2010年高考物理试题原子物理学部分分类评析

2010年高考物理试题原子物理学部分分类评析徐建强河南省卢氏县第一高级中学472200来源人教网在新课改的实施下，原子物理学部分被编排到选修3-5模块中，但其知识的考查仍是高考的必然。难度适中，学生容易得分。在出题形式上以选择为主，填空为辅，以往也出现过计算题。内容考查主要从以下五个方面进行。一、氢原子能级跃迁问题（重庆卷）19.氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下所示：色光光子能量范围（eV）红橙黄绿蓝—靛紫1.61---2.002.00—2.072.07—2.142.14—2.532.53—2.762.76—3.10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为A.红、蓝、靛B.黄、绿C.红、紫D.蓝—靛、紫【答案】A【解析】如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09eV、10.2eV、1.89eV的三种光子，只有1.89eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的六种光子，1.89eV和2.55eV属于可见光，1.89eV的光子为红光，2.55eV的光子为蓝—靛，A正确。（山东卷）38．[物理—物理3-5]（1）大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1．89eV,10．2eV,12．09eV。跃迁发生前这些原子分布在_______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是______eV（基态能量为-13．6eV）。【答案】（1）2,0.7【解析】因为发生跃迁时放出三种光子，所以之前原子分布在两个激发态能级上；由公式nE/eV4-0.853-1.512-3.401-13.60∞01mEEh得(13.6)12.9mE，0.7mEeV（新课标卷）34.[物理——选修3-5](1)用频率为0v的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为123vvv、、的三条谱线，且321vvv＞＞，则_______.(填入正确选项前的字母)A、01vv＜B、321vvvC、0123vvvvD、123111vvv【答案】B【解析】大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，123hhh，解得：321vvv，选项B正确。【命题意图与考点定位】主要考查能级跃迁知识，利用能量守恒解决问题。（海南卷）19.(1)能量为iE的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能量iE称为氢的电离能．现用一频率为的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为_______________（用光子频率、电子质量m、氢原子的电离能iE和普朗克常量h表示）。【答案】2()ihEm【解析】由能量守恒得212imvhE，解得电子速度为2()ihEm。【点评】原子由能量较高能级向能量较低能级跃迁时放出光子，跃迁规律为：mnEEh。对于光子来说，它的频率与波长间有关系：c。应注意一群原子和一个原子跃迁的不同,一群氢原子就是处在n轨道上有若干个氢原子,某个氢原子向低能级跃迁时,可能从n能级直接跃迁到基态,产生一条谱线;另一个氢原子可能从n能级跃迁到某一激发态,产生另一条谱线,该氢原子再从这一激发态跃迁到基态,再产生一条谱……由数学知识得到一群氢原子处于n能级时可能辐射的谱线条数为N=n(n-1)/2。然而原子系统一般处在能量最低的基态，要使其放出光子就必须先将原子系统激发到能量较高的激发态，这有两种办法，一是吸收光子，根据波尔理论，光子能量必须等于两能级能量之差；二是电子撞击，电子动能应不小于两能级能量之差。二、原子核结构问题（上海物理）1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是（A）粒子的散射实验（B）对阴极射线的研究（C）天然放射性现象的发现（D）质子的发现【答案】A【解析】卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了院子的核式结构模型：原子核聚集了院子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转。【命题意图与考点定位】本题考查原子的核式结构的建立。【难度】易。（天津卷）2.下列关于原子和原子核的说法正确的是A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固【答案】B【命题意图与考点定位】本题是原子及结构的综合考查。【点评】这部分题目主要是对原子核结构基本概念的考查，学生在复习时只要能对基本概念理解记忆，处理此类题易如反掌。三、原子核半衰期问题（上海物理）8.某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（A）11.4天（B）7.6天（C）5.7天（D）3.8天【答案】D【解析】根据1128t，3t，因为t=11.4天，所以11.43=3.8天，选D。【命题意图与考点定位】本题考查原子核半衰期的计算。【难度】中等。（福建卷）29.[物理选修3-5]（1）14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，0m为t＝0时0m的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是。（填选项前的字母）【答案】C【解析】由公式tmm)21(0可知C答案正确。此题涉及的14C测年法是教材科学漫步中介绍的内容，从一个侧面告诉我们，对于教材的每一个角落都应该加以注意，补充知识，从而在高考中能游刃有余。【点评】放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半衰期。对半衰期意义的理解非常重要，它是对大量原子核统计规律的结果，对单个原子核无意义。半衰期的计算遵从一个公式01()2tmm（m为衰变后的质量m0为衰变前的质量t为衰变时间τ为半衰期）。题目一般会涉及计算问题，所以公式一定熟记于心。四、原子核反应方程问题（全国卷1）14．原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U。放射性衰变①、②和③依次为A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、β衰变和α衰变C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变【答案】A【解析】ThU2349023892①,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变.PaTh2349123490②,质子数加1,说明②为β衰变,中子转化成质子.UPa2349223491③,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化成质子。【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。此题学生感到熟悉、亲切，但加大了对学生基础知识考查。（全国卷2）14.原子核AZX与氘核21H反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知A．A=2，Z=1B.A=2，Z=2C.A=3，Z=3D.A=3，Z=2【答案】D【解析】HHeHXAZ114221，应用质量数与电荷数的守恒121,142ZA，解得2,3ZA，答案D。【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的聚变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。（广东卷）18.关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有A.HeThU422349023892是α衰变B.HOHeN1117842147是β衰变C.nHeHH10423121是轻核聚变D.eHeKrSe0142823682342是重核裂变【答案】AC【解析】B为人工核转变，D为衰变，选AC。【点评】原子核反应一般可分为四类，一天然放射线现象（α衰变、β衰变、γ衰变）、二人工转变、三重核裂变、四轻核聚变。对于它们的分类应根据教材提供实例区别记忆。如，核反应方程238234492902UThHe为α衰变，人工转变：1441717281NHeOH，裂变：2351144891920563603UnBaKrn，裂变：23411120HHHen。但不管是哪一种核反应，都遵从质量数（或核子数）守恒和电荷数（或质子数）守恒，这是书写和检验核反应方程式的原则。这类题目一般较容易，学生易得分。五、核能问题（上海物理）4.现已建成的核电站的能量来自于（A）天然放射性元素衰变放出的能量（B）人工放射性同位素放出的的能量（C）重核裂变放出的能量（D）化学反应放出的能量【答案】C【解析】本题考查原子核反应的实际应用。【难度】易。（浙江自选模块）13.（1）在核反应341210nXHHeE过程中，X是未知核。由核反应知识可以确定X核为①。若10n、X核、31H和42He的静止质量分别为m1、mx、m3和m4，则E的值为②。【答案】①63Li；②21234()()Emmmmc（北京卷）15．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．1036KgＢ．1018KgＣ．1013KgＤ．109Kg【答案】D【解析】根据爱因斯坦的质能方程，2692164104.410910Emkgc，D正确。【点评】：核能释放的两条主要途径是重核裂变和轻核聚变两种形式，反映过程中新核比结合能增大，所以释放能量。反应释放的能量由爱因斯坦质能方程可得：2Emc，（E为反映释放的能量，m为反应前参与反应的核的总质量与反应后新核的总质量之差，c为光速）。我国的在铀核裂变方面拥有世界领先的技术。小结：