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(zhì)檢）大科學工程“人造太陽”主要是將氣核聚變反應釋放的能量用來發(fā)

電，氣核聚變反應方程是彳H+汨一汨e+hX,貝!!（）

A."?=0,n=\,X是正電子B.7/i=0,n=l,X是中子

C.m=T,"=0,X是正電子D.機=1,"=0,X是中子

解析：選D由質(zhì)量數(shù)守恒知2+2=3+機，解得m=1。由電荷數(shù)守恒知1+1=2+”,

解得”=0,所以X是中子，故D正確。

2.（2019?全國卷II）太陽內(nèi)部核反應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

4|H--iHe+2Ye+2y

已知1H和寸He的質(zhì)量分別為“3=1.0078u和m?=4.0026u,lu=931MeV/c2,c為光

速。在4個|H轉(zhuǎn)變成1個?He的過程中，釋放的能量約為（）

A.8MeVB.16MeV

C.26MeVD.52MeV

解析：選C因電子的質(zhì)量遠小于質(zhì)子的質(zhì)量，計算中可忽略不計。質(zhì)量虧損Am=4/np

—mu,由質(zhì)能方程得

AE=Am-c2=（4X1.0078-4.0026）X931MeV=26.6MeV,故C正確。

3.（2021?河北高三模擬）用頻率分別為v和2y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.hvB."zhv

C.^hvD.

解析：選B設(shè)用頻率分別為v和2V的光照射時，逸出的光電子的最大初動能分別為

Ei和Ez,則由愛因斯坦光電效應方程可得Ei=/?v—Wo,E2=2hv-Wu,又因為Ei=eUci,

1

E2=eUC2,77=1,以上各式聯(lián)立可解得故選B。

Uc2JZ

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nE/eV

-0

--0.54

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--0.85

--1.51

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

2-3.40

能級躍遷而產(chǎn)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〃=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(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Ei時產(chǎn)生的光子a與Es躍遷到E3時產(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"=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"=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(chǎn)生的光子a的能量為2.55eV,氏躍遷到&時產(chǎn)生的

光子〃的能量為0.97eV,根據(jù)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(nèi)部溫度近10倍。“人造太陽”實驗中的可控熱核反應的方程是汨+汨一?He

+山，海水中富含反應原料宛GH）,瓶核GH）可以用中子轟擊鋰核（§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(zhì)量等于反應物的質(zhì)量

B.中子轟擊鋰核（§Li）反應方程為，n+§Li-汨+?He

C.中子轟擊鋰核（，Li）發(fā)生了a衰變

D.笊核（汨）和晁核（汨）的比結(jié)合能均比氮核GHe）的比結(jié)合能大

解析：選B核反應過程中會出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量不等于反應物的質(zhì)量，

故A錯誤；中子轟擊鋰核（§Li）反應方程為，n+§Li-[H+?He,故B正確；a衰變是指原子

核自發(fā)的放射出一個蛆e核而轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌雍?，故C錯誤；冗核（汨）和羸核（汨）經(jīng)聚變反

應生成?He核，同時放出能量，所以九核（汨）和氤核6H）的比結(jié)合能小于氧核?He）的比結(jié)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26A1。26Al核0+衰變的衰變方程為德

AI一的Mg+怕，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(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144萬年后全部衰變?yōu)?6Mg

解析：選C26Al核發(fā)生0+衰變的過程中釋放正電子的同時還有核能釋放，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錯誤；26Al核的中子數(shù)〃|=26—13=

13,而26Mg核的中子數(shù)“2=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(guān)，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1沒有衰變，故D

錯誤。

7.（2021?重慶實蹌外國語學校模擬）人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質(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)和核反應的說法錯

誤的是（）

A.由圖可知，原子核。和E聚變成原子核產(chǎn)時會有質(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時會有質(zhì)量虧損，要放出核能

C.已知原子核4裂變成原子核〃和C時放出的丫射線能使某金屬板逸出光電子，若

增加Y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，。和E核子的平均質(zhì)量大于F核子的平均質(zhì)量，原子核。

和E聚變成原子核尸時，核子總質(zhì)量減小，有質(zhì)量虧損，要釋放能量，選項A正確；由圖

可知，A的核子平均質(zhì)量大于8與C核子的平均質(zhì)量，原子核A裂變成原子核8和C時會

有質(zhì)量虧損，要放出核能，選項B正確；根據(jù)光電效應方程Ekm=/"-Wo知，光電子的最

大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，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.（2021H西咕川二棋）關(guān)于甲、乙、丙、丁四幅圖的說法正確的是（）

n￡/eV

5-0.54

4-------------0.85

3--------------1.51

2-------------3.4

1-------------13.6

甲：盧瑟福a粒子散射實驗乙：玻爾的氫原子能級示意圖

丙：光電效應演示實驗?。喝N射線在磁場中的偏移

A.甲圖中A處能觀察到大量的閃光點，8處能看到少數(shù)的閃光點，。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a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，3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“=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〃=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a射線，a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氮核，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（f=3.15X107s）大約需要消耗的氫的

質(zhì)量為（氫核的質(zhì)量為1.0078u,氮核的質(zhì)量為4.0026u,lu為1.66X10-27kg,NA=

6.02X1023mor*）（）

A.20kgB.50kg

C.150kgD.200kg

解析：選B四個氫核聚變成一個氫核虧損的質(zhì)量約為AZM=4X1.0078u-4.0026u=

0.0286u,釋放的能量約為AE=A/n-c2=4.27X10~12J,1kg氫含有的氫原子個數(shù)為

602X］。26

6.02X1026個，全部發(fā)生聚變釋放的能量約為E==~------AE=6.43X10乜j,則發(fā)電站每

1（）9X315X107

年大約消耗的氫的質(zhì)量為m=-.-kg=49kg,選項B比較接近，故B正確。

A11AU14

io.（多選）在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于衰變放射?廣7?

出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓1和2的徑跡照片（如圖所?（2>nC5

示），已知兩個相切圓半徑分別為九、下列說法正確的是（）?VL-/?

A.原子核可能發(fā)生的是a衰變，也可能發(fā)生的是衰變.,,.

B.徑跡2可能是衰變后新核的徑跡

C.若衰變方程是受U-鎘*Th+?He,則八：功=1：45

D.若是a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，袤變生成的兩粒

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(nèi)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a衰變，但不是。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，由牛頓第二定律得皎3="?：,

1117）P

解得'=行=而，由于尸、8都相同，則粒子電荷量g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，則半徑為八的圓為

放出新核的運動軌跡，半徑為/*2的圓為粒子的運動軌跡，n:力=2:90=1：45,故B錯誤，

C正確；若是a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。

H.（2021?廣東執(zhí)信中學模擬）（多選）大量處于"=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為金屬鴇，其逸出功為4.54eV。則下列說法中正確的是（）

B.躍遷到基態(tài)時，會輻射丫射線

C.能使金屬筲發(fā)生光電效應的光有3種

D.若將電源的正負極調(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C?=6種不同頻率的光，故A正確；丫射線是原

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〃=4向〃=1躍遷

時輻射光子的能量為/JV=E4-￡I=12.75eV,從〃=3向n=l躍遷時輻射光子的能量為hv

=E3-EI=12.09eV,從n=2向”=1躍遷時輻射光子的能量為hv=E2-Ei=10.2eV,故

能使金屬鴇發(fā)生光電效應的光有3種，故C正確；若將電源的正負極調(diào)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"=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（）

nE/eV

8-----------------------0

4--0.85

3--------------------------1.51

2---------------------------3.4

1---------------------------13.6

甲

丙

A.光電子的最大初動能為6eV,金屬的逸出功6.75eV

B.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〃=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

“=4到〃=1的躍遷，頻率最高光子的能量為/ivm=E4-￡i=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75

eVo由圖可知輻射光電子的最大初動能為6eV,由Ekm=/“一W可知，金屬的逸出功印=

12.75eV-6eV=6.75eV,選項A正確；從"=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：〃=2