2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題重組卷第一部分單元十三波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核含解析

1、單元十三波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核考點(diǎn)1.氫原子光譜()；2.氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)公式()；3.原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期()；4.放射性同位素()；5.核力、核反應(yīng)方程()；6.結(jié)合能、質(zhì)量虧損()；7.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆()；8.射線的危害和防護(hù)()；9.光電效應(yīng)()；10.愛因斯坦光電效應(yīng)方程()知識(shí)點(diǎn)1.光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件以及愛因斯坦光電效應(yīng)方程的應(yīng)用；2.玻爾原子模型及能級(jí)躍遷；3.原子核的衰變、半衰期、核反應(yīng)方程；4.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、核能的計(jì)算第卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第17題

2、只有一項(xiàng)符合題目要求，第812題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1(2019廣東省梅州市興寧一中高三上期末)下列四幅圖涉及到不同的物理知識(shí)，其中說法正確的是()a盧瑟福通過分析甲圖中的粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型b乙圖表明：只要有光射到金屬板上，就一定有光電子射出c丙圖表示的是磁場對(duì)、和射線的作用情況，其中是射線，是射線d丁圖表示的核反應(yīng)屬于重核裂變，是人工無法控制的核反應(yīng)答案a解析盧瑟福通過分析粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，a正確；根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，并不是所有光射到金屬板上，都一定有光電子射出，b錯(cuò)誤；磁場的方向

3、向里，根據(jù)左手定則可知，射線帶正電，所以是射線，不偏轉(zhuǎn)，是射線，c錯(cuò)誤；丁圖表示的核反應(yīng)屬于重核裂變，是人工可以控制的核反應(yīng)，d錯(cuò)誤。2(2019四川宜賓第四中學(xué)高三上學(xué)期期末)對(duì)核反應(yīng)的下列說法正確的是()a核反應(yīng)方程nheoh是屬于衰變b發(fā)生核反應(yīng)hhhen需要吸收能量c核反應(yīng)unkrba3n是屬于裂變d發(fā)生衰變實(shí)質(zhì)是質(zhì)子向中子轉(zhuǎn)變答案c解析a中核反應(yīng)屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，a錯(cuò)誤；b中核反應(yīng)是輕核聚變，放出能量，b錯(cuò)誤；c中核反應(yīng)是重核裂變，故正確；發(fā)生衰變實(shí)質(zhì)是中子向質(zhì)子轉(zhuǎn)變，d錯(cuò)誤。3(2019吉林省長春市二模)下列有關(guān)近代物理的說法正確的是()a盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子是

4、可以再分的b電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)c玻爾理論能成功解釋所有原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律d天然放射現(xiàn)象說明了原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的答案d解析電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子是可以再分的，盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)，故a、b錯(cuò)誤；玻爾理論能成功解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但不能解釋其他原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故c錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象中的射線來自原子核，說明原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故d正確。4(2019陜西漢中二模)關(guān)于近代原子物理，下列說法正確的是()a根據(jù)玻爾理論可知，一個(gè)氫原子從n4能級(jí)向低能級(jí)躍遷最多可輻射6種頻率的光子b放射性物質(zhì)的半衰期受環(huán)境溫度的影響c粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核

5、是可分的d能量為30 ev的光子照射到某一金屬表面時(shí)從金屬表面逸出的電子最大初動(dòng)能為15 ev，為使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子的能量至少為15 ev答案d解析根據(jù)玻爾理論可知，一個(gè)氫原子從n4能級(jí)向低能級(jí)躍遷最多可輻射3種頻率的光子，a錯(cuò)誤；放射性物質(zhì)的半衰期由原子核內(nèi)部因素決定，不受環(huán)境溫度的影響，b錯(cuò)誤；盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，c錯(cuò)誤；能量為30 ev的光子照射到某一金屬表面時(shí)從金屬表面逸出的電子最大初動(dòng)能為15 ev，則該金屬的逸出功為15 ev，為使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子的能量至少為15 ev，d正確。5(2019河南鄭州二模)1933年至1934年間，

6、約里奧居里夫婦用粒子轟擊鋁箔時(shí)，發(fā)生的核反應(yīng)方程為alhepn，反應(yīng)生成物p像天然放射性元素一樣衰變，放出正電子e，且伴隨產(chǎn)生中微子v，核反應(yīng)方程為psiev。則下列說法正確的是()a當(dāng)溫度、壓強(qiáng)等條件變化時(shí)，放射性元素p的半衰期隨之變化b中微子的質(zhì)量數(shù)a0，電荷數(shù)z0c正電子產(chǎn)生的原因可能是核外電子轉(zhuǎn)變成的d兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)粒子，則質(zhì)子與中子的質(zhì)量之和一定等于粒子的質(zhì)量答案b解析放射性元素的半衰期與外界因素?zé)o關(guān)，a錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，中微子的質(zhì)量數(shù)a0，電荷數(shù)z0，b正確；正電子產(chǎn)生的原因是核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子時(shí)放出的，c錯(cuò)誤；兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)粒子要釋放

7、能量，根據(jù)質(zhì)能方程及質(zhì)量虧損可知，兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子的質(zhì)量之和大于粒子的質(zhì)量，故d錯(cuò)誤。6(2019福建省泉州市一模)重核裂變的一個(gè)核反應(yīng)方程為unxesrxn，已知u、xe、sr的平均結(jié)合能分別為7.6 mev、8.4 mev、8.7 mev，則()a該核反應(yīng)方程中x10b.u的中子數(shù)為92c該核反應(yīng)釋放9.5 mev的能量d.u的平均結(jié)合能比xe小，u比xe更穩(wěn)定答案a解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，x10，a正確；u的質(zhì)子數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，所以中子數(shù)為143，b錯(cuò)誤；由題可知，該核反應(yīng)釋放的能量為(8.41368.7907.6235) mev139.4 mev，c錯(cuò)誤；平均結(jié)

8、合能越大，表示原子核越穩(wěn)定，u的平均結(jié)合能比xe小，故u比xe更不穩(wěn)定，d錯(cuò)誤。7(2019黑龍江齊齊哈爾一模)用頻率為的單色光照射陰極k時(shí)，能發(fā)生光電效應(yīng)，改變光電管兩端的電壓，測得電流隨電壓變化的圖象如圖所示，u0為遏止電壓。已知電子的電荷量為e，普朗克常量為h，則陰極k的極限頻率為()a bc. d答案b解析光電管加遏止電壓時(shí)，電場力對(duì)電子做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理可知eu00ek，解得ekeu0。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw0，又w0h0，解得0，b正確。8(2019江蘇宿遷一調(diào))下列說法中正確的有()a氡核的半衰期為3.8天，20個(gè)氡原子核經(jīng)7.6天后剩下5個(gè)氡原子核b由質(zhì)能方程可知，

9、物體的能量發(fā)生變化時(shí)，物體的質(zhì)量也相應(yīng)變化c鐳核發(fā)生一次衰變時(shí)，產(chǎn)生的新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4d釷核發(fā)生衰變后，產(chǎn)生的新核的比結(jié)合能大于原來釷核的比結(jié)合能答案bd解析半衰期具有統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)大量的原子核衰變適用，對(duì)少數(shù)的原子核衰變不適用，故a錯(cuò)誤；由質(zhì)能方程emc2可知，物體的能量發(fā)生變化時(shí)，物體的質(zhì)量也相應(yīng)變化，故b正確；鐳核發(fā)生一次衰變時(shí)，新核與原來的原子核相比，質(zhì)量數(shù)減少了4，質(zhì)子數(shù)減少了2，所以中子數(shù)減少了2，故c錯(cuò)誤；釷核發(fā)生衰變，要釋放能量，新核更穩(wěn)定，所以產(chǎn)生的新核的比結(jié)合能大于原來釷核的比結(jié)合能，故d正確。9(2019浙江省溫洲市二模)如圖所示，是一個(gè)靜止的放射性元

10、素的原子核在勻強(qiáng)磁場中發(fā)生衰變時(shí)形成的兩條圓形徑跡，已知兩圓內(nèi)切，半徑之比為144，則()a發(fā)生的是衰變b軌跡1是反沖核的徑跡c反沖核沿逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)d該放射性元素的原子序數(shù)是88答案abc解析由運(yùn)動(dòng)軌跡可知，靜止的原子核衰變產(chǎn)生的新粒子與新核所受洛倫茲力方向相同，而兩者運(yùn)動(dòng)方向相反，新粒子應(yīng)該帶負(fù)電，故發(fā)生了衰變，a正確；靜止原子核發(fā)生衰變時(shí)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得知，粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反，由半徑公式r可知，兩粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與電荷量成反比，粒子的電荷量較小，則其軌跡半徑較大，即軌跡半徑較大的軌跡2是粒子的徑跡，軌跡半徑比較小的軌跡1是反沖核的徑跡，b正確；衰變后新核所受的洛倫茲

11、力方向向右，根據(jù)左手定則判斷得知，其速度方向向下，沿軌跡1做逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，c正確；兩圓半徑之比為441由半徑公式r得，粒子與反沖核的電荷量之比為144，所以該放射性元素的原子序數(shù)是n44143，d錯(cuò)誤。10(2019天津高考)我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億攝氏度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的是()a核聚變比核裂變更為安全、清潔b任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變c兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加d兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加答案ad解析核聚變沒有放射性污染，更

12、安全、清潔，a正確；只有原子序數(shù)小的“輕”核才可能發(fā)生聚變，b錯(cuò)誤；輕核聚變成質(zhì)量較大的原子核，放出能量，總質(zhì)量減小，比結(jié)合能增加，c錯(cuò)誤，d正確。11(2019廣西桂林、賀州、崇左高三聯(lián)合調(diào)研)氫原子能級(jí)圖如圖所示，大量處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)狀態(tài)躍遷輻射出的光子中，發(fā)現(xiàn)有兩種頻率的光子能使金屬a產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列說法正確的是()a大量處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)狀態(tài)躍遷時(shí)，只輻射三種頻率的光子b從n3激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)時(shí)放出的光子一定能使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)c一個(gè)氫原子從n3激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，該氫原子能量增大d一個(gè)氫原子從n3激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，該氫原子核外電子動(dòng)能減小答案ab

13、解析大量處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)狀態(tài)躍遷時(shí)，有31、32和21共三種情況，所以躍遷過程中將輻射出3種頻率的光子，a正確；由題可知，有兩種頻率的光子能使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)，大量處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)狀態(tài)躍遷過程所放出的光子中，n3能級(jí)躍遷到n1能級(jí)輻射的光子頻率最大，則一定能使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)，b正確；根據(jù)玻爾理論，氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，放出能量，電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小，原子總能量減小，c、d錯(cuò)誤。12(2019江蘇南京、鹽城二模)鈾核裂變的一種方程為uxsrxe2n，已知原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的有()ax粒子是中子bx粒子是質(zhì)子c.u、s

14、r、xe相比，sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定d.u、sr、xe相比，u的質(zhì)量數(shù)最多，結(jié)合能最大，最穩(wěn)定答案ac解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，x的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，x為中子，故a正確，b錯(cuò)誤；由圖可知，圖上在fe附近原子核的比結(jié)合能最大，然后隨質(zhì)量數(shù)或核子數(shù)的增大，比結(jié)合能減小，u、sr、xe相比，sr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，故c正確；重核裂變中，釋放核能，u、sr、xe相比，u的質(zhì)量數(shù)最多，比結(jié)合能最小，最不穩(wěn)定，故d錯(cuò)誤。第卷(非選擇題，共62分)二、填空題(本題共2小題，共14分)13(2019江蘇南通如皋高三上學(xué)期期末)(6分)太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個(gè)質(zhì)子h聚變?yōu)?個(gè)he的熱

15、核反應(yīng)，核反應(yīng)方程是：4hhe2x。已知質(zhì)子、氦核、x的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c。方程中的x表示_，核反應(yīng)中釋放的核能e_。答案e(4m1m22m3)c2解析核反應(yīng)方程是4hhe2x，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可推斷，x的質(zhì)量數(shù)是0、電荷數(shù)是1，則x是e。據(jù)核反應(yīng)方程可得，質(zhì)量虧損m4m1m22m3，核反應(yīng)中釋放的核能emc2(4m1m22m3)c2。14(2019江蘇省宿遷市沭陽縣高三上期末改編)(8分)靜止的電子經(jīng)電場加速后，撞擊氫原子使其由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，電子的加速電壓至少為_ v；用大量處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷釋放的光子，照射某種金屬，有兩種頻率的光子能使該金

16、屬發(fā)生光電效應(yīng)，則該金屬的逸出功w0一定小于_ ev。答案10.212.09解析使處于n1能級(jí)的氫原子躍遷到n2激發(fā)態(tài)，所需要的能量最小，即：euw3.4 ev(13.6 ev)10.2 ev，則電子的加速電壓至少為：u10.2 v；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，氫原子從n4能級(jí)躍遷到n1能級(jí)和從n3能級(jí)躍遷到n1能級(jí)時(shí)釋放的兩種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，從n3能級(jí)躍遷到n1能級(jí)時(shí)釋放出光子的能量為：e12.09 ev，則可知該金屬的逸出功w0一定小于12.09 ev。三、計(jì)算論述題(本題共4小題，共48分。解答時(shí)寫出必要的文字說明和重要的演算步驟，只寫出答案的不得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必

17、須明確寫出數(shù)值的單位)15(2019江蘇揚(yáng)州一模)(10分)假設(shè)兩個(gè)氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是m1，中子的質(zhì)量是m2，氦的同位素的質(zhì)量是m3，光在真空中速度為c。(1)寫出核聚變反應(yīng)的方程；(2)求核聚變反應(yīng)中釋放出的能量e。答案(1)hhhen(2)(2m1m2m3)c2解析(1)核反應(yīng)方程為hhhen。(2)核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損：m2m1(m2m3)氘核聚變時(shí)放出的能量：emc2(2m1m2m3)c2。16(2019江蘇海安高三上學(xué)期期末)(12分)如圖所示是氫原子的能級(jí)圖，氫原子從能級(jí)n4向n2躍遷所放出的光子剛好能使某種金屬材料發(fā)生光電效應(yīng)。

18、求：(1)該金屬的逸出功；(2)氫原子從能級(jí)n2向n1躍遷所放出的光子照射該金屬，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能。答案(1)2.55 ev(2)7.65 ev解析(1)該金屬的逸出功等于氫原子從n4能級(jí)向n2能級(jí)躍遷所放出的光子的能量，即w0e4e20.85 ev3.4 ev2.55 ev。(2)從n2能級(jí)向n1能級(jí)躍遷所放出的光子的能量：h3.4 ev13.6 ev10.2 ev光子照射該金屬，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能：ekmhw010.2 ev2.55 ev7.65 ev。17(2019江蘇常州高三上學(xué)期期末)(12分)一個(gè)靜止的鈾核(u)放出一個(gè)粒子變成釷核(th)，設(shè)該核反應(yīng)中釋放的能量全部

19、轉(zhuǎn)化為兩個(gè)粒子的動(dòng)能，已知粒子動(dòng)能為ek1，真空中的光速為c。求：(1)釷核的動(dòng)能；(2)該核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損。答案(1)ek1(2)解析(1)衰變過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得：phepth0根據(jù)動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系p可知粒子的質(zhì)量數(shù)為4，釷核的質(zhì)量數(shù)為234，則故ek2ek1。(2)根據(jù)能量守恒定律，釋放的總能量：eek1ek2ek1ek1解得：eek1由質(zhì)能方程：emc2解得：該核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損m。18(2019北京西城一模)(14分)可利用如圖1所示的電路研究光電效應(yīng)中電子的發(fā)射情況與光照的強(qiáng)弱、光的頻率等物理量間的關(guān)系。k、a是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，k受到光照時(shí)能夠發(fā)射電子，k與a之間的電壓大小可以調(diào)整，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)。(1)電源按圖1所示的方式連接，且將滑動(dòng)變阻器中的滑片置于中央位置附近。試判斷：光電管中從k發(fā)射出的電子由