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1、专题 03 选择题原子物理部分专题 03 选择题原子物理部分 【2019 海淀二模】14粒子散射实验说明了（ ） A. 原子具有核式结构B. 原子内存在着带负电的电子 C. 原子核由质子和中子组成D. 正电荷均匀分布在整个原子内 【答案】：A 【考点】：卢瑟福的粒子散射实验 【解析】 ：粒子散射实验，说明了原子具有核式结构，选项 A 正确。B 选项“原子内存在着带负电的电子” 和 D 选项“正电荷均匀分布在整个原子内”是汤姆孙在研究阴极射线时提出的原子枣糕模型里面提到的。 关于 C 选项是这样的，卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子。并且 预言原子核内还有另一种粒子
2、（即中子） ，后来被其学生查德威克用粒子轰击铍核时发现，由此人们认 识到原子核由质子和中子组成。 【2019 海淀二模反馈】14. 下列关于粒子的说法正确的是 （ ） A卢瑟福的粒子散射实验说明了原子核有结构 B放射性元素的衰变中，粒子来自于原子核内部 C粒子由四个质子和两个电子组成 D铀 238 的原子核可直接通过放出粒子成为铀 235 的原子核 【答案】：B 【考点】：关于粒子的认识 【解析】：粒子散射实验，说明了原子具有核式结构，选项 A 错误。放射性元素的衰变，放出的 粒子是由原子核内部的质子和中子结合生成的，即，所以 B 选项正确、C 选项错误。根 据核反应过程中电荷数和质量数守恒原
3、则可知，铀 238 的原子核不能直接通过放出粒子成为铀 235 的原 子核，D 选项错误。 【2019 东城二模】13氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处在n =3 能级的激发态，则下列说法正 确的是（ ） A这群氢原子能辐射出 3 种不同频率的光子 B波长最长的辐射光是氢原子从n =3 能级跃迁到能级n =1 能级产生的 C辐射光子的最小能量为 12.09 eV D处于该能级的氢原子至少需吸收 13.6 eV 能量的光子才能电离 【答案】：A 【考点】：玻尔的氢原子模型。 【解析】 ： 大量的氢原子自发地从n =3 能级跃迁， 可以辐射出 2 3 3C 种不同频率的光子， 即32、 31
4、、21，选项 A 正确。其中，氢原子从3n 能级跃迁到2n 能级辐射的光子能量最小，即： ，所以 C 选项错误。由跃迁规律可知， 辐 射出的光子能量越小，频率越低，波长越长，所以氢原子也是从3n 能级跃迁到2n 能级辐射出的光子 对应的波长最长，选项 B 错误。处在n =3 能级的氢原子发生电离，就是从该能级跃迁到n 处，所以至 少需吸收的能量，所以 D 选项错误。 【2019 海淀二模】20 “通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段，如通过 光电效应实验确定了光具有粒子性。 弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图 1 所示，灯丝
5、K 发射出 初速度不计的电子，K 与栅极 G 间的电场使电子加速，GA 间加有 0.5V 电压的反向电场使电子减速，电流表 的示数大小间接反映了单位时间内能到达 A 极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现 KG 间 电压U每升高 4.9V 时，电流表的示数I就会显著下降，如图 2 所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原 子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。仅依据本实验结果构建的微 观图景合理的是 （ ） A汞原子的能量是连续变化的 B存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能 C相对于 G 极，在 K 极附近时电子更容易使汞原子跃迁 D电流上升，是因为
6、单位时间内使汞原子发生跃迁的电子个数减少 【答案】：B 【考点】：通过弗兰克赫兹实验研究汞原子能量是否具有量子化特点 【解析】：由题意结合图 2，KG 间电压U每升高 4.9V 时，电流表的示数I就会显著下降，这说明，电子在 与汞原子碰撞时，电子损失的能量是分立的、不连续的，也就是说汞原子吸收的能量是分立的，不连续的， 所以选项 A 错误。汞原子发生跃迁吸收的能量来自于与电子碰撞时电子的动能，电子的动能越大，越容易 使汞原子获得足够的能量发生跃迁；KG 间加的电压使电子加速，因此相对于 G 极，在 K 极附近时电子动能 较小，不容易使汞原子发生跃迁，选项 C 错误。电流上升，是因为电子通过 K
7、G 电场加速，与汞原子碰撞后， 剩余动能较多，以至于在 GA 间运动时，有足够的能量克服其间的反向电场力做功，到达 A 处的电子数较多， 所以选项 D 错误。如果电子经过加速后所具有的动能较大，就会存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的 可能，所以选项 B 正确。 【2019 海淀二模反馈】20“通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段， 如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。 弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图 1 所示，灯丝 K 发射出 初速度不计的电子，K 与栅极 G 间的电场使电子加速，GA 间加有 0.5V 电压的反向电场
8、使电子减速，电流表 的示数大小间接反映了单位时间内能到达 A 极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现 KG 间 电压U每升高 4.9V 时，电流表的示数I就会显著下降，如图 2 所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原 子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。下列说法错误的是 （ ） A汞原子基态和第一激发态的能级之差可能是 4.9eV BKG 间电压低于 4.9V 时，电流随电压增大而上升，是因为电子能量越高，越容易克服反向电压到达 A 极 CKG 间电压在 510V 之间时，出现电流随电压增大而上升的一段图线，是因为单位时间使汞原子发生跃迁 的电子个数
9、增加 D即使 KG 间电压高于 4.9V，电子也存在始终不与汞原子发生碰撞的可能性 【答案】：C 【考点】：通过弗兰克赫兹实验研究汞原子能量是否具有量子化特点 【解析】：因为 KG 间电压U每升高 4.9V 时，电流表的示数I就会显著下降，这说明电子经过加速后获得 的动能正好达到汞原子跃迁的最低能量，也就是从基态跃迁到第一激发态所吸收的能量，所以 A 选项正确。 当 KG 间的电压低于 4.9 V 时，电子在 KG 间被加速而获得的能量低于 4.9 eV。电子与汞原子碰撞时，不能使 汞原子跃迁到激发态。 同时电子不会因为碰撞而损失能量， 电子能量越高越容易克服 GA 间的反向电压抵达 A 极，
10、因此电流随着 KG 间电压的升高也越来越大，B 选项正确。当 KG 间电压在 510V 之间时，电流随电压增 大而上升，是因为电子在 KG 空间与汞原子碰撞而转移掉 4.9 eV 的能量后，还留有足够的能量，又能克服反 向电压从 G 极到达 A 极，电流又上升了，所以 C 选项错误。因为原子不是实心体，所以当电子进入汞原子 内部时，即使 KG 间电压高于 4.9V，电子也存在着始终不与汞原子发生碰撞的可能性，D 选项正确。该题问 错误的选项，所以答案应选 C。 【2019 房山二模】13下列有关原子结构和原子核的认识，正确的是（ ） A氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能减小 B衰变说明原子
11、核内有电子 C卢瑟福用 粒子轰击氮核发现了质子，其核反应方程为 D卢瑟福粒子散射实验说明原子核由质子和中子组成 【答案】：C 【考点】：有关原子结构和原子核的认识 【解析】：氢原子辐射光子后，能级降低，轨道半径减小，由 22 2 ev km rr 得，由此可 知，其绕核运动的电子动能增大，A 选项错误。衰变的实质是核内的两个质子和两个中子结合生成氦核， 以射线的形式放出来，即：，因此 B 选项错误。C 选项所说正确无误。卢瑟福粒子 散射实验说明了原子具有核式结构，D 选项错误。 【2019 朝阳二模】14关于、三种射线，下列说法正确的是（ ） A射线是一种波长很短的电磁波B射线是一种波长很短的
12、电磁波 C射线的电离能力最强D射线的电离能力最强 【答案】：B 【考点】：、三种射线的基本认识。 【解析】：射线是由氦核形成的高速粒子流，不是电磁波，A 选项错误。射线是一种波长很短能量很 高的电磁波，B 选项正确。三种射线中，的电离能力最强，的穿透能力最强。所以 C、D 选项错误。 【2019 顺义二模】15下列说法正确的是（ ） A射线比射线的贯穿本领强 B外界环境温度升高，原子核的半衰期变大 C太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应 D原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子 【答案】：A 【考点】：三种射线的贯穿本领、半衰期、太阳内部核反应、衰变的实质。 【解析】：射线是能量
13、很高的电磁波，速度是光速，射线是氦核形成的高速粒子流，速度是光速的十 分之一，因此射线比射线的贯穿本领强，A 选项正确；半衰期由核内部自身的因素决定的，跟原子所 处的化学状态和外部条件没有关系，B 选项错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应，C 选 项错误 ；衰变的实质是原子核内中子的转化，即，不是原子外层失去一个电子，D 选项错 误。 【2019 昌平二模】13图 1 所示为“东方超环”可控核聚变实验装置，它通过高温高压的方式使氘核与 氚核发生聚变，其核反应方程为。X 表示的是（ ） A质子B中子C电子D粒子 【答案】：B 【考点】：以“东方超环”为背景考查核反应方程的配平原则：
14、电荷数和质量数守恒；掌握几个微观粒子 本身的电荷量和质量数。 【解析】 ： 根据核反应过程中的电荷数和质量数守恒的原则可知， X 为中子， 即 1 0n， 因此选项 B 正确， A、 C、 D 错误。质子为 1 1H ，电子为 0 1e ，正电子为 0 1e ，粒子为 4 2He。 【2019 丰台二模】15中国大科学装置“东方超环” （EAST）近期实现 1 亿摄氏度等离子体运行等多项 重大突破。由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳” 。则下列说法中正 确的是（ ） A“人造太阳”与目前核电站的核反应原理相同 B“人造太阳”释放的能量可用E=mc计算 C“人造太
15、阳”的核反应方程可能是 D“人造太阳”的核反应方程可能是 【答案】：C 【考点】：轻核聚变反应原理、核能计算和核反应方程。 【解析】：题中说“人造太阳”内部反应原理与太阳类似，我们知道太阳内部发生的主要是轻核聚变反应， 核反应方程为 ：， 所以 C 选项正确， D 选项错误 ； 核电站发生的是重核裂变反应， 与 “人 造太阳”的反应原理不同，所以 A 选项错误；“人造太阳”核反应释放的能量利用 2 Emc 来计算，其 中m是反应过程中的质量亏损，c是光速，所以 B 选项错误。 【2019 西城二模】15人类一直在追求能源的开发和有效利用，太阳能的利用非常广泛，而太阳的巨大能 量来源于太阳内部所发生的核聚变反应，该核反应可能是 （ ） A B C D 【答案】：A 【考点】：各种类型核反应方程的区分 【解析】 ： 太阳内部发生的核聚变反应为 ：，因此答案选 A。B 选项是衰变方程，C 选项是重核裂变方程，D 选项是衰变方程。课本上我们在原子物理的内容中，共学了五种类型的核反应 方程，分别是：衰变、衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变。请注意它们的区别。