高三物理（第02期）好題速遞分項解析匯編 專題17 原子結(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)模型 B．原子光譜是分離的，說明原子內(nèi)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(nèi)有β粒子 D．某種元素的半衰期為5天，則經(jīng)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(zhì)，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(zhì)是電子流，所以β衰變說明原子核是由質(zhì)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(chǎn)生的能量的本質(zhì)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(nèi)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(zhì)是原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)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(zhì)，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(diào)考】下列說法正確的是 A．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)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(zhì)子、中子的質(zhì)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(chǎn)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(zhì)量虧損、天然放射現(xiàn)象等基礎(chǔ)知識點，關(guān)鍵要熟悉教材，牢記這些基礎(chǔ)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(guān)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(nèi)存在質(zhì)子 E．湯姆孫通過陰極射線在電場和在磁場中的偏轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，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(nèi)存在質(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)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(jīng)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(jīng)過2次α衰變和一次衰變，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少3個 E.用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核，可以使氘核分解為一個質(zhì)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(jié)構(gòu) 【名師點睛】該題考查多個原子物理學的基礎(chǔ)的知識點的內(nèi)容，明確β衰變的實質(zhì)，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(guān)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(guān)于原子核內(nèi)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(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)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(nèi)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(lǐng)最強，γ射線穿透本領(lǐng)最強，故B錯誤；原子核衰變的半衰期是由原子核內(nèi)部因素決定的，與外界環(huán)境無關(guān)，故C錯誤；中等質(zhì)量原子核的核子的平均質(zhì)量（原子核的質(zhì)量除以核子的個數(shù)）小，輕核、重核核子的平均質(zhì)量大，當重核裂變成中等質(zhì)量的核、輕核結(jié)合成中等質(zhì)量的核，都有質(zhì)量虧損。質(zhì)量虧損越多，原子核的結(jié)合能大，平均每個核子質(zhì)量虧損（比結(jié)合能）越大，在原子核中鐵的比結(jié)合能最大，所以中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能，比結(jié)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(jié)合能與比結(jié)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(zhì)子的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，碳核()的質(zhì)量為m3，則碳核()的比結(jié)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(chǎn)生宇宙射線中子，宇宙射線中子和大氣中氮核（）起核反應產(chǎn)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(zhì)能方程 【名師點睛】本題關(guān)鍵是掌握愛因斯坦質(zhì)能方程以及比結(jié)合能的計算公式，知道核反應過程中，電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒． 9.【福建省泉州市2016屆高三第二次（5月）質(zhì)量檢查】(6分)如圖，R為真空室內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(lǐng)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(nèi)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(lǐng)最弱，而穿透本領(lǐng)最強；α射線是帶正電的氦核，電離本領(lǐng)最強，穿透本領(lǐng)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(nèi)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(chǔ)上提出物質(zhì)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(nèi)，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(nèi)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(zhì)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(zhuǎn)，則光電管中沒有光電子產(chǎn)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(guān)的原子核質(zhì)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(zhì)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(zhì)能方程可知質(zhì)量虧損大的釋放能量大．中質(zhì)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(zhì)量數(shù)守恒可知：中X的電荷數(shù)為2、質(zhì)量數(shù)為4，故X為α粒子即，質(zhì)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(zhì)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(jié)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(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系 【答案】D 【解析】 考點：鏈式反應；半衰期；比結(jié)合能；愛因斯坦的質(zhì)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(jié)構(gòu) C．一個氘核的質(zhì)量小于一個質(zhì)子和一個中子的質(zhì)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(nèi)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(jié)構(gòu)，選項B正確；一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核，向外輻射能量，有質(zhì)量虧損，知一個質(zhì)子和一個中子的質(zhì)量大于一個氘核的質(zhì)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(zhì)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(chǎn)生，其方程為。則x粒子為 A．質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)生的光子中有 種頻率的光子能使該金屬產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)部核聚變的結(jié)果，核反應方程是太陽內(nèi)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(zhì)子與質(zhì)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(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電子質(zhì)量相對很小可忽略，中微子質(zhì)量為零，克服庫侖力做功為W。若一個運動的質(zhì)子與一個速度為零的質(zhì)子發(fā)生上述反應，運動質(zhì)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(zhì)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(guān)系可知：； 解得 考點：動量守恒定律；能量守恒定律。