【物理】2020届二轮复习选择题热点12　原子物理作业（山西专用） 5页

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 6.34 eV 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 10.2 eV,用它照射逸出功为 6.34 eV 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-ν 图像(ν 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=hν-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=ℎ휈 푒 -푊0 푒 知图线的斜率等于ℎ 푒,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 5 700 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 5 700 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 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: 14　6C→14　7N + 　0-1 e,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 푎푏X 发生 α 衰变时,放出 α 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.퐸0 푐2 B. 퐸0 (푎 - 4)푐2 C.(푎 - 4)퐸0 푐2 D. 푎퐸0 (푎 - 4)푐2 答案　D　α 粒子与新核质量比为 4 푎 - 4,衰变过程满足动量守恒定律,即 mαvα=m 新 v 新,根据动量 和动能的关系 p2=2m·Ek 可知,新核动能为 4 푎 - 4E0。由 ΔE=Δmc2,得 Δm= 퐸0 + 4 푎 - 4퐸0 푐2 = 푎퐸0 (푎 - 4)푐2,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 β 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 β 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.23290 Th 经过 6 次 α 衰变和 4 次 β 衰变后成为稳定的原子核 20882 Pb B.发现中子的核反应方程是 94Be + 42He→126 C + 10n C.200 个 23892 U 的原子核经过两个半衰期后剩下 50 个 23892 U D.23592 U 在中子轰击下生成 9438Sr 和 14054 Xe 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:42He+X→84Be+γ,其中 X 表示某种粒子,84Be 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 42He B.84Be 的衰变需要外部作用激发才能发生 C.经过 3 个 T,剩下的 84Be 占开始时的1 8 D.“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 42He,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 84Be 占开始时的1 8,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 3.34 eV,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 8.75 eV D.用能量为 10.3 eV 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 10.2 eV>3.34 eV,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C23=3 种,B 对;从 n=3 跃迁到 n=1 辐射光子的能 量为 ΔE=E3-E1=12.09 eV,照射锌板最大初动能 Ek=(12.09-3.34) eV=8.75 eV,C 对;10.3 eV 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。