2011年原子物理高考题归类解析

浙江省温州市第十五中学　金邦建

原子物理类问题，主要考查原子结构，衰变及射线，半衰期，能级跃迁以及光的波粒二象性、光电效应等。

 

一、对原子结构的考查

 

例1（2011天津理综）下列能揭示原子具有核式结构的实验是（   ）

 

A．光电效应实验           B．伦琴射线的发现

 

C．α粒子散射         D．氢原子光谱的发现

 

答案：C

 

解析：光电效应实验说明光具有粒子性，A选项错误；X射线（伦琴射线）的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1896年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标

志着现代物理学的产生，B选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征，D选项错误；所以选择C。

 

点评：此题涉及的物理学史的内容非常多，需要考生对物理学史比较了解。为此，有必要加强对物理学史的教学和复习。

 

例2（2011上海物理）卢瑟福利用

粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是（   ）

 

 

答案：D

 

解析：考查卢瑟福利用

粒子轰击金箔的实验结果的示意图，越接近原子核的

粒子，，偏转角度越大；与原子核对撞的粒子，发生180度偏转，故选D。

 

二、对衰变及射线的考查

 

例3（2011北京理综）表示放射性元素碘131（

）

衰变的方程是（   ）

 

A．

     B．

 

 

C．

        D．

 

答案：B

 

解析：

衰变必须放射出电子，即

，故选B。

 

例4（2011山东）碘131核 不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天。

 

碘131核的衰变方程：

__________（衰变后的元素用X表示）。

 

经过__________天 75%的碘131核发生了衰变。

 

答案：

；16

 

例5（2011海南）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有¹³¹I和¹³⁷Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产

生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映¹³¹I和¹³⁷Cs衰变过程，它们分别是_______和__________（填入正确选项前的字母）。¹³¹I和¹³⁷Cs原子核中的中子数分别是________和_______。

 

A．X₁→

  B．X₂→

  C．X₃→

  D．X₄→

 

解析：由质量数和核电荷数守恒可以得出正确选项：B ，C， 78，82。

 

例6（2011上海物理）天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知（   ）

 

 

A．②来自于原子核外的电子

 

B．①的电离作用最强，是一种电磁波

 

C．③的电离作用较强，是一种电磁波

 

D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子

 

 解析：①②③分别为α、β、γ射线，分别为氦核流、电子流、光子流，则D正确。

 

三、对光的波粒二象性的考查

 

例7（2011上海物理）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则（   ）

 

 

A．图像(a)表明光具有粒子性

 

B．图像(c)表明光具有波动性

 

C．用紫外光观察不到类似的图像

 

D．实验表明光是一种概率波

 

答案：ABD

 

解析：当少量光打到屏上时，得到一些亮点，如图(a),光具有粒子性。当大量光照射到屏上，得到图(b)、(c)，表明光具有波动性；由此表明光是一种概率波。则ABD正确。用紫外光也可以观察到类似的图像，则C错误。

 

点评：光的波粒二象性是新教材新增的内容，在有些省份是做高考要求的，值得引起重视。

 

四、对光电效应的考查

 

例8（201广东理综）光电效应实验中，下列表述正确的是（   ）

 

A．光照时间越长光电流越大

 

B．入射光足够强就可以有光电流

 

C．遏止电压与入射光的频

率有关

 

D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子

 

答案：CD

 

解析：光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关，A错。产生光电效应的必要条件是入射光的频率达到截止频率，与光强无关，则B错。由

和

可知知，CD正确。故选CD。

 

点评:光电效应是新教材新增的内容之一，高考主要涉及对光电效应的产生条件，截止频率，遏止电压，光电效应方程，光电效应的图象（光电流I和所加电压U之间的I-U图象、光电效应方程描绘的

图象和密立根实验的U_c—

图象）的考查。

 

例9（2011上海物理）

用一束紫外线照射某

金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（   ）

 

 

A．改用频率更小的紫外线照射

 

B．改用X射线照射

 

C．改用强度更大的原紫外线照射

 

D．延长原紫外线的照射时间

 

答案：B

 

解析：产生光电效应的必要条件是入射光的频率达到截止频率，与光强、照射时间无关，则ACD错。X射线的频率比紫外线高，有可能产生光电效应，故选B。

 

例10（2011全国理综新课标）在光电效应试验中，

某金属的截止频率相应的波长为

，该金属的逸出功为__________。若用波长为

（

<

₀）单色光做实验，则其截止电压为__________。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e，c和h

 

答案:

,

 

解析：（1）由

和

得

。由爱因斯坦光电效应方程

和

得截止电压为

 

例11（2011年福建理综）爱因斯坦因提出光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能E_km与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν₀为极限频率。从图

中可以确定的是      （填选项前的字母）

 

 

A．逸出功与ν有关

 

B．E_km与入射光强度成正比

 

C．当ν=ν₀时会逸出光电子 

 

D．图中直线斜率与普朗克常量有关

 

答案：D

 

解析：逸出功与ν₀有关，选项A错误；E_Km与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项B错误；当ν=ν₀时入射光光子能量等于逸出功，不会逸出光电子，选项C错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，图中直线斜率与普朗克常量有关，选项D正确。

 

五、对原子跃迁的考查

 

例12（2011全国卷

I）已知氢原子的基态能量为E，激发态能量

，其中n=2,3……。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为

 

A.       

    B.

    C.

   D.

 

答案：C

 

解析：氢原子从第一激发态电离，即原子从n=2跃迁到+

，所以

故：

选C。

2011-08-19  人教网

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