部編版2020年高考物理二輪復(fù)習(xí)專題六原子物理與物理學(xué)史第15講原子與原子核練案

1、專題六第15講原子與原子核限時：40分鐘一、選擇題（本題共12小題，其中19題為單選，1012題為多選）1. （2018 四川省涼山州高三第三次診斷試題）關(guān)于近代物理學(xué)，下列說法正確的是（A ）A.氫核聚變過程釋放能量，一定伴隨著質(zhì)量虧損B.放射性物質(zhì)的半衰期受環(huán)境溫度的影響C. a粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核是可分的D.能量為4.0eV的光子射到某一金屬表面時，從金屬表面逸出的電子最大初動能為0.5eV,為使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光的能量可以為 1.5eV解析根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程 E = mC,聚變過程釋放能量，一定伴隨著質(zhì)量虧損，故A正確；放射性物質(zhì)的半衰期與一切物理變化，化學(xué)變化無關(guān)，故

2、B錯誤；a粒子散射 實(shí)驗(yàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，天然放射現(xiàn)象揭示了原子核是可分的，故C錯誤；根據(jù)h v h v °, h v o= 4.5eV- 1.5eV = 3eV,可知為使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光的能量 要大于3eVo2. （2018 福建省莆田市高三下學(xué)期模擬）下列說法正確的是（C ）A.組成原子核的核子越多，原子核越穩(wěn)定B. 2382U衰變?yōu)镽n經(jīng)過2次a衰變、4次§衰變C.診斷甲狀腺疾病時，給病人注射放射性同位素的目的是將其作為示蹤原子D.結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定解析原子比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，核子越多的原子核不一定穩(wěn)定，選項(xiàng)A

3、錯誤；因?yàn)?衰變時質(zhì)量數(shù)不變，所以 a衰變的次數(shù)n =238 222= 4,在a衰變的過程48- 9286中電荷數(shù)總共少 4X2=8,則3衰變的次數(shù) m=1=2,故B錯誤；診斷甲狀腺疾病時，給病人注射放射性同位素的目的是將其作為示蹤原子，選項(xiàng)C正確；比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng) D錯誤；故選 G3. （2018 山東省濰坊市高三下學(xué)期一模）2017年12月29日，中國首個快堆核電示范工程在福建霞浦開工建設(shè)?！翱於选焙朔磻?yīng)進(jìn)程依次為2392UR 2392Uf 2，N尸Y4PU,下列說法正確的是（D ）A. 2382U和2392U是同位素，其原子核內(nèi)中子數(shù)相同B. 2

4、382U變?yōu)?392U發(fā)生了 a衰變c. 2382U變?yōu)?392U發(fā)生了 3衰變D. 1g2392U經(jīng)過一個半衰期，2392U原子核數(shù)目變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕?3；2U的質(zhì)子數(shù)為92,質(zhì)量數(shù)為238,則中子數(shù)為146, 2392U的質(zhì)子數(shù)為92,質(zhì)量數(shù)為239,則中子數(shù)為147,所以2U和2392U是同位素，其原子核內(nèi)中子數(shù)不相同，故 A 錯誤；經(jīng)過1次a衰變，電荷數(shù)少 2,質(zhì)量數(shù)少4,發(fā)生1次§衰變，電荷數(shù)多1,質(zhì)量 數(shù)不變，2382UR 2392U反應(yīng)過程中，質(zhì)子數(shù)不變，質(zhì)量數(shù)增加 1,既不是a衰變也不是3衰 變，故BC錯誤；1g2，U經(jīng)過一個半衰期，2，U原子核數(shù)目變?yōu)樵瓉淼囊话耄?/p>

5、故 D正確；故 選D。4. （2018 陜西省西交大附中高三下學(xué)期期中）下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與頻率關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是（B ）解析根據(jù)黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律， 一方面，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加, 強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系為:則各種頻率的輻射強(qiáng)度也都增加，即頻率較大的方向移動， 分析圖象,隨著溫度的升高，另一方面，輻射只有B項(xiàng)符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故 B項(xiàng)正確。故選 B。5. （2018 北京市平谷區(qū)高三下學(xué)期理綜模擬）2017年11月30日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊自然發(fā)表了中國首顆暗物質(zhì)探測衛(wèi)星“悟空”的首批成果：發(fā)現(xiàn)太空中的反常電子信號。

6、“悟空”采用的是由中國科學(xué)家自主提出的分辨粒子種類的新探測技術(shù)方法，既能探測低能區(qū)，也能探測高能區(qū)，特別是首次走進(jìn)能量為1TeV（1TeV= 1.0 x1012eV, e=1.6 X10 19C）以上的“無人區(qū)”，“悟空”首次直接測量到了能譜在1TeV處的“拐折”及在 1.4TeV處的“尖峰”。從目前數(shù)據(jù)分析來看，產(chǎn)生“奇異”電子信號的來源很可能是暗物質(zhì)湮滅或衰變。如果進(jìn)一步證實(shí)了這種觀點(diǎn)，人們就可以根據(jù)“悟空”的探測結(jié)果獲知暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量和湮滅率。結(jié)合上述信息，下列說法正確的是（B ）A. “拐折”處的電子宇宙射線粒子的能量高達(dá)1.6 x 1031JB.電子宇宙射線從地球赤道上空垂直射向地

7、面時，在地球磁場的作用下會向西偏轉(zhuǎn)C.假設(shè)暗物質(zhì)湮滅虧損的質(zhì)量為Am,則湮滅過程中釋放的能量為AE= AmCc為光 在真空中的傳播速度）D.若暗物質(zhì)衰變的規(guī)律與普通放射性元素相同，則其半衰期隨溫度的升高而減小解析 “拐折”處的電子宇宙射線粒子的能量高達(dá)1.0X1012eV =1.0 x 1012X1.6 x 10 19J = 1.6 x 10 7J,故A錯誤；根據(jù)左手定則，電子宇宙射線從地球赤道上空垂直射向地面時，在地球磁場的作用下會向西偏轉(zhuǎn)，故B正確；假設(shè)暗物質(zhì)湮滅虧損的質(zhì)量為Am,根據(jù)質(zhì)能方程則湮滅過程中釋放的能量為AE= AmC,故C錯誤；若暗物質(zhì)衰變的規(guī)律與普通放射性元素相同，衰變是由

8、原子核內(nèi)部因素決定的，與外界環(huán)境無關(guān)，故D錯誤；故選Bo6. （2018 廣東省汕頭市高三下學(xué)期4月模擬）紫外光電管是利用光電效應(yīng)原理對油庫等重要場所進(jìn)行火災(zāi)報警的裝置，其工作電路如圖所示，其中A為陽極，K為陰極，只有當(dāng)明火中的紫外線照射到K極時，c、d端才會有信號輸出，已知地球表面太陽光中紫外線波長主要在315nm400nm之間。而明火中的紫外線波長主要在200nm- 280nm之間，下列說法正確的是（C ）境外光電警10A.要實(shí)現(xiàn)有效報警，照射光電管的紫外線波長應(yīng)大于280nmB.明火口射到K極時間要足夠長，c、d端才會有輸出電壓C.僅有太陽光照射光電管時，c、d端輸出的電壓為零D.火災(zāi)報

9、警時，照射光電管的紫外線波長越大，逸出的光電子最大初動能越大解析根據(jù)題意要實(shí)現(xiàn)有效報警，照射光電管的紫外線波長應(yīng)介于200nm- 280nm之間，故A錯；光電效應(yīng)的發(fā)生具有瞬時性，故 B錯；僅有太陽光照射光電管時，由于波長大 于明火的波長即頻率小于明火的頻率，所以不能發(fā)生光電效應(yīng)，回路中沒有電流，c、d端也就沒有電壓，故 C正確；火災(zāi)報警時，照射光電管的紫外線波長越大，則頻率越小，那么 逸出的光電子最大初動能就越小，故D錯誤；故選 Q7. （2018 廈門市高三下學(xué)期第二次質(zhì)量檢測 ）根據(jù)玻爾原子理論，氫原子的能級公式 , E 、，,-一，為5=孑（日為氫原子在基態(tài)時的能量 ），一群氫原子從

10、n = 4能級向低能級躍遷時，輻射出的光子中能量最大值為（B ）A.15E176"B.15E16D.7E11447E1C144一E八,一,日解析從n=4能級躍遷到n=1能級光子能量最大，最大為 E= E4-E1 = -E1 = -15E1A不-,b正確。8. （2018 全國押題卷二）在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動軌跡分別如圖中a、b所示，由圖可以判定（B ）A.該核發(fā)生的是 a衰變B.該核發(fā)生的是 3衰變C. a表示反沖核的運(yùn)動軌跡D.磁場方向一定垂直紙面向里解析放射性元素放出 a粒子時，a粒子與反沖核的速度相反，而電性相同

11、，則兩 個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應(yīng)為外切圓。而放射性元素放出3粒子時，3粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩 個粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故放出的是3粒子A錯誤，B正確；根據(jù)動量守恒定律，質(zhì)量大的速度小，而速度小的，運(yùn)動半徑較小，而b的質(zhì)量較大，因此 b是反沖核的運(yùn)動軌跡，故C錯誤；粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，磁場方向不同，粒子旋轉(zhuǎn)的方向相反，由于粒子的速度方向未知，不能判斷磁場的方向，故D錯誤。故選Bo9. （2018 北京市平谷區(qū)高三下學(xué)期理綜模擬）LED,英文lightemittingdiode 的簡稱，又稱發(fā)光二極管。LED的心臟是一

12、個半導(dǎo)體的晶片，它由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，里面擁有多余的帶正電荷的空穴，另一端是N型半導(dǎo)體，里面擁有多余的電子。電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片，自由電子在通過二極管時會陷入P型層中的空穴，這一過程中電子會從傳導(dǎo)帶向低軌道躍遷， 因而電子會以光子的形式釋放出能量。晶片材料的傳導(dǎo)帶與低軌道之間的能級差，決定光子的頻率，當(dāng)二極管由某些特定材料制成時，就能發(fā)出可見光子。LED因其獨(dú)特的構(gòu)造，多數(shù)光子不會被半導(dǎo)體材料自身吸收，因而能向外釋放大量的光子。 根據(jù)以上信息，下列說法正確的是 （C ）A.白熾燈是通過加熱燈絲發(fā)光的，LED燈也需要通過加熱才能發(fā)光，它們工作時都會散發(fā)大量的熱B.傳導(dǎo)帶與低軌

13、道之間的能級差越大，電子躍遷時輻射出光子的波長越長C.普通硅二極管工作時不能產(chǎn)生可見光，而只會發(fā)出紅外線，是由于該材料的傳導(dǎo)帶 與低軌道之間的能級差太小D. LED燈與普通燈泡一樣，沒有正負(fù)極解析熒光燈的發(fā)光效率比白熾燈高，用起來比白熾燈省電， 其原因在于熒光燈和白熾燈的發(fā)光方式不同， 熒光燈的發(fā)光原理就有所不同，故A錯誤；傳導(dǎo)帶與低軌道之間的能級差越大，電子躍遷時輻射出光子的頻率越高，電子躍遷時輻射出光子的波長越短，故B錯誤；普通硅二極管工作時不能產(chǎn)生可見光，而只會發(fā)出紅外線， 是由于該材料的傳導(dǎo)帶與低軌道之間的能級差太小，電子躍遷時輻射出光子的頻率太低，故C正確；單個LED燈是分正負(fù)極的，

14、反向不能發(fā)光，LED節(jié)能燈就不分正負(fù)，直接用在交流電上，故D錯誤；故選 Q10. （2018 山東省歷城高三下學(xué)期模擬）下列四幅圖的有關(guān)說法中正確的是 （BC ）驗(yàn)電器金屬板紫也燈網(wǎng)nEHi. 5一0國4 -0.B53-1,5113.6圖23,40A.圖（1）中的人用大錘連續(xù)敲打，小車能在光滑的水平面上持續(xù)向右運(yùn)動B.圖（2）中若改用綠光照射，驗(yàn)電器金屬箔可能不張開C.圖（3）為氫原子能級示意圖，一群氫原子處于n= 4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級時，能使逸出功為 2.21eV的金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線有4條D.圖（4）可以得知原子核F的比結(jié)合能小于原子核E的比結(jié)合能，原子核D和E聚變

15、成原子核F時會有質(zhì)量虧損，要釋放能量解析用錘打車，是人（包括鐵錘）和車系統(tǒng)的內(nèi)力，系統(tǒng)在水平方向所受的外力之和 為零，所以系統(tǒng)的總動量守恒，人和車的初動量為零，根據(jù)動量守恒定律，如果錘頭打下去時錘頭向右運(yùn)動，車就向左運(yùn)動，舉起錘頭時錘頭向左運(yùn)動，車就向右運(yùn)動，用錘頭連續(xù)敲擊時，車只是左右運(yùn)動，錘頭不動，車就停下來，故 A項(xiàng)錯誤；紫光燈照射時，金屬板產(chǎn)生 光電效應(yīng)，換用頻率更小的綠光照射，可能不產(chǎn)生光電效應(yīng)，驗(yàn)電器金屬箔可能不張開，故B項(xiàng)正確；一群氫原子處于n= 4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級時，一共能產(chǎn)生6條光譜線，其中n= 4到n= 3的光子能量不能使鉀發(fā)生光電效應(yīng)，還有n= 3到n

16、=2的光子能量不能使鉀發(fā)生光電效應(yīng)，其余4種光子能量都大于 2.21eV能使鉀發(fā)生光電效應(yīng)，故 C項(xiàng)正確；原子核F的平均核子質(zhì)量小于原子核E的平均核子質(zhì)量，原子核F的比結(jié)合能大于原子核E的比結(jié)合能，原子核 D和E聚變成原子核F時核子平均質(zhì)量減小，會有質(zhì)量虧損， 要釋放能量，故 D項(xiàng)錯誤。11. （2018 湖北省襄陽市高三下學(xué)期模擬 ）用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效 應(yīng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h,被照射金屬的逸出功為W,遏止電壓為UC,電子的電荷量為 e,則下列說法正確的是（AD ）A.甲光的強(qiáng)度大于乙光的強(qiáng)度B.甲光的頻率大于乙光的頻率C.甲光照射時產(chǎn)生

17、的光電子初動能均為eUCD.乙光的頻率為W+ UCeh解析根據(jù)光的強(qiáng)度越強(qiáng)， 則光電子數(shù)目越多， 對應(yīng)的光電流越大， 可判定甲光的強(qiáng) 度較大，選項(xiàng) A正確；由光電效應(yīng)方程 Ekm= hv W, Rm= UCe,結(jié)合題圖可知，甲、乙光的 遏止電壓相同，故甲、乙光的頻率相同，選項(xiàng)B錯誤；甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動 一，一一Ule+W ,.能均為eUl,選項(xiàng)C錯誤；根據(jù) Rk hv W= Ue,可得v =-一，選項(xiàng)D正確。h12. （2018 浙江省杭州市高三下學(xué)期預(yù)測卷）氫原子的部分能級如圖所示，現(xiàn)有大量的氫原子處于n = 4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級躍遷時輻射出不同頻率的光。已知可見光的光子能

18、量在1.62eV到3.11eV之間。由此可推知（ BCD ）.以nf 0113j6A.從高能級向n= 3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高B.從高能級向n= 2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光C.用n= 2能級躍遷到n= 1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉗能發(fā)生光電效應(yīng)D.頻率最小的光是由 n=4能級躍遷到n = 3能級產(chǎn)生的解析能級間躍遷時輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，即 已一3=h V。從高 能級向n= 3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率最大為1.51eV ,小于可見光的光子能量，A錯誤；從高能級向n= 2能級躍遷時輻射的光子能量在1.62eV至U 3.11eV之間，故B正確；從n=2能級躍遷到n= 1能級輻射出的光子的能量 E= E2- Ei= - 3.4eV - （ - 13.6）eV = 10.2eV>6.34eV ,而使金屬發(fā)生光電效應(yīng)的條件是光子的能量大于金屬的逸出功，故可以發(fā) 生光電效應(yīng)，故 C正確；由n = 4能級躍遷到n= 3能級產(chǎn)生的光，能量最小，頻率最小，故