选修三+第四、五章 原子结构和波粒二象性、原子核+讲义+-2023-2024学年物理人教版（2019）

这是一份选修三+第四、五章 原子结构和波粒二象性、原子核+讲义+-2023-2024学年物理人教版（2019），共18页。
原子核
贝克勒尔 铀矿感光
居里夫人 P Ra
α β γ射线
原子的构成 中子 质子 电荷数 质量数 同位素
衰变 α 、β 衰变 半衰期
威尔逊 气泡室 盖革-米勒计数器
人工核反应
核力与结合能 质能方程 重核裂变 轻核聚变
题型一：光电效应
1.对光电效应的解释正确的是（ ）
A．金属内每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同
2.关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
3.用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是（ ）
A．改用紫外线照射 B．改用红外线照射
C．改用强度较大的绿光照射 D．改用强度较大的红光照射
4.现有a、b、c三种单色光，其波长关系为λa>λb>λc。用b光照射某种金属时，恰好能发生光电效应.若分别用a光和c光照射该金属，则（ ）
A．a光照射时，不能发生光电效应 B．c光照射时，不能发生光电效应
C．a光照射时，释放出的光电子的最大初动能最大
D．c光照射时，释放出的光电子的最大初动能最小 5.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，则（ ）
A.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0
C.当照射光的频率大于ν0时，若频率ν增大，则逸出功增大
D.当照射光的频率ν大于ν0时，若频率ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
6.用如图（1）所示的同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图（2）,则（ ）
A．b光照射该光电管时，金属的逸出功大
B．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
7.在下图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（ ）
A．A光的频率大于B光的频率
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
8．如图所示为一个真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以 下判定正确的是（ ）
A．无论用怎样频率的单色光照射光电管，只要照射足够的时间都能在电路中产生光电流
B．用的光照射光电管时，电路中有光电流产生
C．发生光电效应后，增加照射光电管的入射光的频率，电路中的光电流就一定增加
D．发生光电效应后，增加电源电压电路中的光电流一定增加９．利用光电管研究光电效应的实验电路如图所示，用频率为v0的可见光照射阴极K，电表中有电流通过，则（ ）
A．只用紫外光照射K，电流表中不一定有电流通过
B．只用红外光照射K，电流表中一定无电流通过
C．频率为v0的可见光照射K，变阻器滑片移到A端，电流表中一定无电流通过
D．频率为v0的可见光照射K，变阻器的滑片向B端滑动时，电流表示数可能不变
10．在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验a中的光强大于实验b中的光强，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示，则下列4图中可能正确的是
11．如右图为一光电管的工作原理图，光电管能把光信号转变为电信号，当有波长为λ0的光照射光电管的阴极K时，电路中有电流通过灵敏电流计，则有（ ）
A．若换用波长为λ1（λ1＜λ0的光照射阴极时，电路中一定没有电流
B．若换用波长为λ2（λ2＜λ0的光照射阴极时，电路中一定有电流
C．若换用波长为λ3（λ3＞λ0的光照射阴极时，电路中可能有电流
D．将电源的极性反接后，电路中一定没有电流
12．如图所示是光电管使用的原理图.当频率为ｖ０的可见光照射到阴极Ｋ上时，电流表中有电流通过，则（ ）
Ａ．若将滑动触头Ｐ移到Ａ端时，电流表中一定没有电流通过
Ｂ．若用红外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过
Ｃ．若用紫外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过
Ｄ．若用紫外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过且电流一定变大13．如图所示，一验电器与锌板用导线相连，现用一紫外线灯照射锌板，关灯之后，验电器指针保持一定的偏角（ ）
A．将一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大
B．将一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将不变
C．使验电器指针回到零，改用强度更大的紫外线灯照射锌板，验电器的指针偏 角将增大
D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器的指针一定偏转
14．如图所示，一验电器与锌板用导线相连，现用一紫外线灯照射锌板，关灯之后，验电器指针保持一定的偏角（ ）
A．将一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大
B．将一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将不变
C．使验电器指针回到零，改用强度更大的紫外线灯照射锌板，验电器的指针偏角将增大
D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器的指针一定偏转
题型二：氢原子结构和能级跃迁
1．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
2．按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是（ ）
A．第m个定态和第n个定态的轨道半径rm和rn之比为m2:n2
B．第m个定态和第n个定态的能量Em和En之比为n2:m2
C．电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是υ，则其发光频率也是υ
D．若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为υ=E/h
3． 氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知氢原子（ ）
A．从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短
B．从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D．从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光E4
E3
E2
E1
４．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E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（ ）
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E4
D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁道能级E4
5．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。若一群氢原子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。
－2529.6
－632.4
－281.1
－158.1
－101.2
0
1
2
3
4
5
∞
n
E/eV
6．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子（hydrgen mun atm），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（ ）
A．h（γ3－γ1 ） B．h（γ5＋γ6） C．hγ3 D．hγ4
7．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（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1n-1）（ ）
A．2200 B．2000 C．1200 D．24 00
8． 氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.6328µm，λ2=3.39µm，已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为∆E1=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用∆E2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则∆E2的近似值为（ ）
A．10.50eV B．0.98eV C． 0.53eV D． 0.36eV9．氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发生三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1和λ2，则另一个波长可能是（ ）
A．λ1＋λ2 B．λ1－λ2 C．λ1λ2λ1-λ2 D．λ1λ2λ1-λ2
10．用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行规测，发现光谱线的数目原来增加了5条。用∆n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为（ ）
A．△n＝1，13. 22cV＜E＜13.32cV
B．△n＝2，13.22eV＜E＜13.32eV
C．△n＝1，12.75cV＜E＜13.06cV
D．△n＝2，12.72cV＜E＜13.06cV
11．下图为氢原子能级的示意图，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。关于这些光下列说法正确的是（ ）
A．最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的
B．频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用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
12.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（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1n-1）（ ）
A．2200 B．2000 C．1200 D．24 0013．若原子的某内层电子被电离形成空位,其他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).214P的原子核从某一激发态回到基态时,可将能量E0=1.416 MeV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214P原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EＫ=1.323 MeV、EL=1.399 MeV、EM=1.412 MeV.则可能发射的特征X射线的能量为（ ）
A．0.013 MeV B．0.017 MeV C．0.076 MeV D．0.093 MeV
14．原子从一个能级跃迁到一个较低能级时,有可能不发射光子,例如在某种条件下,铬原子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,以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化为En=-An2 式中n=1,2,3,…表示不同的能级,A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是（ ）
A．3１6Ａ B．7１6Ａ C．11１6Ａ D.13１6Ａ
题型三：核反应方程，衰变计算，核能计算，半衰期
１．完成下列核反应方程，并说明其应类型（ ）
（1） ，属
（2） ，属
2．下列关于核反应类型的说法正确的是（ ）
A．是聚变 B．是裂变
C．是α衰变 D．是裂变
3．2008年我国将举行奥运会，北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术。如奥运会场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术。太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核反应形成的，其核反应方程是
A． B．
C． D．
4．下面给出的方程式中，正确的是（ ）
A．U →Th+n B．Th→Pa+e
C．Be+He→C+n D．F+He=Ne+3H
5．下列核反应方程中说法不正确的是
A．是聚变
B．是裂变
C．是衰变
D．是裂变
6．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被加热到适当高温时，氖核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为由平衡条件可知
A． k=1， d=4 B． k=2， d=2 C． k=1， d=6 D．k=2，d=3
７． 92238U衰变为86222Rn要经过m次衰变和n次衰变，则m，n分别为（）
A．2，4 B．4，2 C．4，6 D．16，68．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击（锎249）发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是（ ）
A．中子 B．质子 C．电子 D．α粒子
9．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 FGH；
另一系列衰变如下：
PQRS
已知P是F的同位素,则（ ）
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
10．钍核Th经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则（ ）
A．铅核的符号为Pb，它比Th少8个中子
B．铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
C．铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
D．铅核的符号为Pb，它比Th少12个中子
11．一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，则下列叙述正确的是（ ）其裂变方程为，
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，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
16．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=mc2，下列说法中不正确的是（）
A．E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2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=mc2中的E是发生核反应中释放的核能
12．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为４×1026Ｊ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（ ）
Ａ．1036Ｋｇ Ｂ．1018Ｋｇ Ｃ．1013Ｋｇ Ｄ．109Ｋｇ
13．在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。
（1）核反应方程式，是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，为X的个数，则X为________，=__________，以、分别表示、、核的质量，，分别表示中子、质子的质量，c为光的真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能
（2）有一座发电能力为的核电站，核能转化为电能的效率为。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能，核的质量，求每年(1年=3.15×107s)消耗的的质量14．某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中的含量推断出了该生物死亡的年代．已知此骸骨中的含量为活着的生物体中的1/4，的半衰期为5730年．该生物死亡时距今约 年．