2022屆新高考二輪復習原子物理作業(yè)

專題綜合評價（一）原子物理1．(2021·梅州質檢)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電，氘核聚變反應方程是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·全國卷Ⅱ)太陽內部核反應的主要模式之一是質子-質子循環(huán)，循環(huán)的結果可表示為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的質量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c為光速。在4個eq\o\al(1,1)H轉變成1個eq\o\al(4,2)He的過程中，釋放的能量約為()A．8MeV B．16MeVC．26MeV D．52MeV解析：選C因電子的質量遠小于質子的質量，計算中可忽略不計。質量虧損Δm＝4mp－mα，由質能方程得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，兩種情況下測得的該金屬材料發(fā)生光電效應的遏止電壓之比為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設用頻率分別為ν和2ν的光照射時，逸出的光電子的最大初動能分別為E1和E2，則由愛因斯坦光電效應方程可得E1＝hν－W0，E2＝2hν－W0，又因為E1＝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)我國自主研發(fā)的氫原子鐘現(xiàn)已運用于中國的北斗導航系統(tǒng)中，高性能的原子鐘對導航精度的提高起到了很大的作用，同時原子鐘體積小重量輕。它通過氫原子能級躍遷而產生的電磁波校準時鐘。氫原子能級如圖所示，下列說法正確的是()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．一個處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時可輻射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時產生的光子a與E5躍遷到E3時產生的光子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現(xiàn)躍遷，則吸收的光子的能量必須等于能級差，而10eV的能量不滿足任何一個激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能級差，故不能吸收，A錯誤；一個處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時最多可輻射3種不同頻率的光子，一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時可輻射6種不同頻率的光子，B錯誤；吸收10.2eV、12.09eV和12.75eV的光子能量可以分別躍遷到2能級、3能級和4能級，則可以被吸收的光子能量只有三種，C正確；E4躍遷到E2時產生的光子a的能量為2.55eV，E5躍遷到E3時產生的光子b的能量為0.97eV，根據(jù)E＝hν，故兩個光子的頻率之比為255∶97，D正確。5．(2021·湖北七市聯(lián)考)新一代“人造太陽”——中國環(huán)流二號M裝置(HL-2M)放電溫度可達太陽內部溫度近10倍?！叭嗽焯枴睂嶒炛械目煽責岷朔磻姆匠淌莈q\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。下列說法正確的是()A．上述核反應前后核子數(shù)相等，生成物的質量等于反應物的質量B．中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)反應方程為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)的比結合能均比氦核(eq\o\al(4,2)He)的比結合能大解析：選B核反應過程中會出現(xiàn)質量虧損，所以生成物的質量不等于反應物的質量，故A錯誤；中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)反應方程為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eq\o\al(4,2)He核而轉變?yōu)槠渌雍?，故C錯誤；氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)經(jīng)聚變反應生成eq\o\al(4,2)He核，同時放出能量，所以氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)的比結合能小于氦核(eq\o\al(4,2)He)的比結合能，故D錯誤。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，測得26Al核的半衰期為72萬年。下列說法正確的是()A．26Al核的質量等于26Mg核的質量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144萬年后全部衰變?yōu)?6Mg解析：選C26Al核發(fā)生β＋衰變的過程中釋放正電子的同時還有核能釋放，發(fā)生質量虧損，所以26Al核的質量大于26Mg核的質量，故A錯誤；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錯誤；半衰期是原子核固有的屬性，與物理環(huán)境和化學狀態(tài)無關，故C正確；鋁同位素26Al的半衰期為72萬年，所以經(jīng)過144萬年也就是兩個半衰期后還剩下eq\f(1,4)沒有衰變，故D錯誤。7．(2021·重慶實驗外國語學校模擬)人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質量(原子核的質量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關系。下列關于原子結構和核反應的說法錯誤的是()A．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時會有質量虧損要放出能量B．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時會有質量虧損，要放出核能C．已知原子核A裂變成原子核B和C時放出的γ射線能使某金屬板逸出光電子，若增加γ射線強度，則逸出光電子的最大初動能增大D．在核反應堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應速度解析：選C由題圖可知，D和E核子的平均質量大于F核子的平均質量，原子核D和E聚變成原子核F時，核子總質量減小，有質量虧損，要釋放能量，選項A正確；由圖可知，A的核子平均質量大于B與C核子的平均質量，原子核A裂變成原子核B和C時會有質量虧損，要放出核能，選項B正確；根據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，選項C錯誤；在核反應堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應速度，選項D正確；本題選錯誤的，故選C。8．(2021·江西臨川二模)關于甲、乙、丙、丁四幅圖的說法正確的是()A．甲圖中A處能觀察到大量的閃光點，B處能看到少數(shù)的閃光點，C處觀察不到閃光點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就帶電的鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器的張角變大，則鋅板原來帶負電D．丁圖中1為α射線，它的電離作用很強，可消除靜電解析：選D甲圖中A處能觀察到大量的閃光點，B處能看到少數(shù)的閃光點，C處也可以觀察到極少的閃光點，故A錯誤；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間的能級差，基態(tài)氫原子躍遷到n＝2能級需要吸收的能量為－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，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)驗電器的張角變大，說明鋅板原來就帶正電，故C錯誤；丁圖中，根據(jù)左手定則可知，1帶正電，為α射線，α射線的電離作用很強，可消除靜電，故D正確。9．(2021·武漢模擬)已知四個氫核可聚變成一個氦核，同時放出兩個正電子，若未來核電站能使氫完全聚變，則一座100萬千瓦的核電站每年(t＝3.15×107s)大約需要消耗的氫的質量為(氫核的質量為1.0078u，氦核的質量為4.0026u,1u為1.66×10－27kg，NA＝6.02×1023mol－1)()A．20kg B．50kgC．150kg D．200kg解析：選B四個氫核聚變成一個氦核虧損的質量約為Δm＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，釋放的能量約為ΔE＝Δm·c2＝4.27×10－12J,1kg氫含有的氫原子個數(shù)為6.02×1026個，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量為m＝eq\f(109×3.15×107,6.43×1014)kg＝49kg，選項B比較接近，故B正確。10．(多選)在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結果得到一張兩個相切圓1和2的徑跡照片(如圖所示)，已知兩個相切圓半徑分別為r1、r2。下列說法正確的是()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的徑跡均是順時針方向解析：選CD原子核衰變過程系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律可知，衰變生成的兩粒子動量方向相反，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中的軌跡為內切圓，若電性相同則在磁場中的軌跡為外切圓，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錯誤；核反應過程系統(tǒng)動量守恒，原子核原來靜止，初動量為零，由動量守恒定律可知，原子核衰變后生成的兩核動量P大小相等、方向相反，粒子在磁場中做勻速圓周運動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動軌跡，半徑為r2的圓為粒子的運動軌跡，r1∶r2＝2∶90＝1∶45，故B錯誤，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，兩粒子都沿順時針方向做圓周運動，故D正確。11．(2021·廣東執(zhí)信中學模擬)(多選)大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時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。已知氫原子的部分能級圖如圖甲所示，陰極K為金屬鎢，其逸出功為4.54eV。則下列說法中正確的是()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，會輻射γ射線C．能使金屬鎢發(fā)生光電效應的光有3種D．若將電源的正負極調換，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射線是原子核從高能級向低能級躍遷時放出的，故B錯誤；根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n＝4向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E4－E1＝12.75eV，從n＝3向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E3－E1＝12.09eV，從n＝2向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E2－E1＝10.2eV，故能使金屬鎢發(fā)生光電效應的光有3種，故C正確；若將電源的正負極調換，加反向電壓，當電壓小于遏止電壓時，電路中的光電流不為0，故D錯誤。12．(2021·鞍山模擬)如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，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，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙。下列說法正確的是()A．光電子的最大初動能為6eV，金屬的逸出功6.75eVB．氫原子躍遷時共發(fā)出4種頻率的光C．光電子最大初動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，發(fā)出頻率最高的光子是對應著從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能為6eV，由Ekm＝hν－W可知，金屬的逸出功W＝12.75eV－6eV＝6.75eV，選項A正確；從n＝4到低能級的躍遷中能輻射出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種頻率的光能產生光電流，選項B、D錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知Ekm＝hν－W，光電子最大初動能隨入射光的頻率的增大而增大，但不成正比，故C錯誤。13．(2021·福建省漳州一模)靜止的鐳核eq