2020届高三物理精准培优专练21：原子物理（附解析）
一、考点分析
记住几个二级结论：
(1)遏止电压Uc与入射光频率ν、逸出功W0间的关系式：Uc＝ν－。 (2)截止频率νc与逸出功W0的关系：hνc－W0＝0，据此求出截止频率νc。
(3)光照引起的原子跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物粒子的动能大于(或等于)能级差。
2
heW0e(4)大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱线条数：Cn＝nn－1
2
。
(5)磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，半径与电荷量成反比。 (6)平衡核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒。
二、考题再现
典例1.(2019?全国I卷?14) 氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为( )
A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV
典例2.(2019?全国II卷?15) 太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为：41H→2He＋21e＋2ν。已知1H和2He的质量分别为mp＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u，1 u＝931 MeV/c，c为光速．在4个1H转变成1个2He的过程中，释放的能量约为( ) A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV
2
1
4
1
4
0
1
4
三、对点速练
1．下列说法正确的是( )
A．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
B．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
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．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯 2．下列说法中正确的是( )
A．光电效应说明光具有粒子性的，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的 B．U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的变化，半衰期可能变短 C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构
D．据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能增大
3．下列说法正确的是( )
208A．23290Th衰变成82Pt要经过4次α衰变和2次β衰变 235
137B．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为13755Cs?56Ba?x，
可以判断 为质子
C．玻尔理论的假设是原子能量的量子化和轨道量子化
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子只具有粒子性
4．如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4的激发态，在向低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯，下列说法正确的是( ) A．这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n＝4跃迁到n＝3所发出的光波长最短
B．这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝4跃迁到n＝1所发出的光频率最高
C．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为12.75 eV D．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.85 eV
5．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En?A(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子中n2的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中( ) 15AA．氢原子辐射一个能量为的光子
16
15A的光子 16
B．氢原子辐射一个能量为－
15AC．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为 1615AD．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－ 166．下列说法正确的是( )
A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B．比结合能越大，原子核越不稳定
C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期 D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
7．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a，0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是( )
A．普朗克常量为h＝
B．断开开关S后，电流表G的示数不为零 C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变
ab8．静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)。那么碳14的核反应方程可能是( )
410A．146C?2He?4Be
014B．146C?1e?5Be
014C．146C??1e?7N
212D．146C?1H?5Be
9．用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，
b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是( )
A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小 B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电 C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的
10．如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b，则下列说法中正确的是( ) A．光子a的能量大于光子b的能量 B．光子a的波长小于光子b的波长 C．b光比a光更容易发生衍射现象
D．在同种介质中，a光子的传播速度大于b光子的传播速度
11．按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E1＜0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)。 12．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10
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J·s。
(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率ν
c
＝________Hz，逸出功W0＝________J；
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(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×10Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J。
13．如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则： (1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________。
(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阴极的光电子的最大动能为____________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是________________。 (3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加 U反＝________的反向电压。 (4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是________。 A．照射光频率不变，增加光强 B．照射光强度不变，增加光的频率 C．增加A、K电极间的电压 D．减小A、K电极间的电压
14．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60 MeV的质子轰击静止的锂核3Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9 MeV，已知质子、α粒子、锂粒
子的质量分别取mp＝1.007 3 u、mα＝4.001 5 u、mLi＝7.016 0 u，求： (1)写出核反应方程；
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2020届高三物理精准培优专练21：原子物理(附解析)
