- 原子物理学与相对论
- 共457题
15．[物理——选修3-5]
（1）下列说法正确的是
A．爱因斯坦从理论上成功解释了光电效应现象
B．卢瑟福发现了物质的放射性，从而确定了原子核的组成
C．用相同频率的光照射同一金属，逸出的所有光电子都具有相同的初动能
D．由玻尔理论知，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大E．平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能
（2）在水平地面上沿直线放置两个完全相同的小物体A和B，它们相距s，在距B为2s的右侧有一坑，如图所示。A以初速度v0向B运动，为使A能与B发生碰撞且碰后又不会落入坑中，求A、B与水平地面间的动摩擦因数应满足的条件。已知A、B碰撞时间很短且碰后粘在一起不再分开，重力加速度为g。
正确答案
（1）ADE （2）见解析
解析
（2）解：设A、B质量均为m，它们与地面间的动摩擦因数为
则有：
设A与B碰前速度为v1，碰后速度为v2； 由动能定理：
动量守恒定律：
A、B粘一起不落入坑中的条件为：
联立并解得：
考查方向
本题主要考查动量守恒定律；动能定理．
解题思路
要使AB能相碰，则A到达B时速度不为零，根据动能定理列式，从A到B的过程中，根据动能定理求出与B相碰前的速度，AB相碰的过程中，动量守恒，根据动量守恒定律列式，要使A、B粘一起不落入坑中，则到达坑前速度减为零，根据动能定理列式，联立方程即可求解
易错点
本题主要考查了动能定理以及动量守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况，明确不落入坑中的条件，注意应用动量守恒定律解题时要规定正方向
知识点
13．下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解析已在路上飞奔，马上就到！
知识点
（1）研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，下列光电流I与A、K之间的电压
（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子，光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小 （选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_______。
（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.40eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为
正确答案
（1）C
（2）减小；光电子受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功）
（3）氢原子放出的光子能量
解析
（1）本题考查光电效应规律，光强超强，饱和光电流越大，C正确。
（2）电子需要克服金属中正电荷对它的引力做功，因此动量减小，能量减小。
（3）略
知识点
35．[物理-选修3-5] 下列说法正确的是________(填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错选1个扣3分，最低得0分)。
正确答案
解析
A， 物理学发展史，汤姆森发现了电子，说明了电子是原子的构成之一， 原子可以再分。正确
B，向内跃迁，释放能量，辐射光子 。 正确
C，一次衰变，不可能同时有阿尔法和贝塔放出。 错误
D，半衰期与温度没有关系， 错误
E，氢弹，核聚变的原理， 正确，
故正确答案为 ABE
考查方向
物理学发展史，电子跃迁， 原子核衰变，以及核反应的知识
解题思路
掌握基本的物理原理 和物理学发展史。
易错点
原子衰变的细节问题，特别是半衰期，衰变放出的射线问题
教师点评
考察物理学基本的原理 ，概念的理解， 物理学史的常识。一般出现在试卷的前面，或者选修部分的'送分"题。
知识点
55. [选修3-5]
(1)下列说法正确的是_________．(填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分) A．原子的核式结构模型是汤姆逊最早提出来的B．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长C．在光电效应实验申，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Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小D．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 E．一重原子核变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
(2)如图所示，在光滑水平面上，A小球以速度v0运动，与原静止的B小球碰撞，碰撞后A球以v=av0(待定系数a<1)的速率弹回，并与固定挡板P发生弹性碰撞，设mB=5mA，若要求A球能追上B再相撞，求系数a应满足的条件
正确答案
(1)BCE
(2)
解析
(1)
A、原子的核式结构模型最早是由卢瑟福提出，故A错误；
B、从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，根据波长与频率成反比，则从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长”，故B正确；
C、据光电效应方程可知，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越大，则这种金属的逸出功越小，故C正确；
D、原子核发生衰变时要，遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律，不是质量守恒,故D错误；
E、一重原子核进行α衰变后，其衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,故E正确．故本题选BCE
(2)A、B碰撞过程中，以v0方向为正方向，根据动量守恒定律得，mAv0=-mAav0+mBvB，A与挡板P碰撞后能追上B发生再碰的条件是：av0＞vB，解得
所以α满足的条件是
考查方向
氢原子的能级公式和跃迁;原子核的结合能;动量守恒定律；机械能守恒定律
解题思路
(1)原子的核式结构模型最早是由卢瑟福提出；卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的“枣糕模型”结构，提出了原子的“核式结构模型”；跃迁时辐射的能量等于两能级间的能级差，即频率与波长的关系；根据光电效应方程，可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率以及金属本身有关；
(2)A、B碰撞过程中动量守恒，抓住碰撞后A还能追上B，即A的速度大于B的速度，求出系数α满足的条件，结合碰撞过程中有机械能损失求出α满足的条件.
易错点
(1)掌握光电效应方程与影响光电子最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关; (2)抓住碰后A的速度大于B的速度，以及有机械能损失大于等于零进行求解.
知识点
26.选考题二
(5分)下列说法正确的是_____(填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分)
A卢瑟福用
B某种元素的半衰期为一年，两年后该元素完全变成了另一种元素
C根据玻尔理论，氢原子放出一个光子，其核外电子的运动半径减小
D查德威克用实验证实了原子核内存在中子
E原子核
正确答案
解析
A.卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，故A错误；
B.半衰期是原子核有半数发生衰变，变成新核，根据衰变后的质量和原质量的关系可知两年后该元素剩下原来的四分之一，故B错误；
C.氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，故C正确；
D.查德威克发现原子核内存在中子，故D正确；
E.由原子核
考查方向
原子的核式结构；原子核衰变及半衰期、衰变速度；氢原子的能级公式和跃迁
解题思路
卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型；根据半衰期的概念判断；氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小；查德威克发现中子；质量数等于质子数加上中子数；
易错点
关键知道半衰期的定义，知道每经过一个半衰期，有半数发生衰变，知道衰变后质量与衰变前质量的关系.
知识点
已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En=E1/n2，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
正确答案
解析
依题意可知第一激发态能量为E2＝E1/22，要将其电离，需要的能量至少为△E＝0－E2＝hγ，根据波长、频率与波速的关系c＝γλ，联立解得最大波长λ＝
知识点
下列说法正确的是
正确答案
解析
α粒子散射实验现象表明大多数α粒子不发生偏转，说明穿过了原子，少数α粒子发生偏转，说明无法穿过原子核，A错误。光只有从光密介质进入光疏介质才可能发生全反射，空气和水比较水是光密介质，B错误。裂变反应有质量亏损是由于核子的平均密度变化引起的，但核子的总数不变，即质量数守恒，C错误。γ射线是频率很大、波长很短的电磁波，D正确。
知识点
第28、29题为物理题，第30、31题为化学题，考生从两道物理、化学题中任选一题作答。
28. [物理—选修3－3]
⑴关于热现象，下列说法正确的是 (填选项前的字母)
A布朗运动就是液体分子的无规则运动
B当气体分子热运动变剧烈时，气体的压强一定变大
C第二类永动机不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律
D当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
⑵如图所示，一定质量的理想气体，从状态a变化到状态b，则气体在状态a和状态b的温度之比是 （填选项前的字母）
正确答案
本题包括3小题，只要求选做2小题。每小题13分，共26分。
17．模块3－3试题
（1）下列说法正确的是 （ ）
A．热量不能由低温物体传递到高温物体
B．外界对物体做功，物体的内能可能减少
C．第二类永动机不可能制成，并不是因为它违反了能量守恒定律
D．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
E．布朗运动就是液体分子的热运动
F．晶体在物理性质上体现为各向异性的微观机制是其分子的规则排列
（2）一个水平放置的气缸，由两个截面积不同的圆筒联接而成。活塞A、B用一长为4L的刚性细杆连接，L=0.5m，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动。A、B的截面积分别为SA=1000px2,SB=500px2，A、B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧（A的左方和B的右方）是压强为P0=1.0×105Pa的大气。当气缸内气体温度为T1=525K时两活塞静止于如图11所示的位置，
①现使气缸内气体的温度缓慢下降，当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒联接处？
②若在此变化过程中气体共向外放热500J，求气体的内能变化了多少？
18．模块3－4试题
（1）2009年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父。光纤由折射率为n１的内芯和折射率为n２的包层构成，则n１( ) n２（填＞，＜或＝）。若光导纤维长度为L，光以入射角
（2）如图13所示，甲乙两船相距40m，一列水波在水面上从左向右传播，当某时刻甲船位于波峰时乙船恰位于波谷，且峰、谷间的高度差为0.4m。若波速为4m/s，通过计算回答：① 9s后甲处于上升还是下降状态？② 9s内甲上下运动了多少路程？
17．模块3－3试题
（1）下列说法正确的是 （ ）
A热量不能由低温物体传递到高温物体
B外界对物体做功，物体的内能可能减少
C第二类永动机不可能制成，并不是因为它违反了能量守恒定律
D气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
E布朗运动就是液体分子的热运动
F晶体在物理性质上体现为各向异性的微观机制是其分子的规则排列
（2）一个水平放置的气缸，由两个截面积不同的圆筒联接而成。活塞A、B用一长为4L的刚性细杆连接，L=0.5m，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动。A、B的截面积分别为SA=40cm2,SB=20cm2，A、B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧（A的左方和B的右方）是压强为P0=1.0×105Pa的大气。当气缸内气体温度为T1=525K时两活塞静止于如图11所示的位置，
① 现使气缸内气体的温度缓慢下降，当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒联接处？
② 若在此变化过程中气体共向外放热500J，求气体的内能变化了多少？
18．模块3－4试题
（1）2009年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父。光纤由折射率为n１的内芯和折射率为n２
的包层构成，则n１ n２（填＞，＜或＝）。 若光导纤维长度为L，光以入射角
芯与包层的界面上，如图12所示，已知光在真空中传播的速度为c,则光在内芯中传播的速度为 ，光信号从光导纤维的一端传播到另一端所需时间为 。
（2）如图13所示，甲乙两船相距40m，一列水波在水面上从左向右传播，当某时刻甲船位于波峰时乙船恰位于波谷，且峰、谷间的高度差为0.4m。若波速为4m/s，通过计算回答：① 9s后甲处于上升还是下降状态？② 9s内甲上下运动了多少路程？
19．模块3－5试题
（1）下列说法中正确的是（ ）
A玻尔的三个假设成功的解释了氢原子发光现象
B卢瑟福在
C居里夫人在原子核人工转变的实验中发现了中子
D爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说
（2）假设高速运动的
①请写出该核反应方程；
②求出碰前
正确答案
正确答案
正确答案
（1）氢原子第
（2）光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为
正确答案
见解析。
解析
（1）
（2）设AB碰撞后，A的速度为，B与C碰撞前B的速度为，B与V碰撞后粘在一起的速度为，由动量守恒定律得
对A、B木块：
对B、C木块：
由A与B间的距离保持不变可知
联立①②③式，代入数据得
知识点
氢原子分能级示意图如题19所示，不同色光的光子能量如下表所示。
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
正确答案
解析
如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 eV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12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种光子，只有1.89 eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛，A正确。
知识点
如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子（ ）
正确答案
解析
由hν＝Em－En，
知识点
一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级。该氢原子（ ）
正确答案
解析
从高能级跃迁到低能级，能量会减少，同时释放光子。基础知识，记忆性内容。
知识点
（1）能量为
（2）在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速，假设减速剂的原子核质量是中子的
正确答案
（1）
（2）
解析
（1）由能量守恒得 
（2）设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为
式中
由①②③式得，经1次碰撞后中子速率与原速率之比为
经N次碰撞后，中子速率与原速率之比为
知识点
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