2022屆新高考二輪復(fù)習(xí)原子物理作業(yè)

專(zhuān)題綜合評(píng)價(jià)（一）原子物理1．(2021·梅州質(zhì)檢)大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電，氘核聚變反應(yīng)方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(m,n)X，則()A．m＝0，n＝1，X是正電子 B．m＝0，n＝1，X是中子C．m＝1，n＝0，X是正電子 D．m＝1，n＝0，X是中子解析：選D由質(zhì)量數(shù)守恒知2＋2＝3＋m，解得m＝1。由電荷數(shù)守恒知1＋1＝2＋n，解得n＝0，所以X是中子，故D正確。2．(2019·全國(guó)卷Ⅱ)太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子-質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2γ已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c為光速。在4個(gè)eq\o\al(1,1)H轉(zhuǎn)變成1個(gè)eq\o\al(4,2)He的過(guò)程中，釋放的能量約為()A．8MeV B．16MeVC．26MeV D．52MeV解析：選C因電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，計(jì)算中可忽略不計(jì)。質(zhì)量虧損Δm＝4mp－mα，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δm·c2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV，故C正確。3．(2021·河北高三模擬)用頻率分別為ν和2ν的光照射某種金屬材料，兩種情況下測(cè)得的該金屬材料發(fā)生光電效應(yīng)的遏止電壓之比為1∶3，已知普朗克常量為h，則該金屬的逸出功為()A．hν B．eq\f(1,2)hνC．eq\f(1,3)hν D．eq\f(1,4)hν解析：選B設(shè)用頻率分別為ν和2ν的光照射時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能分別為E1和E2，則由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可得E1＝hν－W0，E2＝2hν－W0，又因?yàn)镋1＝eUc1，E2＝eUc2，eq\f(Uc1,Uc2)＝eq\f(1,3)，以上各式聯(lián)立可解得W0＝eq\f(1,2)hν，故選B。4．(2021·鐵嶺六校聯(lián)考)(多選)我國(guó)自主研發(fā)的氫原子鐘現(xiàn)已運(yùn)用于中國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中，高性能的原子鐘對(duì)導(dǎo)航精度的提高起到了很大的作用，同時(shí)原子鐘體積小重量輕。它通過(guò)氫原子能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的電磁波校準(zhǔn)時(shí)鐘。氫原子能級(jí)如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．10eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子可以使處于基態(tài)的氫原子發(fā)生躍遷B．一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射6種不同頻率的光子C．現(xiàn)用光子能量介于10eV～12.9eV范圍內(nèi)的光去照射一群處于基態(tài)的氫原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3種D．E4躍遷到E2時(shí)產(chǎn)生的光子a與E5躍遷到E3時(shí)產(chǎn)生的光子b的頻率之比為255∶97解析：選CD處于基態(tài)的氫原子要吸收光子實(shí)現(xiàn)躍遷，則吸收的光子的能量必須等于能級(jí)差，而10eV的能量不滿(mǎn)足任何一個(gè)激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能級(jí)差，故不能吸收，A錯(cuò)誤；一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多可輻射3種不同頻率的光子，一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射6種不同頻率的光子，B錯(cuò)誤；吸收10.2eV、12.09eV和12.75eV的光子能量可以分別躍遷到2能級(jí)、3能級(jí)和4能級(jí)，則可以被吸收的光子能量只有三種，C正確；E4躍遷到E2時(shí)產(chǎn)生的光子a的能量為2.55eV，E5躍遷到E3時(shí)產(chǎn)生的光子b的能量為0.97eV，根據(jù)E＝hν，故兩個(gè)光子的頻率之比為255∶97，D正確。5．(2021·湖北七市聯(lián)考)新一代“人造太陽(yáng)”——中國(guó)環(huán)流二號(hào)M裝置(HL-2M)放電溫度可達(dá)太陽(yáng)內(nèi)部溫度近10倍?！叭嗽焯?yáng)”實(shí)驗(yàn)中的可控?zé)岷朔磻?yīng)的方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，海水中富含反應(yīng)原料氘(eq\o\al(2,1)H)，氚核(eq\o\al(3,1)H)可以用中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)得到。下列說(shuō)法正確的是()A．上述核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量B．中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)反應(yīng)方程為eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)HeC．中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)發(fā)生了α衰變D．氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)的比結(jié)合能均比氦核(eq\o\al(4,2)He)的比結(jié)合能大解析：選B核反應(yīng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量不等于反應(yīng)物的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)反應(yīng)方程為eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He，故B正確；α衰變是指原子核自發(fā)的放射出一個(gè)eq\o\al(4,2)He核而轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌雍?，故C錯(cuò)誤；氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)經(jīng)聚變反應(yīng)生成eq\o\al(4,2)He核，同時(shí)放出能量，所以氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)的比結(jié)合能小于氦核(eq\o\al(4,2)He)的比結(jié)合能，故D錯(cuò)誤。故選B。6．(2021·河北高考)銀河系中存在大量的鋁同位素26Al。26Al核β＋衰變的衰變方程為eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(0,1)e，測(cè)得26Al核的半衰期為72萬(wàn)年。下列說(shuō)法正確的是()A．26Al核的質(zhì)量等于26Mg核的質(zhì)量B．26Al核的中子數(shù)大于26Mg核的中子數(shù)C．將鋁同位素26Al放置在低溫低壓的環(huán)境中，其半衰期不變D．銀河系中現(xiàn)有的鋁同位素26Al將在144萬(wàn)年后全部衰變?yōu)?6Mg解析：選C26Al核發(fā)生β＋衰變的過(guò)程中釋放正電子的同時(shí)還有核能釋放，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以26Al核的質(zhì)量大于26Mg核的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；26Al核的中子數(shù)n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子數(shù)n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子數(shù)小于26Mg核的中子數(shù)，故B錯(cuò)誤；半衰期是原子核固有的屬性，與物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故C正確；鋁同位素26Al的半衰期為72萬(wàn)年，所以經(jīng)過(guò)144萬(wàn)年也就是兩個(gè)半衰期后還剩下eq\f(1,4)沒(méi)有衰變，故D錯(cuò)誤。7．(2021·重慶實(shí)驗(yàn)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校模擬)人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關(guān)系。下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損要放出能量B．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出核能C．已知原子核A裂變成原子核B和C時(shí)放出的γ射線(xiàn)能使某金屬板逸出光電子，若增加γ射線(xiàn)強(qiáng)度，則逸出光電子的最大初動(dòng)能增大D．在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度解析：選C由題圖可知，D和E核子的平均質(zhì)量大于F核子的平均質(zhì)量，原子核D和E聚變成原子核F時(shí)，核子總質(zhì)量減小，有質(zhì)量虧損，要釋放能量，選項(xiàng)A正確；由圖可知，A的核子平均質(zhì)量大于B與C核子的平均質(zhì)量，原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出核能，選項(xiàng)B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度，選項(xiàng)D正確；本題選錯(cuò)誤的，故選C。8．(2021·江西臨川二模)關(guān)于甲、乙、丙、丁四幅圖的說(shuō)法正確的是()A．甲圖中A處能觀察到大量的閃光點(diǎn)，B處能看到少數(shù)的閃光點(diǎn)，C處觀察不到閃光點(diǎn)B．乙圖中處于基態(tài)的氫原子能吸收能量為10.4eV的光子而發(fā)生躍遷C．丙圖中用弧光燈照射原來(lái)就帶電的鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的張角變大，則鋅板原來(lái)帶負(fù)電D．丁圖中1為α射線(xiàn)，它的電離作用很強(qiáng)，可消除靜電解析：選D甲圖中A處能觀察到大量的閃光點(diǎn)，B處能看到少數(shù)的閃光點(diǎn)，C處也可以觀察到極少的閃光點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；乙圖中，處于基態(tài)的氫原子想要吸收光子能量發(fā)生躍遷，則吸收的光子能量需等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，基態(tài)氫原子躍遷到n＝2能級(jí)需要吸收的能量為－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，即基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2eV的光子，可以從基態(tài)躍遷到n＝2能級(jí)，能量為10.4eV的光子不能被處于基態(tài)的氫原子吸收，氫原子不能發(fā)生躍遷，故B錯(cuò)誤；丙圖中用弧光燈照射鋅板，鋅板上的電子逸出，鋅板帶上正電，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的張角變大，說(shuō)明鋅板原來(lái)就帶正電，故C錯(cuò)誤；丁圖中，根據(jù)左手定則可知，1帶正電，為α射線(xiàn)，α射線(xiàn)的電離作用很強(qiáng)，可消除靜電，故D正確。9．(2021·武漢模擬)已知四個(gè)氫核可聚變成一個(gè)氦核，同時(shí)放出兩個(gè)正電子，若未來(lái)核電站能使氫完全聚變，則一座100萬(wàn)千瓦的核電站每年(t＝3.15×107s)大約需要消耗的氫的質(zhì)量為(氫核的質(zhì)量為1.0078u，氦核的質(zhì)量為4.0026u,1u為1.66×10－27kg，NA＝6.02×1023mol－1)()A．20kg B．50kgC．150kg D．200kg解析：選B四個(gè)氫核聚變成一個(gè)氦核虧損的質(zhì)量約為Δm＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，釋放的能量約為ΔE＝Δm·c2＝4.27×10－12J,1kg氫含有的氫原子個(gè)數(shù)為6.02×1026個(gè)，全部發(fā)生聚變釋放的能量約為E＝eq\f(6.02×1026,4)ΔE＝6.43×1014J，則發(fā)電站每年大約消耗的氫的質(zhì)量為m＝eq\f(109×3.15×107,6.43×1014)kg＝49kg，選項(xiàng)B比較接近，故B正確。10．(多選)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來(lái)靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片(如圖所示)，已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2。下列說(shuō)法正確的是()A．原子核可能發(fā)生的是α衰變，也可能發(fā)生的是β衰變B．徑跡2可能是衰變后新核的徑跡C．若衰變方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，則r1∶r2＝1∶45D．若是α衰變，則1和2的徑跡均是順時(shí)針?lè)较蚪馕觯哼xCD原子核衰變過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律可知，衰變生成的兩粒子動(dòng)量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定則知：若生成的兩粒子電性相反則在磁場(chǎng)中的軌跡為內(nèi)切圓，若電性相同則在磁場(chǎng)中的軌跡為外切圓，所以為電性相同的粒子，可能發(fā)生的是α衰變，但不是β衰變，故A錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，原子核原來(lái)靜止，初動(dòng)量為零，由動(dòng)量守恒定律可知，原子核衰變后生成的兩核動(dòng)量P大小相等、方向相反，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得qvB＝meq\f(v2,r)，解得r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(P,Bq)，由于P、B都相同，則粒子電荷量q越大，其軌道半徑r越小，由于新核的電荷量大于粒子的電荷量，則新核的軌道半徑小于粒子的軌道半徑，則半徑為r1的圓為放出新核的運(yùn)動(dòng)軌跡，半徑為r2的圓為粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，r1∶r2＝2∶90＝1∶45，故B錯(cuò)誤，C正確；若是α衰變，生成的兩粒子電性相同，圖示由左手定則可知，兩粒子都沿順時(shí)針?lè)较蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)，故D正確。11．(2021·廣東執(zhí)信中學(xué)模擬)(多選)大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出多種不同頻率的光，用這些光照射如圖乙所示的光電管的陰極K。已知?dú)湓拥牟糠帜芗?jí)圖如圖甲所示，陰極K為金屬鎢，其逸出功為4.54eV。則下列說(shuō)法中正確的是()A．這些氫原子最多能發(fā)出6種不同頻率的光B．躍遷到基態(tài)時(shí)，會(huì)輻射γ射線(xiàn)C．能使金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng)的光有3種D．若將電源的正負(fù)極調(diào)換，電路中的光電流將變?yōu)?解析：選AC這些氫原子最多能發(fā)出Ceq\o\al(2,4)＝6種不同頻率的光，故A正確；γ射線(xiàn)是原子核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的，故B錯(cuò)誤；根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n＝4向n＝1躍遷時(shí)輻射光子的能量為hν＝E4－E1＝12.75eV，從n＝3向n＝1躍遷時(shí)輻射光子的能量為hν＝E3－E1＝12.09eV，從n＝2向n＝1躍遷時(shí)輻射光子的能量為hν＝E2－E1＝10.2eV，故能使金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng)的光有3種，故C正確；若將電源的正負(fù)極調(diào)換，加反向電壓，當(dāng)電壓小于遏止電壓時(shí)，電路中的光電流不為0，故D錯(cuò)誤。12．(2021·鞍山模擬)如圖所示，圖甲為氫原子的能級(jí)圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子。其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時(shí)，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙。下列說(shuō)法正確的是()A．光電子的最大初動(dòng)能為6eV，金屬的逸出功6.75eVB．氫原子躍遷時(shí)共發(fā)出4種頻率的光C．光電子最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D．氫原子躍遷放出的光子中有2種頻率的光子可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象解析：選A大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率最高的光子是對(duì)應(yīng)著從n＝4到n＝1的躍遷，頻率最高光子的能量為hνm＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV。由圖可知輻射光電子的最大初動(dòng)能為6eV，由Ekm＝hν－W可知，金屬的逸出功W＝12.75eV－6eV＝6.75eV，選項(xiàng)A正確；從n＝4到低能級(jí)的躍遷中能輻射出6種不同頻率的光子，其中光子能量大于6.75eV的躍遷有：n＝2到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV。n＝3到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，n＝4到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，其余躍遷光子能量小于6.75eV，所以各種頻率的光分別照射到電路陰極K上，共有3種頻率的光能產(chǎn)生光電流，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知Ekm＝hν－W，光電子最大初動(dòng)能隨入射光的頻率的增大而增大，但不成正比，故C錯(cuò)誤。13．(2021·福建省漳州一模)靜止的鐳核eq