千米,太阳表面温度5770=T 开,火

星半径3395=r 千米,球面积,2

4R S π=,其中R 为球半径。

(1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-9

米~1×10

-4

米范围内,求相

应的频率范围。

(2)每小量从太阳表面辐射的总能量为多少?

(3)火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射可认为垂直身到面积为2r π(r 为火星半径)的圆盘上,已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍,忽略其它天体及宇宙空间的辐射,试估算火星的平均温度。

24.(1)λ/c V = ○1

13

3

2

1105.1102/1000.3?=??=-V (赫) ○2

13

5

2110

310

1/1000.3?=??=-V (赫) ○3

∴辐射的频率范围为3×1013

赫-1.5×1013

(2)每小量从太阳表面辐射的总能量为

t T R W 42

s 4πσ= ○

4 代入数所得W=1.38×1010焦 ○5

(3)设火星表面温度为T ,太阳到火星距离为d ,火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为

2

24

244d

r

T

R P s ππσπω= ○6

s R d 400=

2

2

4

)400/(r T P πσω=∴ ○

7

火星单位时间内向外辐射电磁波能量为

4

2

4T r P t πσσπ= ○

8

火星处在平衡状态t t P P σπσ= ○9 即4

2

2

2

4

4)400/(T r r T πσπσ= ○10

由○10式解得火星平均温度204800/=='T T (开)

01北京、内蒙古、安徽卷) 7 .下列现象中,与原子核内部变化有关的是C

(A )α粒子散射 (B )光电效应 (C )天然放射现象

(D )原子发光现象

01北京、内蒙古、安徽卷) 8 .平衡下列核反应方程式:

(1)=+→+x n N B y x ,

13

7α______________,=y _________________.

(2)+→+αp Li 73______________

11.(1)5(1分),10(2分) (2)α或He 42(2分)

01(上海卷) 9 .卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有2.A 、C 、D

(A )原子的中心有个核,叫做原子核

(B )原子的正电荷均匀分布在整个原子中

(C )原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 (D )带负电的电子在校外绕着核旋转

02年高考试题 10 .氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值,它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能,氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时,A

A 、 氢原子的能量减小,电子的动能增加

B 、 氢原子的能量增加,电子的动能增加

C 、 氢原子的能量减小,电子的动能减小

D 、 氢原子的能量增加,电子的动能减小

02年广东、河南11 .(12分)如下一系列核反应是在恒星内部发生的,

p + C 126 ?→? N 13

7

N 13

7 ?→? C 13

6 + e

+

+ ν p + C 136 ?→? N 14

7

p + N 147?→? O 158

O 15

8?→? N 15

7 + e

+

+ ν p + N 157?→? C 12

6 + α

其中p 为质子,α为α粒子,e +为正电子,ν为一种中微子。已知质子的质量为m p =1.672648×1027-kg ,α粒子的质量为m α=6.644929×1027-kg ,正电子的质量为m e =9.11×1031-kg ,中微子的质量可忽略不计。真空中的光速c=3×108m/s 。试计算该系列核反应完成后释放的能量。[解答]:为求出该系列反应后释放的能量,将题中所给的诸核反应方程式左右两侧分别相加,消去两侧相同的项,该系列反应最终等效为

4p ?→? α + 2 e

++ ν 求出上式中的质量亏损,最终可以求得释放的能量为3.95×10

12

-J

得分

02年广东、河南12 处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时, 只发射波长为1λ、

2λ、3λ的三种单色光,且 1λ>2λ>3λ,则照射光的波长为

(A )1λ (B )1λ+2λ+3λ (C )3

232λλλλ+ (D )

2

121λλλλ+

[答案]: D

03(新课程卷)13 .下列说法中正确的是 A A 质子与中子的质量不等,但质量数相等

B 两个质子间,不管距离如何,核力总是大于库仑力

C 同一种元素的原子核有相同的质量数,但中子数可以不同

D 除万有引力外,两个中子之间不存在其它相互作用力

03(新课程卷)14.铀裂变的产物之一氦90(9036

Kr )是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(90

40Zr ),这些衰变是 B

A 1次α衰变,6次β衰变

B 4 次β衰变

C 2次α衰变

D 2次α衰变,2次β衰变

03(新课程卷)15 .原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时,有可能不发射光子,例如在某种条件下,铬原子的n =2能级上的电子跃迁到n =1能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给n =4能级上的电子,使之能脱离原子,这一现象叫做俄歇效应,以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子,已知铬原子的能级公式可简化表示为E n =-A/n 2,式中n =1,2,3……表示不同能级,A 是正的已知常数,上述俄歇电子的动能是C

A 3/16A

B 7/16A

C 11/16

D 13/16A

03(新课程卷)16 (28分)太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和H 11

、He 4

2

等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是

+→+He H 4e 24

21

1释放的核能,这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的

理论,若由于聚变反应而使太阳中的H 1

1核数目从现有数减少10%,太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化,假定目前太阳全部由电子和H 1

1核组成。 (1)为了研究太阳演化进程,需知道目前太阳的质量M 。已知地球半径R =6.4×106

m ,地球质量m =6.0×1024 kg ,日地中心的距离r =1.5×1011 m ,地球表面处的重力加速度 g =10 m/s 2 ,1年约为3.2×107

秒,试估算目前太阳的质量M 。

(2)已知质子质量m p =1.6726×10-27

kg ,He 42质量m α=6.6458×10

-27

kg ,电子

质量 m e =0.9×10

-30

kg ,光速c =3×108

m/s 。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释

放的核能。

(3)又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上,每秒通过的太阳辐射能w =1.35×103 W/m 2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。(估算结果只要求一位有效数字。)

16 (28分) 参考解答

(1)估算太阳的质量M

设T 为地球绕日心运动的周期,则由万有引力定律和牛顿定律可知

r T

m r

mM G 2

2

)2(

π= ①

地球表面处的重力加速度

2

R

m G

g = ②

g

R r

T

m M 2

32

)

2(

π= ③

以题给数值代入,得 M =2×1030 kg ④ (2)根据质量亏损和质能公式,该核反应每发生一次释放的核能为

△E =(4m p +2m e -m α)c 2 ⑤

代入数值,得

△E =4.2×10-12 J ⑥

(3)根据题给假设,在太阳继续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为 %104?=

p

m M N ⑦

因此,太阳总共辐射出的能量为 E =N ·△E

设太阳辐射是各向同性的,则每秒内太阳向外放出的辐射能为 ε=4πr 2w ⑧ 所以太阳继续保持在主星序的时间为 ε

E

t =

由以上各式解得

w

r m c

m m m M t p e p 2

2

44)24(1.0πα?-+=

以题给数据代入,并以年为单位,可得

t =1×1010年=1百亿年 ⑩

评分标准:本题28分,其中第(1)问14分,第(2)问7分,第(3)问7分。

第(1)问中 ①、②两式各3分,③式4分,得出④式4分;

第(2)问中 ⑤式4分,⑥式3分;

第(3)问中 ⑦、⑧两式各2分,⑨式2分,⑩式1分。

03(全国卷)17下面列出的是一些核反应方程( D )

X

Si P 30

143015

+→

Y

B H Be 105

2

194

+→

+

Z

Li He He 7

34242

+→+

A .X 是质子,Y 是中子,Z 是正电子

B .X 是正电子,Y 是质子,Z 是中子

C .X 是中子,Y 是正电子,Z 是质子

D .X 是正电子,Y 是中子,Z 是质子

04(福建卷)18 本题中用大写字母代表原子核。E 经α衰变成为F ,再经β衰变成为G ,再经α衰变成为H 。上述系列衰变可记为下式:E --α→ F - - β→ G --α→H 另一系列衰变如下:P - β→ Q - - β→ R --α→S

已知P 是F 的同位素,则B

A .Q 是G 的同位素,R 是H 的同位素

B .R 是E 的同位素,S 是F 的同位素

C .R 是G 的同位素,S 是H 的同位素

D .Q 是

E 的同位素,R 是

F 的同位素

04春季19.钍核Th 232

90

经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核,则C A .铅核的符号为Pb 20882

,它比Th 232

90少8个中子 B .铅核的符号为Pb 20478

,它比Th 23290

少16个中子 C .铅核的符号为Pb 20882,它比Th 23290

少16个中子 D .铅核的符号为

Pb 22078,它比

Th 23290

少12个中子

04(北京卷)20 .氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦

离子能量为E 1=-54.4eV ,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能..被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 B

E 5

0 ( )

A .40.8eV E 4 3.4eV

B .43.2ev E 3 6.0eV

C .51.0eV

E 2 13.6eV

D .54.4eV

E 1 54.4Ev

04(全国卷)21.现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上,若这些受激氢原子

最后都回到基态,则在此过程中发出的光子总数是多少?假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的

1

n 1-。A

A .2200

B .2000

C .1200

D .24 00

04广西22 .图示为氢原子的能级图,用光子能量为13.07eV 的光照

射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射的不同 波长有多少种?( B ) A .15 B .10

2 -3.40

3 -1.51

4 -0.8

5 5 -0.54 -0.38

6 ∞ 0 n E/eV

C .4

D .1

04广西23 .中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为.n p D m m m 、、现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解,反应的方程为

D p n γ+=+

若分解后中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是]C A 21

[()]2D p n m m m c E ---

B .21

[()]2

D n p m m m c

E +-+

C .21

[()]2

D p n m m m c

E --+

D .21

[()]2

D n p m m m c

E +--

04广西24 .分别用波长为λ和34

λ的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动

能之比为1:2,以h 表示普朗克常量,c 表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为B A .

12hc λ

B .

23hc λ

C .

34

hc λ D .

45h c

λ

04(广西卷)25 .氦—氖激光器发出波长为633nm 的激光,当激光器的输出功率为1mW 时,每秒发出的光子数为B

( )

A .2.2×1015

B .3.2×1015

C .2.2×1014

D .3.2×1014

04广西26 (12分)已经证实,质子、中子都是由上夸克和

下夸克的两种夸克组成的,上夸克带电为23

e ,下夸克带

电为13

e -

,e 为电子所带电量的大小,如果质子是由三

个夸克组成的,且各个夸克之间的距离都为

l ,151.510l m -=?,试计算质子内相邻两个夸克之间的静

电力(库仑力)

解:质子带电为+e ,所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的.按题意,三个夸克必位于等

边三角形的三个顶点处.这时上夸克与上夸克之间的静电力应为

2

22

9

43

232

l

e k

l

e e k

F m =

?= ①

代入数值,得 m F =46N ,为斥力. ②

上夸克与下夸克之间的静电力为 2

22

9

23

23

1l

e k

l

e e k

F nd =

?= ③

代入数值,得nd F =23N ,为吸力. ④ 04江苏27 .下列说法正确的是

( C )

a

b c

m

A. α射线与γ射线都是电磁波

D. β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

C. 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期

D. 原子核经过衰变生成新核,则新核的质量总等于原核的质量

04(江苏卷)28 .雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中徽子(ve )而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他

探测中徽子所用的探测器的主体是一个贮满615t 四氯乙烯(C 2Cl 4)溶液的巨桶.电子中微子

可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为

e Ar Cl v e 0

137

1837

17-+→+ 已知Cl 37

17核的质量为36.95658u ,Ar 37

18

核的质量为36.95691u ,e 01

- 的质量为0.00055u ,1u 质量对应的能量为931.5MeV .根据以上数据,可以判断

参与上述反应的电子中微子的最小能量为

( A )

A. 0.82 MeV

B. 0.31 MeV

C. 1.33 MeV

D. 0.51 MeV 04(江苏卷)29 .若原子的某内层电子被电离形成空位,其它层的电子

跃迁到该空位上时,会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来,此电磁辐射就是原子的特征X 射线.内层空位的产生有多种机制,其中的一种称为内转换,即原子中处于激发态的核跃迁回基态时,将跃迁时释放的能量交给某一内层电子,使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子).214

Po 的原子核从某一激发态回到基态时,可将能量E 0=1.416MeV 交给内层电子(如K 、L 、M 层电子,K 、L 、M 标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离.实验测得从214Po 原子的K ,L 、M 层电离出的电子的动能分别为E k =1.323MeV 、E L =1.399MeV 、E M =1.412MeV .则可能发射的特征X 射线的能量为AC A. 0.013MeV

B. 0.017MeV

C. 0.076MeV

D. 0.093MeV

04(全国卷)30 以m D 、m p 、m n 分别表示氘核、质子、中子的质量,则 ( D )

A .m D =m p +m n

B .m D =m p +2m n

C .m

D >m p +m n

D .m D

04(全国卷)31 在核反应方程式kX Xe Sr n U ++→+136

5490381023592中

B

A .X 是中子,k=9

B .X 是中子,k=10

C .X 是质子,k=9

D .X 是质子,k=10

04(上海卷)32.下列说法中正确的是

(.CD )

A .玛丽·居里首先提出原子的核式结构学说。

B .卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子。

C .查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子。

D .爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说。

05(北京卷)33为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献,联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱

因斯坦提出的质能方程E=mc 2

,下列说法中不正确的是D A.E=mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比

B.根据ΔE =Δmc 2

可计算核反应的能量

C.一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量,表明此过程出现了质量亏损

D.E=mc 2

中的E 是发生核反应中释放的核能

05(春季)34 .一个氘核(H 21)与一个氚核(H 31)发生聚变,产生一个中子和一

个新核,并出现 质量亏损。聚变过程中 (B )

A .吸收能量,生成的新核是He 42

B .放出能量,生成的新核是He 42

C .吸收能量,生成的新核是He 32

D .放出能量,生成的新核是He 32

05(广东卷)35 ?如图9所示,氢原子从n >2的某一能级跃

迁到n =2的能级, 辐射出能量为2.55eV 的光子。

问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它 辐射上述能量的光子?请在图9中画出获得该能量后的氢原子 可能的辐射跃迁图。

35 (16分) (1)氢原子从n >2的某一能级跃迁到n=2的能级,满足:

hν=E n -E 2=2.55eV (1)

E n =hν+E 2=-0.85eV ,所以n=4

2000年-2008年高考试题分类汇编——原子物理

(2)

基态氢原子要跃迁到n=4的能级,应提供:

ΔE

E 4

E 1

12.75eV

(3)

跃迁图见答图3

05(广东卷)36 .下列说法不.

正确的是 C A.n He H H 10423121+→+是聚变 B.n 2Sr Xe n U 1

09438140541023592++→+是裂变

C.

He Rn Ra 4222286

22688

+→

是α衰变 D.e Mg Na 0

124122411-+→是裂变

22.光电效应现象证明了光具有A

A.粒子性

B.波动性

C.衍射的特性

D.干涉的特性

n E /eV 4 -0.85 3 -1.51 2 -3.40 1

5 -0.54 ∞ 0 图9

E /eV 0 -0.54 -0.85

-13.6

答图3

1

2 3

4

5 ∞ n

05(江苏卷)37 .下列四个方程中,表示重核裂变的是C

A .2424

01112

1N a M g e -→

+

B .144

171

72181N H e O H +→

+ C .2351

92141192

036

56

03U n K r Ba n +→+

+ D . 23

4

1

112

0H H H e n +→

+

05(辽宁卷)38 .如图2 ,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向度垂直于纸

面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种。下列判断正确的是 ( B )

2000年-2008年高考试题分类汇编——原子物理

A .甲是α射线,乙是γ射线,丙是β射线

B .甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线

C .甲是γ射线,乙是α射线,丙是β射线

D .甲是α射线,乙是β射线,丙是γ射线

05(上海卷)39 .阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流,这些微观粒子是 _____.

若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的

2000年-2008年高考试题分类汇编——原子物理

磁场,阴射线将_____(填“向上”“向下”“向里”“向外”)偏转.

解:电子,向下

05(上海卷)40 .2005年被联合国定为“世界物理年”,以表彰爱因斯坦对科学的贡献.爱因斯坦 对物理学的贡献有AC (A)创立“相对论”

(B)发现“X 射线”.

(C)提出“光子说” (D)建立“原子核式模型”.

05(上海卷)41 .卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,核反应方程为

414171

2

7

81H e N O H +

+,下列说法中正确的是AC

(A)通过此实验发现了质子. (B)实验中利用了放射源放出的γ射线. (C)实验中利用了放射源放出的α射线.(D)原子核在人工转变过程中,电荷数可能不守恒.

05(天津卷)42 .某光电管的阴极是用金属钾制成的,它的逸出功为2.21eV ,用波长为2.5×10-7

m 的紫外线照射阴极,已知真空中光速为3.0×108

m/s ,元电荷为1.6×10-19

C ,普朗克常量为6.63×10-34J s ,求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分

别是 B

A.5.3×1014H Z ,2.2J B.5.3×1014H Z ,4.4×10-19J C.3.3×1033H Z ,2.2J D.3.3×1033H Z ,4.4×10-19J

05(天津卷)43 现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构。为满足测量要求,将显微镜工

作时电子的德布罗意波长设定为d /n ,其中n >1。已知普朗克常量h 、电子质量m 和电子电荷量e ,电子的初速度不计,则显微镜工作时电子的加速电压应为 D

A.

2

22med

h n B.3

1

322

2???

? ?

?

e n h

md C.2

222men h d D.

2

222med

h n

05(天津卷)44 .(22分)正电子发射计算机断层(PET )是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供全新的手段。 ?PET 在心脏疾病诊疗中,需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的,反应中同时还产生另一个粒子,试写出该核反应方程。 ?PET 所用回旋加速器示意如图,其中置于高真空中的金属D 形盒的半径为R ,两盒间距为d ,在左侧D 形盒圆心处放有粒子源S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向如图所示。质子质量为m ,电荷量为q 。设质子从粒子源S 进入加速电场时的初速度不

计,质子在加速器中运动的总时间为t (其中已略去了质子在加速电场中的运动时间),质子在电场中的加速次数于回旋半周的次数相同,加速质子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f 和加速电压U 。

?试推证当R >>d 时,质子在电场中加速的总时间相对于在D 形盒中回旋的时间可忽略不计(质子在电场中运动时,不考虑磁场的影响)。 44 (1)核反应方程为:

1

6

1

8

1

7

2O H N H e →+

(2)设质子加速后最大速度为v ,由牛顿第二定律得得:2

v

qvB m R

=

质子的回旋周期为:22R m T v

qB

ππ=

离频电源的频率为: 1=

2qB f T

m

π=

质子

2

12

K E m v =

S

d 高频电源

导向板

B

设质子在电场中加速的次数为n ,则:K E nqU =

又 t =2

T n

可解得:U =

2

2BR t

π

⑧ (

3

12

2n d n

d

t v v

=

=

在D 形盒中回旋的意时间为

2R

t n

v

π=

12

21t d

t R

π=

11 即当R d 时,可以忽略不计。

05(河北、河南、安徽、山西)45 已知π+介子、π—介子都是由一个夸克(夸克u 或夸克d )和一个反夸克(反夸克u

或反夸克d )组成的,它们的带电量如下表所示,表中e 为元电荷。

π+ π— u d

u d

带电量

+e

-e

+e 3

2

e

31-

e 3

2-

e

31+

下列说法正确的是

AD

A .π+由u 和d 组成

B .π+由d 和u 组成

C .π—由u 和d 组成

D .π—由d 和u 组成

05(黑龙江、吉林、广西)46 .图中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量E 。

处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22eV 。在这些光波中,

n E n /eV 0 -0.85 -1.51 -3.4

∞ 4 3 2

能够从金属钾的表面打出光电子的总共有( C ) A .二种 B .三种 C .四种

D .五种

05(黑龙江、吉林、广西)47 氢原子的能级图如图所示。欲使一处于基态的氢原 子释放出一个电子而变成氢离子,该氢原子需要吸收的能量至少是 A A . 13.60eV B .10.20eV C . 0.54 eV D . 27. 20eV

06(江苏卷)48 从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量 C A .氧气的密度和阿伏加德罗常数 B .氧气分子的体积和阿伏加德罗常数 C .氧气分子的质量和阿伏加德罗常数 D .氧气分子的体积和氧气分子的质量 06(江苏卷)49 .下列说法中正确的是

(A )

A .原子核由质子和中子组成

B .原子核由质子和电子组成

C .质子和中子都带正电

D .原子核的质量数一定等于电荷数

06(江苏卷)50 质子(p )和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中作匀速圆周运动,轨道半径分别为 R P 和αR ,周期分别为 T P 和αT ,则下列选项正确的是A A . 2:1R :R p =α 2:1T :T p =α B . 1:1R :R p =α 1:1T :T p =α C . 1:1R :R p =α 2:1T :T p =α D . 2:1R :R p =α 1:1T :T p =α

06(江苏卷)51 氢原子的能级如图所示,已知可见的光的光子能量范围约为 1.62eV ~3.11eV.下列说法错误的是 D

2000年-2008年高考试题分类汇编——原子物理

A .处于 n = 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发 生电离

B .大量氢原子从高能级向 n = 3 能级跃迁时,发出的光具有显

1 -13.60

2 -3.40

3 -1.51

4 -0.8

5 5 -0.54 -0.38

6 ∞ 0 n E/eV

著的热效应

C .大量处于 n = 4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出 6 种不同频率的光

D .大量处于 n = 4是能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出 3种不同频率的可见光 06(江苏卷)52 (15分)天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的。

(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(H 11

)聚变成氦核(He 4

2),同时放出2个正电子(e 01)和2个中微子(o v ),请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量。

(2)研究表明,银河系的年龄约为t=3.8×1017s ,每秒钏银河系产生的能量约为1×1037J (即P =1×1017

J/s )。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)

(3)根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断。

(可能用到的数据:银河系质量约为M =3×1041

kg ,原子质量单位1u =1.66×10-27kg ,1u 相当于1.5×10-10J 的能量,电子质量m =0.0005u ,氦核质量m α=4.0026u ,氢核质量m D =1.0078u ,中微子o v 的质量为零)

52 .(1)00

14211224v e He H ++→

e p m 2m m 4m --=?α

J 10

14.4m c

E 12

2

-?=?=?

(2)kg 10

1.6m E

Pt m 39

?=?=

α

氦的含量%210

3101.6M

m k 41

39

≈??=

=

(3)由估算结果可知,k ≈2%远小于25%的实际值,所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的。

06(陕西卷)53 某原子核A

Z X 吸收一个中子后,放出一个电子,分裂为两个α粒子.由此可知A

A.A =7,Z =3

B.A=7,Z =4

C.A =8,Z =3

D.A =8,Z =4 06(北京卷)54 目前核电站利用的核反应是A

A.裂变,核燃料为铀

B.聚变,核燃烧为铀

E 4

E 3 E 2 E 1

图1

C.裂变,核燃烧为氘

D.聚变,核燃料为氘

06(全国卷)55 .现有三个核反应

124

24

01112

1

N a M g e -→+

○22351

141921

92

056

36

03U n Ba kr n +→+

+

○3234

1

1120H H H e n +→+

下列说法正确的是( C )

A .①是裂变,②是β衰变,③是聚变

B .①是聚变,②是裂变,③是β衰变

C .①是β衰变,②是裂变,③是聚变

D .①是β衰变,②是聚变,③是裂变

06(天津卷)56 一个U 235

92

原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为

n Sr X n U 1

0943810235

92

2++→+,则下列叙述正确的是( A )

A. X 原子核中含有86个中子

B. X 原子核中含有141个核子

C. 因为裂变时释放能量,根据2mc E =,所以裂变后的总质量数增加

D. 因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少

06(四川卷)57 .某核反应方程为2

1H+3

1H →4

2He+X.已知2

1H 的质量为2.0136u. 3

1H 的质量为3.018u,

42

He 的质量为4.0026u,X 的质量为1.0087u.则下列说法中正确的是B

A.X 是质子,该反应释放能量

B.X 是中子,该反应释放能量

C.X 是质子,该反应吸收能量

D. X 是中子,该反应吸收能量

06(重庆卷)58 .14C 是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测到某古木中14C 的含量为原来的

4

1,则该古树死亡时间距今大约B

A.22920年

B.11460

C.5730年

D.2865年

07北京理综 59 、下列说法正确的是D

A .太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

B .汤姆生发现电子,表明原子具有核式结构

C .一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太短

D .按照波尔理论,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,原子总能量增加

07广东卷 60 、图1所示为氢原子的四个能级,其中为基态,若氢原子A 处于激发态E 2,氢原子B 处于激发态E 3,则下列说法正确的是B

A .原子A 可能辐射出3种频率的光子

B .原子B 可能辐射出3种频率的光子

C .原子A 能够吸收原子B 发出的光子并跃迁道能级E 4

D .原子B 能够吸收原子A 发出的光子并跃迁道能级

E 4

07海南卷 61 、模块3-5试题 ?氢原子第n 能级的能量为1n 2

E E n

=

,其中E 1是基态能量。而n =1,2,…。若一

氢原子发射能量为1316

E -

的光子后处于比基态能量高出134

E -

的激发态,则氢原

子发射光子前后分别处于第几能级?

?一速度为v 的高速α粒子(42

H e )与同方向运动的氖核(20

10N e )发生弹性正碰,碰后α粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)

61 、?设氢原子发射光子前后分别位于第l 与第m 能级,依题意有: 1112

2

316E E E l

m

-

=-

1112

34

E E E m

-=-

解得:m =2 l =4

?设碰撞前后氖核速度分别为v 0、v Ne ,由动量守恒与机械能守恒定律得: αN e

0N e N e

m v m v m v +=

2

2

2αN

e

N

e

N

e

11122

2

m v m v m v +

= 且:

αN e

15

m m =

解得: N e α

0N e

225

m m v v v m -=

=

N e α

N e N e

35

m m v v v m +=

=

07江苏 62 μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom ),它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n =2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、和γ6的光,且频率依次增大,则E 等于C

A .h (γ3-γ1 )

-632.4

-281.1 -158.1 -101.2 0

2

3 4 5 ∞ n

E /eV