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：

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10.2 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. eV的三种光子，只有1. 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. eV、0.66 eV的六种光子，1. eV和2.55 eV属于可见光，1. eV的光子为红光，2.55 eV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．eV,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；由公式得， 

（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)

    A、    B、    C、    D、

【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，，解得：，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）。

【答案】 

【解析】由能量守恒得，解得电子速度为。

【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。

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，，因为t=11.4天，所以=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）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）

【答案】C

【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。

【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。

四、原子核反应方程问题

（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

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】,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。

【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.原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知

     A．A=2，Z=1    B. A=2，Z=2     C. A=3，Z=3     D. A=3，Z=2

【答案】D

【解析】，应用质量数与电荷数的守恒，解得，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.是α衰变          B. 是β衰变   

C. 是轻核聚变      D . 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。

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    。

【答案】①；② 

（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．1036Kg　　　Ｂ．1018 Kg　　　Ｃ．1013 Kg　　　　Ｄ．109 Kg

【答案】D

【解析】根据爱因斯坦的质能方程，，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：，（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。

小结：