高考物理歷真題 專題15 原子結(jié)構(gòu)與原子核

備戰(zhàn)年高考物理歷年真題專題15原子結(jié)構(gòu)與原子核【高考】18（全國卷1）.已知氫原子的基態(tài)能量為E，激發(fā)態(tài)能量，其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長為B.C.D.解析：原子從n=2躍遷到+所以故：選C（2）（8分）一質(zhì)量為2m的物體P靜止于光滑水平地面上，其截面如圖所示。圖中ab為粗糙的水平面，長度為L；bc為一光滑斜面，斜面和水平面通過與ab和bc均相切的長度可忽略的光滑圓弧連接?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的木塊以大小為v0的水平初速度從a點向左運(yùn)動，在斜面上上升的最大高度為h，返回后在到達(dá)a點前與物體P相對靜止。重力加速度為g。求（i）木塊在ab段受到的摩擦力f；（ii）木塊最后距a點的距離s。解析：（i）設(shè)木塊和物體P共同速度為v,兩物體從開始到第一次到達(dá)共同速度過程由動量和能量守恒得：①②35（全國理綜）.【物理——選修3-5】（1）在光電效應(yīng)試驗中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為，該金屬的逸出功為______。若用波長為（<0）單色光做實驗，則其截止電壓為______。已知電子的電荷量，真空中的光速和布朗克常量分別為e，c和h（2）如圖，ABC三個木塊的質(zhì)量均為m。置于光滑的水平面上，BC之間有一輕質(zhì)彈簧，彈簧的兩端與木塊接觸可不固連，將彈簧壓緊到不能再壓縮時用細(xì)線把BC緊連，使彈簧不能伸展，以至于BC可視為一個整體，現(xiàn)A以初速沿BC的連線方向朝B運(yùn)動，與B相碰并粘合在一起，以后細(xì)線突然斷開，彈簧伸展，從而使C與A，B分離，已知C離開彈簧后的速度恰為，求彈簧釋放的勢能。解析：（1）由和得由愛因斯坦質(zhì)能方程和得（2）設(shè)碰后A、B和C的共同速度的大小為v，由動量守恒得①設(shè)C離開彈簧時，A、B的速度大小為，由動量守恒得②設(shè)彈簧的彈性勢能為，從細(xì)線斷開到C與彈簧分開的過程中機(jī)械能守恒，有③由①②③式得彈簧所釋放的勢能為④1（天津）．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是A．光電效應(yīng)實驗 B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn) C．α粒子散射實驗 D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)（山東）（8分）【物理-物理3-5】碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生β衰變，其半衰變期為8天。碘131核的衰變方程：（衰變后的元素用X表示）。經(jīng)過________天75%的碘131核發(fā)生了衰變。如圖所示，甲、乙兩船的總質(zhì)量（包括船、人和貨物）分別為10m、12m，兩船沿同一直線同一方向運(yùn)動，速度分別為2、。為避免兩船相撞，乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋出甲船，甲船上的人將貨物接住，求拋出貨物的最小速度。（不計水的阻力）解析：2（上海）．盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實驗研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實驗結(jié)果的示意圖是答案：D3（上海）．用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是(A)改用頻率更小的紫外線照射(B)改用X射線照射(C)改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射(D)延長原紫外線的照射時間答案：B9（上海）．天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結(jié)果如圖所示，由此可推知(A)②來自于原子核外的電子(B)①的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波(C)③的電離作用較強(qiáng)，是一種電磁波(D)③的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子17（上海）.用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)、(b)、(c)所示的圖像，則(A)圖像(a)表明光具有粒子性(B)圖像(c)表明光具有波動性(C)用紫外光觀察不到類似的圖像(D)實驗表明光是一種概率波答案：ABD13（201北京）．表示放射性元素碘131（）衰變的方程是A．B．C．D．答案：B21(北京)（2）如圖2，用"碰撞實驗器"可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。eq\o\ac(○,1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過僅測量______(填選項前的符號)，間接地解決這個問題。小球開始釋放高度hB．小球拋出點距地面的高度HC．小球做平拋運(yùn)動的射程eq\o\ac(○,2)圖2中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射球ml多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP。然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球ml從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)。接下來要完成的必要步驟是_________。(填選項前的符號)A．用天平測量兩個小球的質(zhì)量ml、m2B．測量小球m1開始釋放高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE．測量平拋射程OM，ONeq\o\ac(○,3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為_________(用eq\o\ac(○,2)中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為___________(用eq\o\ac(○,2)中測量的量表示)。eq\o\ac(○,4)經(jīng)測定，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地點的平均位置距O點的距離如圖3所示。碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′，則p1:p1′=____:11；若碰撞結(jié)束時m2的動量為p2′，則p1′:p2′=11:_______。實驗結(jié)果表明，碰撞前、后總動量的比值為____________。eq\o\ac(○,5)有同學(xué)認(rèn)為，在上述實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì)，其它條件不變，可以使被碰小球做平拋運(yùn)動的射程增大。請你用eq\o\ac(○,4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球m2平拋運(yùn)動射程ON的最大值為________cm。21答案：（2）eq\o\ac(○,1)Ceq\o\ac(○,2)ADE或DEA或DAEeq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)142.911.01eq\o\ac(○,5)76.818（201廣東）.光電效應(yīng)實驗中，下列表述正確的是 A.光照時間越長光電流越大 B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子]解析：光電流的大小只與到達(dá)陽極的光電子個數(shù)有關(guān)，A錯。由hv=W+Ek和Uq=Ek知，CD正確。選CD【高考】1．·重慶·1９氫原子分能級示意圖如題19所示，不同色光的光子能量如下表所示。色光赤橙黃綠藍(lán)—靛紫光子能量范圍（eV）1.61~2.002.00~2.072.07~2.142.14~2.532.53~2.762.76~3.10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為紅、藍(lán)靛黃、綠紅、紫藍(lán)靛、紫【答案】A【答案】A【解析】,質(zhì)量數(shù)少4,電荷數(shù)少2,說明①為α衰變.,質(zhì)子數(shù)加1,說明②為β衰變,中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.,質(zhì)子數(shù)加1,說明③為β衰變,中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.4.·天津·8用同一光管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則這兩種光A照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D.通過同一玻璃三棱鏡時，a光的偏折程度大答案：BC5.·全國卷Ⅱ·14原子核與氘核反應(yīng)生成一個α粒子和一個質(zhì)子。由此可知A．A=2，Z=1B.A=2，Z=2C.A=3，Z=3D.A=3，Z=2【答案】D【解析】，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒，解得，答案D?！久}意圖與考點定位】主要考查根據(jù)原子核的聚變反應(yīng)方程，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒分析解決。6．·北京·15太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質(zhì)量不斷減少。太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近A.1036kg B.1018kg【答案】D【解析】根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，kg，D正確8.·上海物理·4現(xiàn)已建成的核電站的能量來自于（A）天然放射性元素衰變放出的能量（B）人工放射性同位素放出的的能量（C）重核裂變放出的能量（D）化學(xué)反應(yīng)放出的能量【解析】C本題考查原子核反應(yīng)。難度：易。9.·上海物理·4某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為（A）11.4天（B）7.6天（C）5.7天（D）3.8天答案：D10．·福建·29（1）測年法是利用衰變規(guī)律對古生物進(jìn)行年代測定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時間，縱坐標(biāo)m表示任意時刻的質(zhì)量，為t＝0時的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映衰變規(guī)律的是。（填選項前的字母）答案：C11．·江蘇物理·12(C)(1)研究光電效應(yīng)電路如圖所示，用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流。下列光電流I與A\K之間的電壓的關(guān)系圖象中，正確的是.（2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小___▲____(選填“增大、“減小”或“不變”)，原因是___▲____。（3）已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.4eV和-1.51eV，金屬鈉的截止頻率為Hz,普朗克常量h=Js.請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。答案：12.·新課標(biāo)·34(1)用頻率為的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為的三條譜線，且，則_______.(填入正確選項前的字母)A、B、C、D、13．·海南物理·19(1)能量為的光子照射基態(tài)氫原子，剛好可使該原子中的電子成為自由電子．這一能稱為氫的電離能．現(xiàn)用一頻率為的光子從基態(tài)氫原子中擊出了一電子，該電子在遠(yuǎn)離核以后速度的大小為_______________（用光子頻率、電子質(zhì)量、氫原子的電離能和普朗克常量表示）。(2)在核反應(yīng)堆中，常用減速劑使快中子減速．假設(shè)減速劑的原子核質(zhì)量是中子的倍．中子與原子核的每次碰撞都可看成是彈性正碰．設(shè)每次碰撞前原子核可認(rèn)為是靜止的，求次碰撞后中子速率與原速率之比．【答案】【解析】設(shè)中子和作減速劑的物質(zhì)的原子核A的質(zhì)量分別為和，碰撞后速度分別為和，碰撞前后的總動量和總能量守恒，有 ① ②式中為碰撞前中子速度，由題設(shè) ③由①②③式得，經(jīng)1次碰撞后中子速率與原速率之比為[ ④經(jīng)N次碰撞后，中子速率與原速率之比為 ⑤2.（09·全國卷Ⅱ·18）氫原子的部分能級如圖所示。已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間。由此可推知,氫原子（AD）A.從高能級向n=1能級躍遷時了出的光的波長比可見光的短B.從高能級向n=2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光C.從高能級向n=3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高D.從n=3能級向n=2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光解析：本題考查玻爾的原理理論.從高能級向n=1的能級躍遷的過程中輻射出的最小光子能量為9.20ev,不在1.62eV到3.11eV之間,A正確.已知可見光子能量在1.62eV到3.11eV之間從高能級向n=2能級躍遷時發(fā)出的光的能量3.40ev，B錯.從高能級向n=3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率只有能量大于3.11ev的光的頻率才比可見光高,C錯.從n=3到n=2的過程中釋放的光的能量等于1.89ev介于1.62到3.11之間,所以是可見光D對。5.（09·廣東物理·2）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的（氦3）。它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂掀鋮⑴c的一種核聚變反應(yīng)的方程式為。關(guān)于聚變下列表述正確的是A．聚變反應(yīng)不會釋放能量B.聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C．聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損D.目前核電站都采用聚變反應(yīng)發(fā)電解析：聚變反應(yīng)時將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量。但目前核電站都采用采用鈾核的裂變反應(yīng)。因此B正確。6.（09·安徽·14）原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源。當(dāng)氖等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時，氖核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量。這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為，由平衡條件可知（B）A.k=1,d=4B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2,d=3解析：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，分別有，，解得

k=2，d=2。正確選項為B。8.（09·重慶·16）某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為++，++X+。方程式中1、表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：（B）AX是，B.X是，C,X是，D.X是，9.（09·四川·18）氫原子能級的示意圖如圖所示，大量氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光a，從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光b，則（C）A.氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出射線B.氫原子從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時會輻射出紫外線C.在水中傳播時，a光較b光的速度小D.氫原子在n＝2的能級時可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離10.（09·浙江·15）氮原子核由兩個質(zhì)子與兩個中子組成，這兩個質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫倫力和核力，則3種力從大到小的排列順序是（D）A．核力、萬有引力、庫倫力B．萬有引力、庫倫力、核力C．庫倫力、核力、萬有引力D．核力、庫倫力、萬有引力解析：核力是強(qiáng)力，它能將核子束縛在原子核內(nèi)。萬有引力最弱，研究核子間相互作用時萬有引力可以忽略。13.（09·江蘇卷物理·12.C）在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出。中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實驗中很難探測。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中的核反應(yīng)，間接地證實了中微子的存在。（1）中微子與水中的發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子（）和正電子（），即中微子+→+，可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是。（填寫選項前的字母）（A）0和0（B）0和1（C）1和0（D）1和1（2）上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子（），即+2。已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×10-31㎏，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個光子的能量約為J。正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€光子，原因是。（3）試通過分析比較，具有相同動能的中子和電子的物質(zhì)波波長的大小。15.（09·海南物理·19）(II)钚的放射性同位素靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)和粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)立即衰變?yōu)殁櫤?，并放出能量為的光子。已知：、和粒子的質(zhì)量分別為、和（1）寫出衰變方程；（2）已知衰變放出的光子的動量可忽略，球粒子的動能。由⑧⑨式得由⑦⑩式得代入題給數(shù)據(jù)得【高考】一、選擇題1.（·上海物理·3A）1991年盧瑟福依據(jù)α粒子散射實驗中α粒子發(fā)生了（選填“大”或“小”）角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型.若用動能為1MeV的α粒子轟擊金箔，則其速度約為m/s.（質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為1.67×1027kg，1MeV=1×10答案：3A．大，6.9×1064.（·全國Ⅱ理綜·20）中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為，相應(yīng)的能量=2.2MeV是氘核的結(jié)合能。下列說法正確的是(AD)A.用能量小于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子B.用能量等于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零C.用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零D.用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零8.（·廣東物理·2)鋁箔被α粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：.下列判斷正確的是（BD）A．是質(zhì)子 B．是中子 C．X是的同位素 D．X是的同位素9.（·天津理綜·15）一個氡核衰變成釙核并放出一個粒子，其半衰期為3.8天。1g氡經(jīng)過7.6天衰變掉氡的質(zhì)量，以及衰變成的過程放出的粒子是（B）

A.0.25g，α粒子B.0.75g，α粒子

C.0.25g，β粒子D.0.75g，β粒子10.（·重慶理綜·14）放射性同位素針232經(jīng)αβ衰變會生成氧，其衰變方程為ThRn+xα+yβ，其中（D）A.x=1,y=3 B.x=2,y=3C.x=3,y＝1 D.x=3,y=211.（·重慶理綜·17）下列與能量有關(guān)的說法正確的是（B）A.衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的半徑越大，動能越大B.從同種金屬逸出的光電子的最大初動能隨照射光波長的減小而增大C.做平拋運(yùn)動的物體在任意相等時間內(nèi)動能的增量相同D.在靜電場中，電場線越密的地方正電荷的電勢能一定越高二、非選擇題16.（·山東理綜·1)在氫原子光譜中，電子從較高能級躍遷到n=2能級發(fā)出的譜線屬于巴耳末線系。若一群氫原于自發(fā)躍遷時發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā)躍遷時最多可發(fā)出____________條不同頻率的譜線。答案：617.（·江蘇物理·C）(選修模塊3—5)(1)下列實驗中，深入地揭示了光的粒子性一面的有．(2)場強(qiáng)為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場中有兩小球A、B，它們的質(zhì)量分別為m１、m２，電量分別為q１、q２．A、B兩球由靜止釋放，重力加速度為g，則小球A和Ｂ組成的系統(tǒng)動量守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為．(3)約里奧·居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素衰變成的同時放出另一種粒子，這種粒子是．是的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)．1mg隨時間衰變的關(guān)系如圖所示，請估算4mg的經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25mg?.答案：（1）AB（2）E(q1+q2)=(m1+m2)g（3）正電子；t=56天（54～58天都算對）18.（·上海物理·3A）1911年盧瑟福依據(jù)粒子散射實驗中粒子發(fā)生了___________（選填“大”或“小”）角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。若用動能為1MeV的粒子轟擊金箔，其速度約為_____________m/s。（質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為1.6710－27kg答案大，6.9×106解析：盧瑟福在α粒子散射實驗中