高三物理（第02期）好題速遞分項解析匯編 專題17 原子結構、原子核和波粒二象性（選修3-5）（含解析）

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專題17 原子結構、原子核和波粒二象性 一、選擇題 1.【貴州省遵義航天高級中學2017屆高三第一次模擬考試理科綜合】下列說法正確的是 。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分） A．盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究提出了原子的核式結構模型 B．原子光譜是分離的，說明原子內部存在能級 C．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內有β粒子 D．某種元素的半衰期為5天，則經過10天該元素全部衰變完畢 E．目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變 【答案】ABE 【解析】 考點：α粒子散射實驗，波爾理論，衰變的本質，半衰期，裂變和聚變 2.【廣東仲元中學2017屆高三9月月考理綜】下列說法中正確的是 （填正確答案標號，選對一個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分．每選錯一個扣3分，最低得分為0分） A．β射線的本質是電子流，所以β衰變說明原子核是由質子、中子、電子組成 B．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素 C．核反應中釋放的能量可由計算，有些化學反應也釋放能量，這兩種情況產生的能量的本質是一樣的 D．某種色光照射金屬發(fā)生光電效應，若增大光照強度，則單位時間內發(fā)射的光電子數(shù)增加 E．玻爾認為原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的 【答案】BDE 【解析】 試題分析：β射線是電子流，β衰變的本質是原子核內的一個中子轉化為一個質子和一個電子，故A錯誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素，并因此獲得了諾貝爾獎，故B正確；因為化學反應的最小粒子是原子，釋放的能量是化學能，而核反應的最小粒子是原子核，釋放的能量是核能，二者的反應原理不同，故C錯誤；增大光照強度，光子數(shù)增多，激發(fā)的光電子數(shù)增多，故D正確；波爾理論認為原子的核外電子軌道是量子化的，原子的能量是量子化的，故E正確。 考點：衰變的本質，核能，光電效應的規(guī)律，波爾理論，物理學史 3.【湖北省孝感高級中學2017屆高三9月調考】下列說法正確的是 A．太陽輻射的能量主要來自太陽內部的核裂變反應 B．分別用Ｘ射線和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應，則用Ｘ射線照射時光電子的最大初動能較大 C．用升溫、加壓或發(fā)生化學反應的方法不能改變放射性元素的半衰期 D．以mD、mp、mn分別表示氘核、質子、中子的質量，則mD=mp+mn E．天然發(fā)射現(xiàn)象中的射線是原子核受激發(fā)產生的 【答案】BCE 【解析】 考點：原子核衰變及半衰期、衰變速度、天然放射現(xiàn)象 【名師點睛】本題考查了衰變、核反應、半衰期、質量虧損、天然放射現(xiàn)象等基礎知識點，關鍵要熟悉教材，牢記這些基礎知識點。 4.【河南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）用頻率為v0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為的三條譜線，且，則 。（填入正確選項前的字母）B A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 解得，所以B正確，再根據(jù)氫原子理論可知，入射光頻率v0=v3，故ACD錯誤。 考點：考查了氫原子躍遷 【名師點睛】本題的關鍵是明確發(fā)光的含義是氫原子從高能級向低能級躍遷，根據(jù)能級圖，有三條光譜線說明原子最高能級在n=3能級，再根據(jù)氫原子理論可知，入射光的頻率應等于n=3能級時的頻率，然后再根據(jù)躍遷公式即可求解． 5.【河南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學實驗起到了非常重要的作用。下列說法符合歷史事實的是 A．密立根通過油滴實驗測得了基本電荷的數(shù)值 B．貝克勒爾通過對天然放射性現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核 C．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙（P0）和鐳（Ra）兩種新元素 D．盧瑟福通過а粒子散射實驗，證實了在原子核內存在質子 E．湯姆孫通過陰極射線在電場和在磁場中的偏轉實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負電的粒子組成，并測出了該粒子的比荷 【答案】ACE 【解析】 試題分析：密立根通過油滴實驗測得了基本電荷的數(shù)值，故A正確；貝克勒爾通過對天然放射性現(xiàn)象的研究，證明原子核有復雜結構，粒子散射實驗說明原子中存在原子核，故B錯誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙（P0）和鐳（）兩種新元素，故C正確；盧瑟福通過粒子散射實驗，證實了原子是由原子核和核外電子組成的，而不能說明原子核內存在質子，故D錯誤；湯姆孫通過陰極射線在電場和在磁場中的偏轉實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負電的粒子組成，并測出該粒子的比荷，故E正確． 考點：考查了物理學史 【名師點睛】本題是物理學史問題，根據(jù)密立根、貝克勒爾、居里夫婦、盧瑟福、湯姆孫等人對物理學發(fā)展的貢獻進行解答 6.【福建省三明市2016屆普通高中畢業(yè)班5月質量檢查理科綜合】）下列說法正確的是。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分） A.經典電磁理論無法解釋氫原子的分立線狀光譜 B聚變又叫熱核反應，太陽就是一個巨大的熱核反應堆。 C.根據(jù)玻爾理論，氫原子在輻射光子的同時，軌道也在連續(xù)地減小 D.某放射性原子核經過2次α衰變和一次衰變，核內質子數(shù)減少3個 E.用能量等于氘核結合能的光子照射靜止氘核，可以使氘核分解為一個質子和一個中子 【答案】ABD 【解析】 考點：原子核衰變及半衰期、衰變速度；玻爾模型和氫原子的能級結構 【名師點睛】該題考查多個原子物理學的基礎的知識點的內容，明確β衰變的實質，知道原子的能量是量子化的，軌道半徑也是量子化的是解答該題的關鍵．這一類的知識要多加積累． 7.【寧夏銀川一中2017屆高三上學期第一次月考理科綜合】）下列說法正確的是( )（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分） A．人類關于原子核內部的信息，最早來自天然放射現(xiàn)象 B．在α、β、γ三種射線中射線電離作用最強 C．放射性元素的半衰期會隨著溫度的升高而縮短 D．兩個輕核結合成質量較大的核，核子的比結合能增加 E．在α粒子穿過金箔發(fā)生大角度散射的過程中，α粒子一直受到金原子核的斥力作用 【答案】ADE 【解析】 試題分析：天然放射現(xiàn)象源自原子核內部的變化，人類最初對原子核的認識就是來源于對天然放射現(xiàn)象研究，故A正確；α、β、γ三種射線中α射線的電離本領最強，γ射線穿透本領最強，故B錯誤；原子核衰變的半衰期是由原子核內部因素決定的，與外界環(huán)境無關，故C錯誤；中等質量原子核的核子的平均質量（原子核的質量除以核子的個數(shù)）小，輕核、重核核子的平均質量大，當重核裂變成中等質量的核、輕核結合成中等質量的核，都有質量虧損。質量虧損越多，原子核的結合能大，平均每個核子質量虧損（比結合能）越大，在原子核中鐵的比結合能最大，所以中等質量原子核的結合能，比結合能都比輕核大，故D正確；α粒子是氦核，原子核帶正電，同種電荷相互排斥，故D正確。 考點：天然放射現(xiàn)象，半衰期，結合能與比結合能 8.【江蘇省揚州市2015-2016學年度高三第四次模擬測試】已知質子的質量為m1，中子的質量為m2，碳核()的質量為m3，則碳核()的比結合能為 ，碳-14是碳的一種具有放射性的同位素，研究發(fā)現(xiàn)外來的宇宙射線與大氣作用產生宇宙射線中子，宇宙射線中子和大氣中氮核（）起核反應產生碳-14，請寫出核反應方程 ． 【答案】， 【解析】 考點：考查了核反應方程，愛因斯坦質能方程 【名師點睛】本題關鍵是掌握愛因斯坦質能方程以及比結合能的計算公式，知道核反應過程中，電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒． 9.【福建省泉州市2016屆高三第二次（5月）質量檢查】(6分)如圖，R為真空室內一放射源，LL′ 為一張薄紙板，MN為熒光屏，放射源正對熒光屏的中心O點射出α、β、γ三種射線。若在虛線框內加上垂直于線框平面的勻強磁場時，熒光屏上只觀察到O、P兩個亮點，則打在O點的是 射線，虛線框內磁場的方向 (選填“向里”或“向外”)。 【答案】γ，向里 【解析】 試題分析：γ射線不帶電，且穿透能力最強，故γ射線將沿直線打到O點；α射線穿透本領最弱，不能穿過紙板，故打到P點的是β射線，因帶負電，由左手定則可知虛線框內磁場的方向向里。 考點：三種射線；左手定則 【名師點睛】此題主要考查α、β、γ三種射線的特點，要知道γ射線的電離本領最弱，而穿透本領最強；α射線是帶正電的氦核，電離本領最強，穿透本領最弱；β射線是電子流. 10.【江蘇省揚州市2015-2016學年度高三第四次模擬測試】下列說法中正確的是 A．一定強度的入射光照射某金屬發(fā)生光電效應時，入射光的頻率越高，單位時間內逸出的光電子數(shù)就越多 B．各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量（頻率）不同，因此利用不同的氣體可以制成五顏六色的霓虹燈 C．德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎上提出物質波的概念，認為只有高速運動的粒子才具有波粒二象性 D．核力將核子束縛在核內，說明核力一定是吸引力 【答案】B 【解析】 考點：考查光電效應、玻爾理論 【名師點睛】根據(jù)光電效應方程知，光子頻率越大，光電子的最大初動能越大，光強度會影響單位時間內逸出的光電子數(shù)目；根據(jù)玻爾理論，各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的頻率不同；核力與萬有引力性質不同．核力只存在于相鄰的核子之間．核力是短程力，與相鄰核子間存在，從而即可求解 11.【湖北省恩施市第一中學2017屆高三上學期開學考試】用如圖所示的裝置演示光電效應現(xiàn)象．當用某種頻率的光照射到光電管上時，電流表G的讀數(shù)為．若改用更高頻率的光照射，此時（ ） A．將電池正的極性反轉，則光電管中沒有光電子產生 B．將電鍵S斷開，則有電流流過電流表G C．將變阻器的觸點向移動，光電子到達陽極時的速度可能變小 D．只要電源的電動勢足夠大，將變阻器的觸點向端移動，電流表G的讀數(shù)必將變大 【答案】BC 【解析】 考點：光電管 12.【湖北省恩施市第一中學2017屆高三上學期開學考試】某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應方程為;,方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關的原子核質量見下表，下列判斷正確的是（ ） A．X是，Q2＞Q1 B．X是，Q2＞Q1 C．X是，Q2＜Q1 D．X是，Q2＜Q1 【答案】B 【解析】 試題分析：根據(jù)核反應方程的質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷出X是那種原子核，根據(jù)愛因斯坦質能方程可知質量虧損大的釋放能量大．中質量虧損為：△m1=1.0078+12.0000﹣13.0057=0.0021（u）， 根據(jù)根據(jù)電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒可知：中X的電荷數(shù)為2、質量數(shù)為4，故X為α粒子即，質量虧損為：△m2=1.0078+15.0001﹣12.0000﹣4.0026=0.0053（u）．根據(jù)愛因斯坦的質能方程可知：Q1=△m1c2，Q2=△m2c2，則Q1＜Q2，故B正確，ACD錯誤；故選B. 考點：核反應方程；核能 13.【江西省宜川市宜春中學、樟樹中學、高安中學等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（3分）下列說法正確的是 A．鏈式反應在任何條件下都能發(fā)生 B．放射性元素的半衰期隨環(huán)境溫度的升高而縮短 C．中等核的比結合能最小，因此這些核是最穩(wěn)定的 D．根據(jù)E=mc2可知，物體所具有的能量和它的質量之間存在著簡單的正比關系 【答案】D 【解析】 考點：鏈式反應；半衰期；比結合能；愛因斯坦的質能方程 14.【江蘇省溧水高級中學2017屆高三暑期考試物理試題】下列說法正確的是 A．光電效應是原子核吸收光子向外釋放電子的現(xiàn)象 B．天然放射性現(xiàn)象說明原子核具有復雜的結構 C．一個氘核的質量小于一個質子和一個中子的質量和 D．已知鈷60的半衰期為5.27年，則任一個鈷60原子核都將在5.27年內發(fā)生衰變 【答案】BC 【解析】 試題分析：光電效應是原子核外電子得到能量，而跑到原子的外部，向外釋放電子的現(xiàn)象，選項A錯誤；天然放射性現(xiàn)象說明原子核具有復雜的結構，選項B正確；一個質子和一個中子結合成氘核，向外輻射能量，有質量虧損，知一個質子和一個中子的質量大于一個氘核的質量，故C正確；半衰期是大量原子衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子是不適應的，選項D錯誤；故選BC. 考點：光電效應；質量虧損；半衰期 15.【北京市昌平區(qū)2016屆高三第二次（5月）統(tǒng)一練習理科綜合】釷核（）具有放射性，它能放出一個新的粒子而變?yōu)殓h核（），同時伴隨有γ射線產生，其方程為。則x粒子為 A．質子　　　　　　B．中子　　　　　C．α粒子　　　　D．β粒子 【答案】D 【解析】 考點：核反應方程 二、非選擇題 1.【江蘇省溧水高級中學2017屆高三暑期考試物理試題】如圖所示為氫原子的能級圖，n為量子數(shù)．若氫原子由n=3躍遷到n=2的過程釋放出的光子恰好能使某種金屬產生光電效應，則一群處于n=4的氫原子在向基態(tài)躍遷時，產生的光子中有 種頻率的光子能使該金屬產生光電效應，其中光電子的最大初動能Ekm= eV． n ∞ 2 3 4 1 E/eV -3.4 -1.51 -0.85 0 -13.6 【答案】5；10.86 【解析】 試題分析：因為氫原子由n=3躍遷到n=2的過程釋放出的光子恰好能使某種金屬產生光電效應，即逸出功W0=E3-E2=3.4-1.51eV=1.89eV． 從n=4躍遷到n=1、2，從n=3躍遷到n=1、2，從n=2躍遷到n=1輻射的光子能量大于等于逸出功，則有5種頻率的光子能使該金屬產生光電效應． 從n=4躍遷到n=1輻射的光子能量最大，為12.75eV，根據(jù)光電效應方程得，光電子的最大初動能Ekm=hv-W0=12.75-1.89eV=10.86eV 考點：波爾理論；光電效應 2.【江西省宜川市宜春中學、樟樹中學、高安中學等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（4分）如圖為氫原子的能級圖，大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出多個能量不同的光子，其中頻率最大的光子能量為 eV，若用此光照射到逸出功為2.75 eV的光電管上，則加在該光電管上的遏止電壓為 V。 E/eV 0 -0.54 -0.85 -13.6 1 2 3 4 5 ∞ n -3.40 -1.51 【答案】12.75eV ；10V 【解析】 考點：玻爾理論 3.【江西省宜川市宜春中學、樟樹中學、高安中學等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（8分）太陽和許多恒星發(fā)光是內部核聚變的結果，核反應方程是太陽內部的許多核反應中的一種，其中為正電子，ve為中微子 ① 確定核反應方程中a、b的值； ②在質子與質子達到核力作用范圍完成核聚變前必須要克服強大的庫侖斥力。設質子的質量為m，電子質量相對很小可忽略，中微子質量為零，克服庫侖力做功為W。若一個運動的質子與一個速度為零的質子發(fā)生上述反應，運動質子速度至少多大？ 【答案】①a=1,b=2 ；② 【解析】 試題分析：①根據(jù)核反應的質量數(shù)及電荷數(shù)守恒可知a=1,b=2 ②由動量守恒定律可知：mv0=2mv 由能量關系可知：； 解得 考點：動量守恒定律；能量守恒定律。