高二物理3-5：原子物理练习题(含参考答案)

高三物理3-5：原子物理练习题

一、光电效应，波粒二象性

1．以下说法中正确的是（）

A．伽利略利用斜面“冲淡”时间，巧妙地研究自由落体规律

B．法拉第首先用电场线形象地描述电场

C．光电效应中，光电子的最大初动能与入射光频率成正比

D．太阳内发生的核反应方程是U+n→Ba+Kr+3n

2．用图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的

单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（）

A．a光的波长一定大于b光的波长

B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转

C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c

D．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大

3、（2015高考一卷真题，多选题）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是。

A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B. 入射光的频率变高，饱和光电流变大

C. 入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

E.遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

4（2016海南17）（多选题）.下列说法正确的是_________。

A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程

B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量

C．波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律

D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型

E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长

5.如图所示是光电管使用的原理图．当频率为ν0的可见光照射至阴极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．若将滑动触头P逐渐由图示位置移向B端时，电流表示数一定增大

C．若用紫外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过

D．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过

6.（多选题）光电效应的实验结论是：对于某种金属()

A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应

B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应

C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小

D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大

7.（多选题）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是()

A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比

C．对于同种金属，E k与光照射的时间呈正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率呈线性关系

E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功呈线性关系

8.（多选题）如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知()

A．该金属的极限频率为4.27×1014Hz

B．该金属的极限频率为5.5×1014Hz

C．该图线的斜率表示普朗克常量

D．该金属的逸出功为0.5eV

二、原子结构，氢原子光谱

1．（多选题）关于原子结构，下列说法正确的是()

A．玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律

B．卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性

C．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子

D．卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”

2．卢瑟福利用α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()

3．（多选题）下列说法中正确的是() A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少

B．原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下发生的

C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的

D．放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化

4．（多选题）下列说法正确的是()

A．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小

B．放射性物质的温度升高，则半衰期减小

C．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子

D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个

E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小5．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁时所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()

6．（多选题）如图为氢原子能级图，现有一群处于n＝3激发态的氢原子，则这些原子()

A．发出的光子最小能量是0.66 eV B．发出的光子最大能量是12.75 eV

C．能发出3种不同频率的光子D．由n＝3跃迁到n＝1时发出的光子频率最高

7．如图所示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

不同颜色的光．关于这些光下列说法正确的是（）

A．由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子波长最长

B．由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子频率最小

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6.34 eV的金属铂能发生光电效应

三、原子核

1．下列与α粒子相关的说法中正确的是（）

A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速差不多，穿透能力强

B．U（铀238）核放出一个α粒子后就变为Th（钍234）

C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为He+N→O+n

D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型

2．（多选）下列说法中正确的是（）

A．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据

B．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大

C．在光电效应的实验中，入射光的强度增大，光电子的最大初动能也增大

D．Bi的半衰期是5天，12 g Bi经过15天衰变后剩余的质量为1.5 g

3. （多选题）下列说法正确的是

A. 一群处于n=5 的激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出10 种不同频率的光

B. 在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k 越大，则这种金属的逸出功W0越大

C. 氡元素的半衰期为3.8 天，若有8个氡原子核，则7.6 天后还剩2 个氡原子核未衰变

D. 某放射性原子核经过2 次α衰变和一次β衰变，核内中子数减少了5 个

4. 下列与粒子相关的说法中正确的是

A. 天然放射性现象中产生的射线速度与光速相当，贯穿能力很强

B. （铀238）核放出一个粒子后就变为（钍234）

C. 高速粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为

D. 丹麦物理学家玻尔进行了粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型 5. （多选题）下列说法正确的是

A. 当氢原子从n=2的能级跃迁到n=6的能级时，发射出光子

B. 放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间

C. 同一元素的两种同位素具有相同的质子数

D. 中子与质子结合成氘核时吸收能量 6．（多选题）下列说法正确的是

( )

A ．发现中子的核反应方程是94Be ＋42He →12 6C ＋10n

B ．20个238 92U 的原子核经过两个半衰期后剩下5个238 92U

C.235 92U 在中子轰击下生成9438Sr 和140 54Xe 的过程中，原子核中的平均核子质量变小

D ．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定辐射出一定频率的光子 7．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是

A ．所有元素都可能发生衰变

B ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

C ．可利用γ射线对某些金属棒进行探伤内测

D ．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

8．（2017高考一卷真题17）大科学工程“人造太阳”主要是将氚核聚变反应释放的能量用来发电，氚核聚变反应方程是

2

2311

120H H He n ++→，已知21H 的质量为2.0136u ，32He 的质量为3.0150u ，10n 的质量为1.0087u ，1u ＝931MeV/c 2。氚核聚

变反应中释放的核能约为

A ．3.7MeV

B ．3.3MeV

C ．2.7MeV

D ．0.93MeV 9.（2017高考二卷真题15）一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为

238

2344

92

902U Th He →

+，下列说法正确的是

A. 衰变后钍核的动能等于α粒子的动能

B. 衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小

C. 铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间

D. 衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 10．[2016·全国卷Ⅲ] [物理——选修3-5]（多选题）

一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0×107 m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si *

，下列说法正确的是________． A ．核反应方程为p ＋2713Al ―→2814Si *

B ．核反应过程中系统动量守恒

C ．核反应过程中系统能量不守恒

D ．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和

E ．硅原子核速度的数量级为105 m/s ，方向与质子初速度的方向一致

11贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是▲ . （A ）

14140671C N e -→+（B ）23511311031

92053390U +n I Y 2n →++

（C ）2

3

4111

20H +H He+n →（D ）427

30

121315

0He +Al P+n →

高三物理3-5：原子物理练习题参考答案

一、光电效应，波粒二象性

1【解答】解：A 、自由落体运动的加速度比较大，运动比较快，时间的测量比较困难，所以伽利略在研究自由落体规律的斜面实验“冲淡”了重力的作用，便于测量小球的运动时间，故A 错误；

B 、法拉第提出了电场的概念，并首先用电场线形象地描述电场，故B 正确；

C 、根据爱因斯坦光电效应方程E km =hγ﹣W 0，入射光的频率越大，光电子的最大初动能也越大，并不是成正比，故C 错误；

D 、太阳内部的反应是聚变反应，而U +

n→

Ba +

Kr +3

n 是裂变反应，故D 错误．

故选：B

2. D

3.ACE

4【答案】ACD

5. A

6.AD

7.ADE

8.AC 二、原子结构，氢原子光谱

1答案 AD

解析 玻尔提出的原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律；卢瑟福核式结构模型不能解释原子的稳定性；卢瑟福的α粒子散射实验表明原子具有核式结构，否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”，故A 、D 正确，B 、C 错误． 2答案 D

解析 卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，即α粒子散射实验，实验结果显示：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子的偏转角超过90°，有的几乎达到180°，也就是说它们几乎被“撞了回来”．所以能正确反映该实验结果的是选项D. 3答案 AC

解析 原子核的衰变是自发进行的，选项B 错误；半衰期是放射性元素的固有特性，不会随外部因素的改变而改变，选项D 错误． 4答案 CDE

解析 根据玻尔理论，原子轨道是量子化的，是不连续的，A 错；放射性物质的半衰期由其本身决定，与外界环境无关，B 错；用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，必须用能量大于氘核结合能的光子照射才

可能使其分解，C 正确；据α衰变和β衰变的实质，2次α衰变放出2个42He ，一次β衰变放出一个

0－1e ，可知D 正确；据玻尔理

论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能减小，动能增大，E 正确． 5答案 C

解析 本题考查玻尔的能级跃迁问题，意在考查考生分析问题、解决问题的能力．根据玻尔的原子跃迁公式h c

λ＝E m －E n 可知，

两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从题图中可以看出，能量差值最大的是E 3－E 1，辐射光的波长a 最短，能量差值最小的是E 3－E 2，辐射光的波长b 最长，所以谱线从左向右的波长依次增大顺序的是a 、c 、b ，C 正确． 6答案 CD

解析发出的光子的最小能量为E3－E2＝1.89 eV，A错；发出的光子的最大能量为E3－E1＝12.09 eV，B错；能发出不同频率的光子种类为C23＝3种，C对；由n＝3跃迁到n＝1时，发出的光子能量最大，由ΔE＝hν知，对应光子的频率最高，D对．

7【解答】解：A、根据E m﹣E n=h，

由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光，能量最小，波长最长，故A错误；

B、由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子能量最小，频率最小，故B错误；

C、大量的氢原子处于n=4的激发态，可能发出光子频率的种数n==6．故C错误；

D、从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量E=E2﹣E1=﹣3.4ev﹣（﹣13.6）ev=10.2ev＞6.34ev

而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应．故D正确．

故选：D．

三、原子核

1【解答】解：A、天然放射性现象中产生的α射线速度约为光速的，穿透能力不强．故A错误；

B、根据质量数和电荷数守恒可知，U（铀238）核放出一个α粒子后就变为Th（钍234），故B正确；

C、高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为为He+N→O+n，故C错误；

D、卢瑟福进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，故D错误．故选：B

2【解答】解：A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立原子核式结构模型，故A正确．

B、根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，从高能级跃迁到低能级，原子能量减小，电子轨道半径减小，根据知，电子的动能增大，则氢原子电势能减小，故B错误．

C、根据光电效应方程E km=hv﹣W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故C错误．

D、Bi的半衰期是5天，15天经过了3个半衰期，根据知，衰变后剩余的质量为1.5 g，故D

正确．故选：AD．

3【答案】AD

4【答案】B

点睛：本题主要考查了质量数和电荷数守恒在衰变过程中的应用和α射线的性质，是考查基础知识和规律的好题．

5【答案】BC

种元素不同的原子，C对；中子与质子结合成氘核时释放能量，D错；

考点：考查跃迁和原子核

点评：明确只有从高能级跃迁到低能级时原子要向外释放能量，理解半衰期的概念、同位素的定义，两个质量较轻的核聚变为中等质量的核的时候要向外释放核能

6答案AC

解析发现中子的核反应方程是94Be＋42He→12 6C＋10n，A正确．原子核的半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，所以B错误.235 92U在中子轰击下生成9438Sr和140 54Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变小，所以该反应过程会产生质量亏损，从而放出核能，C正确．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射出一定频率的光子，也可能会吸收一定频率的光子，所以D错误

7.C 8、B 9、B 10、ABE

11【答案】A

【解析】试题分析：A为β衰变方程，B为重核裂变，C轻核聚变，D原子核的人工转换，所以A正确。