2025版高考物理考點(diǎn)題型歸納總結(jié)（含答案）驗(yàn)收檢測(cè)卷十五　原子結(jié)構(gòu)　波粒二象性　原子核

驗(yàn)收檢測(cè)卷十五原子結(jié)構(gòu)波粒二象性原子核一、單項(xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求．1．關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是()A．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B．玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性2．[2024·青海省西寧市期末考試]在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，下列圖景正確的是()3．[2024·山東省青島市調(diào)研考試]透射電子顯微鏡(TEM)使用高能電子作為光源，簡(jiǎn)稱透射電鏡．透射電鏡工作時(shí)電子經(jīng)過高壓加速和強(qiáng)磁場(chǎng)聚焦后得到觀察樣品的像．已知顯微鏡的分辨率與使用光源(光子或電子)的波長(zhǎng)成正比，普通光學(xué)顯微鏡分辨率為0.2μm，電透鏡能清晰地觀察到直徑2nm的金原子．若光學(xué)顯微鏡使用的可見光平均波長(zhǎng)為600nm，動(dòng)量大小為1.1×10－27N·s.關(guān)于高能電子，下列說法正確的是()A．波長(zhǎng)約為2nmB．波長(zhǎng)約為6×10－6nmC．動(dòng)量大小約為1.1×10－29N·sD．動(dòng)量大小約為1.1×10－25N·s4.[2024·河北省秦皇島市期中考試]我國(guó)造出世界首個(gè)人造迷你心臟，使用有人體細(xì)胞的人造心臟試藥，可以有效測(cè)試藥物毒性，從而改善藥效，提高新藥研發(fā)效率和減少研發(fā)成本．人造心臟的放射性同位素動(dòng)力源用的燃料是钚238，钚238衰變快慢有一定的規(guī)律．如圖所示，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示任意時(shí)刻钚238的質(zhì)量m與t＝0時(shí)的質(zhì)量m0的比值．則經(jīng)過43.2年剩余钚238的質(zhì)量與初始值的比值約為()A．0.250B．0.875C．0.500D．0.7075．[2024·陜西省漢中市聯(lián)考]銫原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷發(fā)射的光子具有穩(wěn)定的頻率，銫原子鐘利用的兩能級(jí)的能量差量級(jí)為10－5eV，躍遷發(fā)射的光子的頻率量級(jí)為(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，元電荷e＝1.60×10－19C)()A．1012HzB．109HzC．105HzD．103Hz6．[2024·湖北省名校聯(lián)考]食鹽被灼燒時(shí)會(huì)發(fā)出黃光，主要是由食鹽蒸氣中鈉原子的能級(jí)躍遷造成的．在鈉原子光譜的四個(gè)線系中，只有主線系的下級(jí)是基態(tài)，在光譜學(xué)中，稱主線系的第一組線(雙線)為共振線，鈉原子的共振線就是有名的黃雙線(波長(zhǎng)為589.0nm、589.6nm)，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，元電荷e＝1.6×10－19C，光速c＝3×108m/s.下列說法正確的是()A．玻爾理論能解釋鈉原子的光譜現(xiàn)象B．灼燒時(shí)鈉原子處于高能級(jí)是因?yàn)閺幕鹬形樟四芰緾．黃雙線能使逸出功為2.25eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．太陽(yáng)光譜中有題述兩種波長(zhǎng)的光，說明太陽(yáng)中有鈉元素7．[2024·吉林省長(zhǎng)春市質(zhì)量監(jiān)測(cè)]自然界中的碳主要是碳12，也有少量的碳14.碳14具有放射性，能夠自發(fā)地進(jìn)行β衰變而變成氮，碳14的半衰期為5730年．在考古和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中可用碳14測(cè)定年代．以下說法正確的是()A．β射線是一種穿透能力極強(qiáng)的高頻電磁波B．碳14的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→147N＋0?1eC．當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，碳14的半衰期會(huì)發(fā)生改變，從而影響年代測(cè)定的結(jié)果D．100個(gè)碳14原子核經(jīng)過11460年一定還剩下25個(gè)8．[2024·湖南省先知高考第二次聯(lián)考]在核反應(yīng)中105B具有較強(qiáng)的防輻射和吸收中子的功能，其原理為硼核(105B)吸收一個(gè)慢中子后釋放出一個(gè)α粒子，轉(zhuǎn)變成新核，并釋放出一定的能量．已知硼核(105B)的比結(jié)合能為E1，生成新核的比結(jié)合能為E2，α粒子的比結(jié)合能為E3A．核反應(yīng)方程為105B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)HeB．該反應(yīng)類型為α衰變C．硼核的比結(jié)合能E1大于新核的比結(jié)合能E2D．該核反應(yīng)質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(E3＋E2－E1,c2)二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分．每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分．9．實(shí)物粒子的波動(dòng)性不容易被觀察到，可以利用金屬晶格(大小約10－10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣從而研究其波動(dòng)性，方法是讓電子通過電場(chǎng)加速，然后讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣．已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e.初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)中加速電壓U形成的電場(chǎng)一定要是勻強(qiáng)電場(chǎng)B．實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,\r(2emU))C．加速電壓U越大，電子束的衍射現(xiàn)象越不明顯D．若用速度相同的質(zhì)子代替電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯10.[2024·福建省龍巖市階段測(cè)試]如圖所示，托卡馬克(tokamak)是研究受控核聚變的一種裝置，這個(gè)詞是toroidal(環(huán)形的)、kamera(真空室)、magnet(磁)的頭兩個(gè)字母以及kotushka(線圈)的第一個(gè)字母組成的縮寫詞．根據(jù)以上信息，下列判斷中可能正確的是()A．這種裝置的核反應(yīng)原理是輕核的聚變，同時(shí)釋放出大量的能量，和太陽(yáng)發(fā)光的原理類似B．線圈的作用是通電產(chǎn)生磁場(chǎng)使帶電粒子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)而不溢出C．這種裝置同我國(guó)秦山、大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理相同D．這種裝置是科學(xué)家設(shè)想的其中一種方案11．[2024·浙江省杭州市期中考試]某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種利用光電效應(yīng)原理工作的電池，如圖所示．K、A電極分別加工成球形和透明導(dǎo)電的球殼．現(xiàn)用波長(zhǎng)為λ的單色光照射K電極，K電極發(fā)射光電子的最大動(dòng)能為Ek，電子電荷量為e.忽略光電子重力及之間的相互作用，已知光速為c，普朗克常量為h.下列說法正確的是()A.入射光子的動(dòng)量p＝hλB．K電極的逸出功W0＝eq\f(hc,λ)－EkC．A、K之間的最大電壓U＝eq\f(Ek,e)D．若僅增大入射光強(qiáng)度，A、K之間電壓將增大12.[2024·浙江省寧波十校聯(lián)盟一模]氫原子能級(jí)示意如圖，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間．現(xiàn)有大量氫原子處于n＝5能級(jí)上，氫原子從n＝5能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)可產(chǎn)生a光，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)可產(chǎn)生b光，a光和b光的波長(zhǎng)分別為λa和λb，照射到逸出功為2.29eV的金屬鈉表面均可產(chǎn)生光電效應(yīng)，遏止電壓分別為Ua和Ub，下列說法正確的是()A．a(chǎn)光和b光都是可見光，且λa＜λbB．Ua>UbC．a(chǎn)光產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能Ekm＝0.57eVD．氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能輻射出γ射線[答題區(qū)]題號(hào)123456789101112答案三、非選擇題：本題共4小題，共60分．13．[2024·北京市豐臺(tái)區(qū)期中聯(lián)考]某種金屬板M受到一束紫外線照射時(shí)會(huì)不停地發(fā)射電子，射出的電子具有不同的方向，速度大小也不相同．在M旁放置一個(gè)金屬網(wǎng)N.如果用導(dǎo)線將M、N連起來(lái)，從M射出的電子落到N上后便會(huì)沿導(dǎo)線返回M，從而形成電流．已知電子質(zhì)量為m，電子電荷量為e.(1)若已知金屬網(wǎng)N在時(shí)間t內(nèi)接收的電子數(shù)為n，則電流表示數(shù)I為多少？(2)現(xiàn)在不把M、N直接相連，而按圖那樣在M、N之間加電壓，發(fā)現(xiàn)當(dāng)M、N間的電壓為U0時(shí)電流表中就沒有電流．則被這束紫外線照射出電子的最大速度vm是多少？(3)若已知U0＝12.5V，M、N間的距離d＝1cm，電子質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，電荷量e＝1.6×10－19C，重力加速度g＝10m/s2.利用上述數(shù)據(jù)通過計(jì)算說明：分析電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以不考慮電子所受重力的影響．14．激光器發(fā)光功率為P，所發(fā)射的一束水平平行光束在空氣中的波長(zhǎng)為入光束的橫截面積為S，垂直射到放在光滑水平面上的理想黑色物體的豎直表面上，光被完全吸收．光束的照射時(shí)間為t，物體的質(zhì)量為m，光子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)，空氣中光速為c，求(1)物體在光照射時(shí)產(chǎn)生的光壓(光子作用力產(chǎn)生的壓強(qiáng))；(2)物體獲得的速率和增加的內(nèi)能．15．[2024·上海市普陀區(qū)模擬]氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為E1＝－13.6eV，則：(1)當(dāng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)時(shí)，能量為多少？(2)當(dāng)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1的基態(tài)時(shí)，向外輻射的光子的波長(zhǎng)是多少？(3)若有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，則在躍遷過程中可能釋放出幾種頻率的光子？并在能級(jí)圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出的光譜線．16．鐳(Ra)是歷史上第一個(gè)被分離出來(lái)的放射性元素，已知eq\o\al(226,88)Ra能自發(fā)放出α粒子而變成新核Rn，已知eq\o\al(226,88)Ra的質(zhì)量m1＝226.0207u，Rn的質(zhì)量m2＝222.0101u，α粒子的質(zhì)量mα＝4.0026u．如圖所示，一個(gè)靜止的鐳核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生衰變，衰變后兩粒子運(yùn)動(dòng)平面與磁場(chǎng)垂直(涉及比值時(shí)，質(zhì)量可取整數(shù))求：(1)α粒子與Rn核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比和周期之比；(2)衰變過程中放出的能量(1u＝931.5MeV).

驗(yàn)收檢測(cè)卷十五原子結(jié)構(gòu)波粒二象性原子核1．答案：C解析：玻爾的量子化模型很好地解釋了原子光譜的分立特征，A錯(cuò)誤；玻爾的原子理論成功的解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念，還不能完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，B錯(cuò)誤；光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，C正確；電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動(dòng)性，質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動(dòng)性，D錯(cuò)誤．2．答案：B解析：當(dāng)α粒子進(jìn)入原子區(qū)域后，離帶正電的原子核遠(yuǎn)的受到的庫(kù)侖斥力小，運(yùn)動(dòng)方向改變小．只有極少數(shù)粒子在穿過時(shí)距離正電體很近，受到很強(qiáng)的庫(kù)侖斥力，發(fā)生大角度散射，A錯(cuò)誤，B正確；由庫(kù)侖定律和原子核式結(jié)構(gòu)模型可知，電子的質(zhì)量只有α粒子的eq\f(1,7300)，它對(duì)α粒子速度的大小和方向的影響，完全可以忽略，α粒子偏轉(zhuǎn)主要是帶正電的原子核造成的，C、D錯(cuò)誤．3．答案：D解析：顯微鏡的分辨率與使用光源(光子或電子)的波長(zhǎng)成正比，則0.2μm＝k600nm，2nm＝k·λ，解得λ＝6nm，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)p＝eq\f(h,λ)可知p＝1.1×10－25N·s，C錯(cuò)誤，D正確．4．答案：D解析：原子核發(fā)生衰變時(shí)，剩余質(zhì)量m＝m0(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(t,T))，經(jīng)過43.2年剩余钚238的質(zhì)量與初始值的比值為eq\f(m,m0)＝(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(t,T))＝(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(43.2,86.4))＝eq\f(1,\r(2))≈0.707，D正確．5．答案：B解析：銫原子利用的兩能級(jí)的能量差量級(jí)對(duì)應(yīng)的能量為ε＝10－5eV＝10－5×1.6×10－19J＝1.6×10－24J，由光子能量的表達(dá)式ε＝hν可得，躍遷發(fā)射的光子的頻率量級(jí)為ν＝eq\f(ε,h)＝eq\f(1.6×10－24,6.63×10－34)Hz≈2.4×109Hz，躍遷發(fā)射的光子的頻率量級(jí)為109Hz，B正確．6．答案：B解析：玻爾理論成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但無(wú)法解釋復(fù)雜原子的光譜現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；食鹽被灼燒時(shí)，鈉原子吸收能量處于高能級(jí)，向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，故B正確；黃雙線的光子能量約為E＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,589.0×10－9)J≈2.10eV，根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件可知，不能使逸出功為2.25eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；太陽(yáng)光譜是吸收譜，太陽(yáng)光譜中有題述兩種波長(zhǎng)的光，說明太陽(yáng)大氣層有鈉元素，D錯(cuò)誤．7．答案：B解析：β射線是衰變中產(chǎn)生的電子，是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化而來(lái)的，不是來(lái)源于原子內(nèi)層電子，穿透能力較強(qiáng)，很容易穿透黑紙，A錯(cuò)誤；碳14能夠自發(fā)地進(jìn)行β衰變而變成氮，其核反應(yīng)方程為146C→147N＋eq\o\al(0,－1)8．答案：A解析：根據(jù)反應(yīng)過程，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，核反應(yīng)方程為105B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)He，A正確；該核反應(yīng)屬于人工轉(zhuǎn)變，B錯(cuò)誤；反應(yīng)過程存在質(zhì)量虧損，反應(yīng)后的原子核比反應(yīng)前的原子核更穩(wěn)定，所以硼核的比結(jié)合能E1小于新核的比結(jié)合能E2，C錯(cuò)誤；該核反應(yīng)質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(4E3＋7E2－10E1,c2)，D錯(cuò)誤．9．答案：BC解析：根據(jù)eU＝eq\f(1,2)mv2和λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)得λ＝eq\f(h,\r(2emU))知加速電場(chǎng)不一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)，A錯(cuò)誤，B正確；加速電壓U越大，電子束的波長(zhǎng)越小，衍射現(xiàn)象越不明顯，C正確；若用速度相同的質(zhì)子代替電子，波長(zhǎng)大大減小，衍射現(xiàn)象更不明顯，D錯(cuò)誤．10．答案：ABD解析：輕核聚變是把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)稱聚變反應(yīng)，又稱為熱核反應(yīng)．它需要極大的壓強(qiáng)和極高的溫度．原因是核聚變反應(yīng)必須在極高的壓力和溫度下進(jìn)行，和太陽(yáng)發(fā)光的原理類似，A正確；線圈的作用是通電產(chǎn)生磁場(chǎng)使氘核等帶電粒子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)而不溢出，B正確；核電站的原理是裂變，托卡馬克的原理是聚變，C錯(cuò)誤；該裝置是科學(xué)家設(shè)想的其中一種方案是磁約束裝置，另一種方案是利用聚變物質(zhì)的慣性進(jìn)行約束，D正確．11．答案：BC解析：入射光子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)，A錯(cuò)誤；K電極發(fā)射光電子的最大動(dòng)能為Ek，則Ek＝heq\f(c,λ)－W0，解得W0＝eq\f(hc,λ)－Ek，B正確；電子聚集在A電極后，使A極帶負(fù)電，因此會(huì)在球內(nèi)部建立一個(gè)從K指向A的反向電場(chǎng)，阻礙電子繼續(xù)往A聚集．當(dāng)A、K之間達(dá)到最大電勢(shì)差U，最大動(dòng)能為Ek的電子都無(wú)法到達(dá)A極．根據(jù)動(dòng)能定理－eU＝－Ek，A、K之間的最大電壓U＝eq\f(Ek,e)，C正確；根據(jù)Ek＝heq\f(c,λ)－W0可知，若僅增大入射光強(qiáng)度，最大初動(dòng)能不變，A、K之間電壓將不變，D錯(cuò)誤．12．答案：ABC解析：氫原子從n＝5能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)可產(chǎn)生a光，能量Ea＝E5－E2＝2.86eV，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)可產(chǎn)生b光，能量Eb＝E4－E2＝2.55eV，故均在可見光范圍內(nèi)，所以都是可見光，因?yàn)閍光能量大，根據(jù)E＝hν＝heq\f(c,λ)可知λa＜λb，A正確；根據(jù)eUc＝hν－W0可知，光子能量越大，遏止電壓越大，所以Ua>Ub，B正確；a光產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能Ekm＝Ea－W0＝0.57eV，C正確；γ射線是原子核受激而產(chǎn)生的，故D錯(cuò)誤．13．答案：(1)eq\f(ne,t)(2)eq\r(\f(2U0e,m))(3)見解析解析：(1)根據(jù)電流的定義式可得I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)(2)根據(jù)動(dòng)能定理－U0e＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)解得vm＝eq\r(\f(2U0e,m))(3)電子受到的重力為G＝mg＝9.1×10－30N電子受到的靜電力F＝Eq＝eq\f(Ue,d)＝2×10－16N可得eq\f(F,G)＝eq\f(2×10－16,9.1×10－30)≈2×1013電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的靜電力遠(yuǎn)大于其重力，故電子的重力可以忽略不計(jì)．14．答案：(1)eq\f(P,cS)(2)eq\f(Pt,mc)Pt－eq\f(P2t2,2mc2)解析：(1)每個(gè)光子的動(dòng)量為p1＝eq\f(h,λ)取較短時(shí)間Δt，Δt時(shí)間內(nèi)物體吸收的光子數(shù)為Δn＝eq\f(PλΔt,hc)由動(dòng)量定理得FΔt＝Δnp1物體受到的光子作用力為F′，由牛頓第三定律有F′＝F該力產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p壓＝eq\f(F′,S)，可得p壓＝eq\f(P,cS)(2)光子與物體系統(tǒng)動(dòng)量守恒有np1＝mv，得v＝eq\f(Pt,mc)系統(tǒng)能量守恒有Pt＝Q＋e