2010年高考物理试题原子物理学部分分类评析
河南省卢氏县第一高级中学徐建强
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一、氢原子能级跃迁问题
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（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：
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色光光子能量范围（） 红 橙 黄 绿 蓝—靛 紫 1.61—2.00 2.00—2.07 2.07—2.14 2.14—2.53 2.53—2.76 2.76—3.10
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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(???)
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A．红、蓝、靛???B．黄、绿???C．红、紫???D．蓝—靛、紫
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【答案】A
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【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。
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（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）。
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【答案】（1）2，0．7
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【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；由公式得，
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（新课标卷）34．[物理──选修3-5]（1）用频率为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的三条谱线，且，则_______。（填入正确选项前的字母）
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A．???B．???C．???D．
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【答案】B
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【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，，解得：，选项B正确。
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【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。
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（海南卷）19．（1）能量为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、氢原子的电离能和普朗克常量表示）。
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【答案】?
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【解析】由能量守恒得，解得电子速度为。
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【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：。对于光子来说，它的频率与波长间有关系：。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。
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二、原子核结构问题
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（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（）
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A．粒子的散射实验?????????????????????B．对阴极射线的研究
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C．天然放射性现象的发现?????????????????D．质子的发现
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【答案】A
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【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。
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【命题意图与考点定位】本题考查原子的核式结构的建立。
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【难度】易。
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（天津卷）2．下列关于原子和原子核的说法正确的是（）
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A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
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B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
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C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
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D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
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【答案】B
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【命题意图与考点定位】本题是原子及结构的综合考查。
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【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。
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三、原子核半衰期问题
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（上海物理）8．某放射性元素经过11．4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为
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A．11.4天??????????B．7.6天???????C．5.7天?????????D．3.8天
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【答案】D
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【解析】根据，，因为t=11．4天，所以=3.8天，选D。
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【命题意图与考点定位】本题考查原子核半衰期的计算。
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【难度】中等。
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（福建卷）29．[物理选修3-5]（1）测年法是利用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表示任意时刻的质量，为t＝0时的质量。下面四幅图中能正确反映衰变规律的是??????????。（填选项前的字母）
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【答案】C
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【解析】由公式可知C答案正确。此题涉及的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。
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【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（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。
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四、原子核反应方程问题
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（全国卷1）14．原子核经放射性衰变①变为原子核，继而经放射性衰变②变为原子核，再经放射性衰变③变为原子核。放射性衰变?①、②和③依次为(???)
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A．α衰变、β衰变和β衰变????B．β衰变、β衰变和α衰变
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C．β衰变、α衰变和β衰变????D．α衰变、β衰变和α衰变
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【答案】A
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【解析】，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变．，质子数加1，说明②为β衰变，中子转化成质子．，质子数加1，说明③为β衰变，中子转化成质子。
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【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。
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（全国卷2）14．原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知(???)
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????A．A=2，Z=1???B．A=2，Z=2????C．A=3，Z=3????D．A=3，Z=2
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【答案】D
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【解析】，应用质量数与电荷数的守恒，解得，答案D。
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【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。
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（广东卷）18．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（???）
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A．是α衰变?????????B．是β衰变??
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C．是轻核聚变?????D．是重核裂变??
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【答案】AC
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【解析】B为人工核转变，D为衰变，选AC。
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【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，核反应方程为α衰变，人工转变：，裂变：，裂变：。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。
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五、核能问题
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（上海物理）4．现已建成的核电站的能量来自于（???）
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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能量
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C．重核裂变放出的能量??????????????D．化学反应放出的能量
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【答案】C
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【解析】本题考查原子核反应的实际应用。
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【难度】易。
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（浙江自选模块）13．（1）在核反应过程中，X是未知核。由核反应知识可以确定X核为???①???。若、X核、和的静止质量分别为m1．mx、m3和m4，则的值为???②???。
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【答案】①；②
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（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（???）
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A．1036KgB．1018KgC．1013KgD．109Kg
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【答案】D
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【解析】根据爱因斯坦的质能方程，，D正确。
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【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：，（为反映释放的能量，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，为光速）。我国的在铀核裂变方面拥有世界领先的技术。
2011-03-22??人教网
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