2015年高考真題匯編15：原子物理

6/7原子物理1.【2015新課標(biāo)I-35（1）)】【物理—選修3-5】（15分）（5分）在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏制電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示，若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為，所用材料的逸出功可表示為?！敬鸢浮縠k(2分)-eb(3分)【解析】根據(jù)動(dòng)能定理有:QUOTEmeve2=eUc,和愛因斯坦光電效應(yīng)方程：QUOTEmeve2=h-W0可得：遏制電壓Uc=QUOTE-QUOTE,結(jié)合UC-圖，斜率即k=QUOTE,截距為b=QUOTE,可得：普朗克常量h=ek,所用材料的逸出功W0=-eb.2.【2015新課標(biāo)II-35】35..[物理選修3-5]（15分）（1）（5分）實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是。（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分）A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣B.β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡C.人們利慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D.人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，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)度無關(guān)【答案】ACD【解析】電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，A正確；β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡，可以說明β射線是一種粒子，B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射實(shí)驗(yàn)來研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說明中子是一種波，C正確；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子的干涉現(xiàn)象，說明電子是一種博，D正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，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)度無關(guān)，說明光是一種粒子，E錯(cuò)誤。3.【2015重慶-1】.題1圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物質(zhì)發(fā)生衰變放出的部分粒子的經(jīng)跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。以下判斷可能正確的是A.a、b為粒子的經(jīng)跡B.a、b為粒子的經(jīng)跡C.c、d為粒子的經(jīng)跡D.c、d為粒子的經(jīng)跡【答案】D【解析】γ射線是不帶電的光子流，在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，B錯(cuò)誤；α粒子為氦核帶正電，由左手定則知受到向上的洛倫茲力向上偏轉(zhuǎn)，A、C錯(cuò)誤；β粒子是帶負(fù)電的電子流，應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)，D正確。4.【2015山東-39（1）】.【物理-物理3-5】發(fā)生放射性衰變?yōu)?，半衰期約為5700年。已知植物存活其間，其體內(nèi)與的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，的比例持續(xù)減少。現(xiàn)通過測(cè)量得知，某古木樣品中的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是_____。（雙選，填正確答案標(biāo)號(hào)）a.該古木的年代距今約為5700年b.、、具有相同的中子數(shù)c.衰變?yōu)榈倪^程中放出β射線d.增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速的衰變【答案】ac【解析】試題分析：因古木樣品中的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時(shí)間為一個(gè)半衰期，即該古木的年代距今約為5700年，選項(xiàng)a正確；、、具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；根據(jù)核反應(yīng)方程可知，衰變?yōu)榈倪^程中放出電子，即發(fā)出β射線，選項(xiàng)c正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；故選ac.5.【2015廣東-18】18.科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為：X+YQUOTEQUOTE+QUOTE+4.9MeV和QUOTE+QUOTEQUOTEQUOTE+X+17.6MeV，下列表述正確的有A.X是中子B.Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C.兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)【答案】AD【解析】本題中考查了原子物理的基礎(chǔ)知識(shí)。題目中有原子物理的兩個(gè)核反應(yīng)方程，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒規(guī)律，由第二個(gè)核反應(yīng)方程得到X為中子(QUOTE)，選項(xiàng)A正確；再由第一個(gè)方程得到Y(jié)質(zhì)子數(shù)為3，質(zhì)量數(shù)為6，則中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)–質(zhì)子數(shù)=3，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；兩個(gè)核反應(yīng)都產(chǎn)生了能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知一定有質(zhì)量虧損，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)，選項(xiàng)D正確。6.【2015北京-14】．下列核反應(yīng)方程中，屬于α衰變的是（）A.B.C.D.【答案】B【解析】α衰變是指某一原子核自發(fā)的變成另一種原子核，并放出α粒子的過程。可以很容易的選出B正確；A選項(xiàng)為人工轉(zhuǎn)變方程；C選項(xiàng)為輕核聚變；D選項(xiàng)為β衰變7.【2015北京-17】．實(shí)驗(yàn)觀察到，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中A點(diǎn)的原子核發(fā)生β衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和軌跡示意如圖。則（）A.軌跡1是電子的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外B.軌跡2是電子的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C.軌跡1是新核的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里D.軌跡2是新核的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里【答案】D【解析】由動(dòng)量守恒可知，原子核靜止在磁場(chǎng)中，發(fā)生β衰變后的新核與電子的動(dòng)量大小相等，方向相反。由，得，粒子運(yùn)動(dòng)的半徑與電荷量成反比。新核帶電量大于電子，因此R較小，知軌跡2為新核軌跡，由左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。8.【2015安徽-14】．圖示是α粒子（氦原子核）被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動(dòng)。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是A．M點(diǎn)B．N點(diǎn)C．P點(diǎn)D．Q點(diǎn)【答案】C【解析】由庫侖定律，可得兩點(diǎn)電荷間的庫侖力的方向在兩者的連線上，同種電荷相互排斥，，由牛頓第二定律，加速度的方向就是合外力的方向，C正確。9.【2015江蘇-12】C．【選修3-5】（12分）（1）波粒二象性時(shí)微觀世界的基本特征，以下說法正確的有_______A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波也相等（2）核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，是常用的核燃料。受一個(gè)中子轟擊后裂變成和兩部分，并產(chǎn)生_____個(gè)中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要_________（選填“大于”或者“小于”）它的臨界體積。（3）取質(zhì)子的質(zhì)量，中子的質(zhì)量，粒子的質(zhì)量，光速，請(qǐng)計(jì)算粒子的結(jié)合能，（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（1）【解析】光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以A正確；熱中子在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動(dòng)性，所以B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯(cuò)誤；根據(jù)的德布羅意波長公式，，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波較短，所以D錯(cuò)誤。（2）由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知：，可見產(chǎn)生了3個(gè)中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個(gè)條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。（3）根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，可求：10.【2015海南-17】17.模塊3-5試題（12分）（1）氫原子基態(tài)的能量為。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)出的所有光子中，頻率最大的光子能量為0.96，頻率最小的光子的能量為eV（保留2位有效數(shù)字），這些光子可具有種不同的頻率?！敬鸢浮浚?0【解析】頻率最小的光子是從躍遷，即頻率最小的光子的能量為頻率最大的光子能量為0.96，即，解得即，從能級(jí)開始，共有，，，，，，，，，，10種不同頻率的光子11.【2015海南-17】（2）運(yùn)動(dòng)的原子核放出粒子后變成靜止的原子核Y。已知X、Y和粒子的質(zhì)量分別是M、和，真空中的光速為c，粒子的速度遠(yuǎn)小于光速。求反應(yīng)后與反應(yīng)前的總動(dòng)能之差以及粒子的動(dòng)能。【答案】，【解析】反應(yīng)后由于存在質(zhì)量虧損，所以反應(yīng)前后總動(dòng)能之差等于質(zhì)量虧損而釋放出的能量，故根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可得①反應(yīng)過程中三個(gè)粒子組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故有，②聯(lián)立①②可得12.【2015天津-1】1．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)是A．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C．粒子散射實(shí)驗(yàn)D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)【答案】C【解析】光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說明光具有粒子性；倫琴射線的發(fā)現(xiàn)說明原子核內(nèi)也有結(jié)構(gòu)；氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)說明原子中的電子軌道量子化和定態(tài)，不同