高考物理大一輪復(fù)習(xí)《原子與原子核》綜合檢測(cè)試題

《原子與原子核》綜合檢測(cè)

（時(shí)間:90分鐘滿分:100分）

【測(cè)控導(dǎo)航】

考點(diǎn)題號(hào)

1.黑體輻射、三種射線8

2.a粒子散射實(shí)驗(yàn)、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1,2

3.核反應(yīng)方程、半衰期3,10,11

4.光電效應(yīng)4,12

5.質(zhì)能方程的應(yīng)用5

6.氫原子躍遷、原子光譜、玻爾理論6,7,9,17

7.動(dòng)量守恒定律、質(zhì)能方程16,18,19

8.實(shí)驗(yàn):概率波14

9.實(shí)驗(yàn):裂變、核反應(yīng)方程13

10.實(shí)驗(yàn):光電效應(yīng)15

一、選擇題（本題共12小題,每小題4分，共48分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1?7題只

有一個(gè)選項(xiàng)正確,第8?12題有多項(xiàng)正確,全部選對(duì)得4分,選對(duì)但不全得2分,有選錯(cuò)或不選

的得0分）

1.（2016?天津模擬）下列四幅圖涉及不同的物理知識(shí)，其中說(shuō)法正確的是（C）

n

?

5

4

3

2

A.圖（甲），盧瑟福通過(guò)分析a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子

B.圖（乙），用中子轟擊鈾核使其發(fā)生聚變,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)釋放出巨大的核能

C.圖（丙），玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的

D.圖（?。瑴穼O通過(guò)電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

解析：圖（甲）盧瑟福通過(guò)分析a粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;

圖（乙）用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)釋放出巨大的核能,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；圖（丙）玻

爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的,所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的,選項(xiàng)C正確；圖

（?。穼O通過(guò)電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

2.在盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)中,某一a粒子經(jīng)過(guò)某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖所示.圖中

P,Q為軌跡上的點(diǎn),虛線是經(jīng)過(guò)P,Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線,兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)

區(qū)域.不考慮其他原子核對(duì)a粒子的作用，則關(guān)于該原子核的位置,正確的是（A）

A.一定在①區(qū)域B.一定在②區(qū)域

C.可能在③區(qū)域D.一定在④區(qū)域

解析:盧瑟福通過(guò)a粒子散射并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,正電荷全部集中在原子核

內(nèi)，a粒子帶正電，同種電荷相互排斥,若在③④區(qū)域粒子軌跡將向上偏轉(zhuǎn)，根據(jù)軌跡的彎曲

方向知道排斥力向下,所以原子核一定在①區(qū)域,故選A.

3.（2016?陜西實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬）下列關(guān)于核反應(yīng)及衰變的表述正確的有（B）

,141713

A.X7『801H中,X表示2H

2.34.1

B-lH1H2He+On是輕核聚變

C.半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)有關(guān)

D.B衰變中產(chǎn)生的B射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的

4

解析:A項(xiàng)中X應(yīng)為2He,A錯(cuò)誤;半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān),C錯(cuò)誤；B衰變中產(chǎn)生的

B射線實(shí)際上是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成了一

個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,這個(gè)電子發(fā)射到核外,就是B粒子,D錯(cuò)誤;所以

選B.

4.（2016?天津一中月考）已知某單色光的波長(zhǎng)為X,在真空中的光速為c,普朗克常量為h,

則該單色光的能量子為（A）

hehA.h

A.入B.cC.入D.heX

he

解析:單色光的能量子為E=hv=人.

5.太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少.太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為

4X1026J,根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程,太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近（D）

A.1036kgB.1018kg

C.1013kgD.109kg

解析:根據(jù)質(zhì)能方程/有，

△E4x10264x1026

Am=c2=0x108）2kg=9x1016kg=4,4X109kg,故D正確.

6.（2016?北京模擬）按照氫原子的玻爾模型，氫原子的核外電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，

Ei

2

2

軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量r?=nrbE?=n,電子從半徑較大的軌道n=2的激發(fā)態(tài)向半徑較小的軌

道基態(tài)躍遷時(shí),放出光子，（n=0.053nm,E,=-13.6eV）.則產(chǎn)生的光子頻率（結(jié)果保留兩位有效

數(shù)字）（C）

A.v=l.5X10'5HzB,v=2.0X1015Hz

C.v=2.5X10‘sHzD.v=4.5X10'5HZ

解析：電子從半徑較大的軌道n=2的激發(fā)態(tài)向半徑較小的軌道基態(tài)躍遷時(shí),r2=4r?E2=-3.4eV,

6

故E2-Ei=hv,解得v=2.5XIO'Hz.

7.（2016?江西南昌十所重點(diǎn)中學(xué)二模）下列說(shuō)法中正確的是（D）

A.氫原子吸收一個(gè)光子躍遷到激發(fā)態(tài)后,在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子的頻率一定等于入射光

子的頻率

234234

B』Th（牡）核衰變?yōu)?1Pa（鎂）核時(shí)，衰變前Th核質(zhì)量等于衰變后Pa核與P粒子的總質(zhì)量

C.a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明原子核是由質(zhì)子和中子組成的

D.分別用X射線和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng),則用X射線照射時(shí)光電子的最

大初動(dòng)能較大

解析:氫原子吸收一個(gè)光子躍遷到激發(fā)態(tài)后，向較低能級(jí)躍遷時(shí),有幾種可能就會(huì)放出多少種

光子,因此放出光子的頻率可能等于入射光的頻率,也可能小于入射光的頻率,A錯(cuò)誤;根據(jù)

愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程,會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損,虧損的質(zhì)量以能量的形式放出，B錯(cuò)誤；a粒子散射

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,C錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程,X射線的能量大于綠光

的能量,因此用X射線照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能較大,D正確.

8.（2016?貴州遵義模擬）下列說(shuō)法正確的是（AC）

A.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)

B.6射線與y射線一樣都是電磁波，但B射線的穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比Y射

線弱

C.玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征

D.在原子核中，比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固

解析:黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),故選項(xiàng)A正確；只有.丫射線

是電磁波，B射線不是電磁波，B射線的穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比Y射線弱，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;玻爾將量子觀

念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征,選項(xiàng)C正確;在原子核中，比結(jié)合能越

大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

9.氫原子在某三個(gè)相鄰能級(jí)之間躍遷時(shí),可發(fā)出三種不同波長(zhǎng)的輻射光.已知其中的兩個(gè)波

長(zhǎng)分別為3，儲(chǔ)，且3>3,則另一個(gè)波長(zhǎng)可能是（CD）

A.入1+入2B.入1一人2

入1入2入也

C.11+入2D.%-%

解析:氫原子在能級(jí)間躍遷時(shí),發(fā)出的光子的能量與能級(jí)差相等,如果這三個(gè)相鄰能級(jí)分別為

1,2,3,且能級(jí)差滿足E3-E,>E2-E,>E3-E2,根據(jù)hMa-E低可得,可以產(chǎn)生的光子波長(zhǎng)由小到大

hehehe111111

分別為E3-El,E2'El,E3-E2,這三種波長(zhǎng)滿足兩種關(guān)系%=1+%和%=%-%,變形可知C,D

是正確的.

234234

10.（2016?山東煙臺(tái)模擬）牡90Th具有放射性，它能放出一個(gè)新的粒子而變?yōu)殄?1Pa,同時(shí)

234234

伴隨有Y射線產(chǎn)生，其方程為90Th-9iPa+X,牡的半衰期為24天.則下列說(shuō)法正確的是

（BC）

A.X為質(zhì)子

B.X是牡核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的

C.Y射線是鍥核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來(lái)的

234

D.1g牡90Th經(jīng)過(guò)120天后還剩0.2g牡

解析:根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知鈕核衰變過(guò)程中放出了一個(gè)電子,即X為電子，故A錯(cuò)誤；

B衰變的實(shí)質(zhì)：B衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)產(chǎn)生的,故B正

確;原子核衰變產(chǎn)生的Y射線是反應(yīng)生成的鍥核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來(lái)的,故C

234

正確;杜的半衰期為24天,1g牡90Th經(jīng)過(guò)120天后,發(fā)生5個(gè)半衰期，1g社經(jīng)過(guò)120天后

還剩0.03125g,故D錯(cuò)誤.

11.下列說(shuō)法中正確的是（BCD）

A.氨的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氯原子核,經(jīng)7.6天后就一定剩下1個(gè)氯原子核了

235114192

-

B.核反應(yīng)及U+m>56Ba+36Kr+mX是若干核裂變反應(yīng)中的一種,X是中子,m=3

C.光是一種概率波

D.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性

解析:半衰期是大量原子衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少數(shù)原子無(wú)意義,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由電荷數(shù)守恒

及質(zhì)量數(shù)守恒可知,X的電荷數(shù)為0,質(zhì)量數(shù)為1,其中m=3,選項(xiàng)B正確;根據(jù)光的波粒二象性

可知,光是一種概率波,選項(xiàng)C正確;光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性,選項(xiàng)D正確.

12.（2016?天津一中月考）如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入

射光頻率的變化圖線,普朗克常量h=6.63X

由圖可知（AD）

A.該金屬的截止頻率為4.27X10"Hz

B.該金屬的截止頻率為5.5X10"Hz

C.該金屬的逸出功為0.5eV

I）.該圖線的斜率表示普朗克常量

解析:根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv-W。,氏v圖像的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖

14

知該金屬的截止頻率為4.27X10Hz,故A正確,B錯(cuò)誤；當(dāng)Ek=hv-W（,=0吐逸出功為W0=hv

34

c=6.63X10J?sX

4.27X10"Hz=2.83X1019J^l.77eV,故C錯(cuò)誤；由Ek=hv-%,得該圖線的斜率表示普朗克

常量h,故D正確.

二、非選擇題（共52分）

13.（6分）（2016?江蘇南通調(diào)研）核電站所需的能量是由鈾核裂變提供的,裂變過(guò)程中利用—

（選填“石墨”或“鎘棒”）吸收一定數(shù)量的中子,控制反應(yīng)堆的反應(yīng)速度.核反應(yīng)堆產(chǎn)物發(fā)生

B衰變產(chǎn)生反電子中微子（符號(hào)V。，又觀察到反電子中微子（不帶電,質(zhì)量數(shù)為零）誘發(fā)的反

應(yīng):Ve+p-/X,其中X代表（選填“電子”或“正電子”）.

解析:核電站所需的能量是由鈾核裂變提供的,裂變過(guò)程中利用鎘棒吸收一定數(shù)量的中子，控

制反應(yīng)堆的反應(yīng)速度.核反應(yīng)堆產(chǎn)物發(fā)生B衰變產(chǎn)生反電子中微子（符號(hào)丫6,又觀察到反電

子中微子（不帶電,質(zhì)量數(shù)為零）誘發(fā)的反應(yīng):Ve+p-n+X,其中X代表正電子.

答案:鎘棒正電子

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空3分.

14.（6分）用極微弱的紅光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),隨著曝光時(shí)間的延長(zhǎng),可以先后得到如圖

（a）,（b）,（c）所示的圖樣，這里的圖樣（填“是”或“不是"）光子之間相互作用引起

的，實(shí)驗(yàn)表明光波是一種

（填“概率波”或“物質(zhì)波”）.

(b)(c)

解析:用極微弱的紅光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),隨著曝光時(shí)間的延長(zhǎng),能出現(xiàn)圖示現(xiàn)象,說(shuō)明不是光

子之間的相互作用引起的，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明光波是一種概率波.

答案:不是概率波

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空3分.

15.（6分）如圖所示是使用光電管的原理圖，當(dāng)頻率為v的可見(jiàn)光照射到陰極K上時(shí)，電流表

中有電流通過(guò).

（1）當(dāng)電流表電流剛減小到零時(shí)，電壓表的讀數(shù)為U,則光電子的最大初動(dòng)能為（己

知電子電荷量為e）.

（2）如果不改變?nèi)肷涔獾念l率而增加入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能將（填

“增加”“減小”或“不變”）.

解析：（D因?yàn)榉聪螂妷簽閁時(shí)，電流表讀數(shù)為零，則光電子的最大初動(dòng)能Ek=eU.（2）根據(jù)光電

效應(yīng)方程Ek=hv可知光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率有關(guān),與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān),故如果

不改變?nèi)肷涔獾念l率而增加入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能不變.

答案：（l）eU

（2）不變

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空3分.

16.（8分）（2016?江蘇南通調(diào)研）一靜止的杯核發(fā)生衰變后放出一個(gè)a粒子變成鈾核.已知

杯核質(zhì)量為m?a粒子質(zhì)量為nt,鈾核質(zhì)量為ms,光在真空中的傳播速度為c.

（1）如果放出的粒子的速度大小為V,求鈾核的速度大小v,.

（2）求此衰變過(guò)程中釋放的總能量.

解析：（1）根據(jù)動(dòng)量守恒定律O=m2v-m3v'（2分）

m2

解得v，=m3V.（i分）

（2）質(zhì)量虧損Am=mi-m2-m3（2分）

釋放的總能量AE二Amc2（l分）

解得△E=（mi-m2~m3）c2.（2分）

m2

答案：（l）m3v

⑵（mi-mz-nb）c

17.（8分）（2016?廣東湛江模擬）如圖所示,原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí),輻射

出能量為2.55eV的光子.問(wèn)至少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏的能量,才能使它輻射上

述能量的光子?請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出獲得該能量后的氫原子可能的躍遷圖.

nE/eV

1%.54

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

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

23.4

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

解析：（1）氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí),滿足hv=E「Ez=2.55eV（2分）

E0=hv+E2=-0.85eV,所以n=4（2分）

基態(tài)氫原子要躍遷到n=4的能級(jí),應(yīng)提供的能量為

AE=E,-E,=12.75eV（2分）

躍遷圖如圖

￡/eV

（2分）

答案：12.75eV圖見(jiàn)解析

232

18.（8分）一個(gè)靜止的鈾核92U（原子質(zhì)量為232.0372U）放出一個(gè)。粒子（原子質(zhì)量為4.002

228

6u）后衰變成灶核端Th（原子質(zhì)量為228.0287u）.（已知原子質(zhì)量單位lu=l.67X10"

kg,1u相當(dāng)于

931.5MeV）

（1）寫(xiě)出衰變方程；

（2）算出該衰變反應(yīng)中釋放出的核能；

（3）假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為牡核和a粒子的動(dòng)能,則社核獲得的動(dòng)能有多大？

232228,4

解析：（1）衰變方程為921190Th+2He.（2分）

（2）AE=A015=（232.0372-228.0287-4.0026）X931.5Me%

5.50MeV;（2分）

（3）根據(jù)動(dòng)量守恒定律m社v^=maVa,

12

尸牡v處

Z2

Ek針1一；m/m針v針）叫41

則Eka=2=m,￡maVa）8針=228=57（2分）

AE5.50MeV

故反包=58=58弋0.09MeV.（2分）

、232228,4

答案：（l）92ljT90Th2He

（2）5.50MeV

（3）0.09MeV

19.（14分）（2016?云南玉溪一中月考）太陽(yáng)中含有大量的笊核,笊核不斷發(fā)生核反應(yīng)釋放大

量的核能，以光和熱的形式向外輻射.已知笊核質(zhì)量為2.0136u,氫核質(zhì)量為3.0150u,中

子質(zhì)量為1.0087u,

1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，則：

221

⑴完成核反應(yīng)方程:疝+in-+On.

（2）求核反應(yīng)中釋放的核能.

(3)在兩笈核以相等的動(dòng)能0.35MeV進(jìn)行對(duì)心碰撞,并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下,

求反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和氫核的動(dòng)能.

2231

解析：⑴核反應(yīng)方程為1H+4「2曲+on(2分)

(2)AE=(2X2.0136-3.0150-1.0087)X931.5MeV=3.26MeV.

(2分)

(3)兩核發(fā)生碰撞時(shí)0二Mv「mv2(2分)

11

-2-2

由能量守恒可得AE+2Ek=2MVi+2^2(2分)

由以上兩式解得

1

-2

2v

EHe=Mi=0.99MeV(l分)

1

-2

E4>=2m2=2.97MeV.(1分)

答案：(P%e(2)3.26MeV(3)2.97MeV0.99MeV

【備用題組】

1.(2016?海南文昌中學(xué)期末)下面是原子物理領(lǐng)域著名科學(xué)家及

他們的主要貢獻(xiàn),在貢獻(xiàn)后面的橫線上填入對(duì)應(yīng)科學(xué)家前面的字母

代號(hào).

A.愛(ài)因斯坦B.盧瑟福

C.玻爾D.普朗克

E.查德威克

(1)通過(guò)a粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是一

(2)第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜的

實(shí)驗(yàn)規(guī)律的科學(xué)家是;

9.412.1

(3)通過(guò)核反應(yīng)方程4Be+2［卜-6c+cn發(fā)現(xiàn)了中子的科學(xué)家是;

(4)首先提出“能量子”的概念，他被稱為“量子之父”的科學(xué)家是.

解析：(1)通過(guò)a粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是盧瑟福；

(2)第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的

實(shí)驗(yàn)規(guī)律的科學(xué)家是玻爾；

94121

(3)通過(guò)核反應(yīng)方程4Be+2［匕-6C+cn發(fā)現(xiàn)了中子的科學(xué)家是查德

威克；

(4)首先提出“能量子”的概念，他被稱為“量子之父”的科學(xué)家是普朗克.

答案：⑴B(2)C(3)E(4)D

2.(2016?江蘇清江中學(xué)模擬)太陽(yáng)能量來(lái)源于太陽(yáng)內(nèi)部氫核的聚變,設(shè)每次聚變反應(yīng)可以看

做是4個(gè)氫核(；H)結(jié)合成1個(gè)氮核&He),同時(shí)釋放出正電子(：e).已知?dú)浜说馁|(zhì)量為嗎，氮核

的質(zhì)量為m.,正電子的質(zhì)量為真空中光速為c.計(jì)算每次核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損及氮核的比

結(jié)合能.

解析：由題意可知，質(zhì)量虧損為Am=4mP-ma-2me；

由E=Ame?可知氨核的比結(jié)合能為

2

(4mp-ma-2me)c

Eo=4.

2

(4mp-ma-2me)c

答案2nle4

3.已知某金屬表面接收波長(zhǎng)為人和2