2024年高考物理真題和模擬題分類匯編專題13原子物理

-1-專題13原子物理【真題匯編】1、（2024·湖南卷·T1）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)模型說明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【答案】C【解析】A．波爾的量子化模型很好地說明了原子光譜的分立特征，A錯誤；B．玻爾的原子理論勝利的說明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，還不成完全揭示微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律，B錯誤；C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，C正確；D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明了電子的波動性，質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動性，D錯誤。故選C。2、（2024·廣東卷·T5）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級的能量為，其中。圖是按能量排列的電磁波譜，要使的氫原子汲取一個光子后，恰好失去一個電子變成氫離子，被汲取的光子是（）A.紅外線波段的光子 B.可見光波段的光子C.紫外線波段的光子 D.X射線波段的光子【答案】A【解析】要使處于n=20的氫原子汲取一個光子后恰好失去一個電子變成氫離子，則須要汲取光子的能量為則被汲取的光子是紅外線波段的光子。故選A。3、（2024·山東卷·T1）碘125衰變時產(chǎn)生射線，醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將肯定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的（）A. B. C. D.【答案】B【解析】設(shè)剛植入時碘的質(zhì)量為，經(jīng)過180天后的質(zhì)量為m，依據(jù)代入數(shù)據(jù)解得故選B。4、（2024·全國甲卷·T17）兩種放射性元素的半衰期分別為和，在時刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N，在時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為，則在時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】依據(jù)題意設(shè)半衰期為t0的元素原子核數(shù)為x，另一種元素原子核數(shù)為y，依題意有經(jīng)驗2t0后有聯(lián)立可得，在時，原子核數(shù)為x的元素經(jīng)驗了4個半衰期，原子核數(shù)為y的元素經(jīng)驗了2個半衰期，則此時未衰變的原子核總數(shù)為故選C。5、（2024·浙江6月卷·T14）秦山核電站生產(chǎn)的核反應(yīng)方程為，其產(chǎn)物的衰變方程為。下列說法正確的是（）A.X是 B.可以用作示蹤原子C.來自原子核外 D.經(jīng)過一個半衰期，10個將剩下5個【答案】AB【解析】A．依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)子數(shù)為1，中子數(shù)為1，即為，故A正確；B．常用的示蹤原子有：，，，故B正確；C．由原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，電子被釋放出來，所以來自原子核內(nèi)，故C錯誤；D．半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，對于大量原子核衰變是成立的，個數(shù)較少時規(guī)律不成立，故D錯誤。故選AB。6、（2024·浙江6月卷·T7）如圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照耀逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是（）A.逸出光電子的最大初動能為10.80eVB.n=3躍遷到n=1放出的光電子動量最大C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D.用0.85eV的光子照耀，氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)【答案】B【解析】A．從n=3躍遷到n=1放出的光電子能量最大，依據(jù)可得此時最大初動能為故A錯誤；B．依據(jù)又因為從n=3躍遷到n=1放出光電子能量最大，故可知動量最大，故B正確；C．大量氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷基態(tài)能放出種頻率的光子，其中從n=3躍遷到n=2放出的光子能量為不能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，其他兩種均可以，故C錯誤；D．由于從n=3躍遷到n=4能級須要汲取的光子能量為所以用0.85eV的光子照耀，不能使氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，故D錯誤。故選B。7、（2024·浙江1月卷·T14）2024年12月15日秦山核電站迎來了平安發(fā)電30周年，核電站累計發(fā)電約6.9×1011kW·h，相當(dāng)于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率，核電站還將利用冷卻水給四周居民供熱。下列說法正確的是（）A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量B.秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kgC.核電站反應(yīng)堆中須要用鎘棒限制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度D.反應(yīng)堆中存在的核反應(yīng)【答案】CD【解析】A．秦山核電站利用的是重核裂變變釋放的能量，故A錯誤；B．原子核虧損的質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化為電能時，約為核電站實(shí)際發(fā)電還要考慮到核能的轉(zhuǎn)化率和利用率，則原子核虧損的質(zhì)量大于27.6kg，故B錯誤；C．核電站反應(yīng)堆中須要用鎘棒能汲取中子的特性，通過中子的數(shù)量限制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，故C正確；D．反應(yīng)堆利用鈾235的裂變，生成多個中核和中子，且產(chǎn)物有隨機(jī)的兩分裂、三分裂，即存在的核反應(yīng)，故D正確；故選CD。8、(2024·湖北·T1)上世紀(jì)四十年頭初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的試驗方案：假如靜止原子核俘獲核外K層電子e，可生成一個新原子核X，并放出中微子νe，即+→X+。依據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動能和動量，可以間接測量中微子的能量和動量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說法正確的是（）A.原子核X是 B.核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變C.核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同 D.中微子的電荷量與電子的相同【答案】A【解析】AC．依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有，X的質(zhì)量數(shù)為7，電荷數(shù)為3，可知原子核X是，A正確、C錯誤；B．由選項A可知，原子核X是，則核反應(yīng)方程為+→+，則反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4，反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3，B錯誤；D．中微子不帶電，則中微子的電荷量與電子的不相同，D錯誤。故選A?！就黄凭毩?xí)】1.（2024·廣東一般中學(xué)高三下學(xué)期一模）中俄核能合作項目——田灣核電站和徐大堡核電站于2024年5月實(shí)行開工儀式。下列有關(guān)核電站采納何種核變更及其對應(yīng)核反應(yīng)方程的說法，正確的是（）A.衰變，B.衰變，C.核聚變，D核裂變，【答案】D【解析】核電站采納的是鈾發(fā)生核裂變的反應(yīng)故選D。2.（2024·北京市海淀區(qū)高三下學(xué)期一模）如圖所示為氦離子的能級圖，依據(jù)玻爾原子理論，關(guān)于氦離子能級躍遷，下列說法正確的是（）A.大量處于能級的氦離子，最多可輻射2種不同頻率的光子B.從向能級躍遷，需汲取能量C.處于能級的氦離子，可以汲取的能量而發(fā)生電離D.從躍遷到能級比從躍遷到能級輻射出的光子頻率低【答案】D【解析】A．大量處于能級的氦離子，最多可輻射種不同頻率的光子，故A錯誤；B．因為從向能級躍遷，是從高能級向低能級躍遷，要釋放能量，故B錯誤；C．由圖可知，處于能級的氦離子要發(fā)生電離，須要汲取的能量應(yīng)滿意故C錯誤；D．因為從躍遷到能級輻射的光子能量為而從躍遷到能級輻射的光子能量為即從躍遷到能級比從躍遷到能級輻射出的光子的能量小，又因為所以從躍遷到能級比從躍遷到能級輻射出的光子頻率低，故D正確。故選D。3.（2024·山東濰坊市高三下學(xué)期一模）如圖所示，分別用a、b兩束單色光照耀陰極K均可產(chǎn)生光電流。調(diào)整滑片P，當(dāng)光電流恰好減小到零時，a、b對應(yīng)的電壓表示數(shù)分別為、，已知，下列說法正確的是（）A.a光束比b光束弱B.a光子動量小于b光子動量C.經(jīng)過同一單縫，b光產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象更明顯D.經(jīng)過同一雙縫干涉裝置得到的圖樣，a光條紋間距小【答案】B【解析】由題意可知，a的截止電壓小于b的遏止電壓，則有可得，A．依據(jù)已知條件只能推斷兩者的頻率關(guān)系，無法推斷光束強(qiáng)弱，A錯誤；B．a(chǎn)的頻率小，則波長大，依據(jù)可知，a的光子動量小于b光子動量，B正確；C．a(chǎn)的頻率小，則波長大，經(jīng)過同一單縫產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象更明顯，C錯誤；D．依據(jù)a頻率小，波長大，則經(jīng)過同一雙縫干涉裝置的得到的圖樣，a光的條紋間距大，D錯誤。故選B。4.（2024·山東濰坊市高三下學(xué)期一模）已知半衰期為，其衰變方程為，X是某種粒子，為釋放的核能。真空中光速為c，用質(zhì)譜儀測得原子核質(zhì)量為m。下列說法正確的是（）A.發(fā)生的是衰變B.原子核質(zhì)量大于mC.100個原子核經(jīng)過，肯定有75個發(fā)生了衰變D.若中子質(zhì)量為，質(zhì)子質(zhì)量為，則核的比結(jié)合能為【答案】D【解析】A．依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒可知，X是，發(fā)生的是衰變，故A錯誤；B．因為衰變過程有質(zhì)量虧損，所以原子核質(zhì)量小于m，故B錯誤；C．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，統(tǒng)計少量個數(shù)原子核是沒有意義的，故C錯誤；D．若中子質(zhì)量為，質(zhì)子質(zhì)量為，則核的比結(jié)合能為N為核子數(shù)，故D正確。故選D。5.（2024·江蘇南京鹽城市高三下學(xué)期二模）貧鈾彈在爆炸中有許多U殘留，其半衰期極為漫長且清理困難，所以對環(huán)境的污染嚴(yán)峻而長久。設(shè)U發(fā)生α衰變形成新核X，以下說法正確的是（）A.U的比結(jié)合能小于新核X的比結(jié)合能B.該衰變過程的方程可寫為U+He→XC.衰變反應(yīng)中的α射線在幾種放射線中電離實(shí)力最弱D.2個U原子核經(jīng)過一個半衰期后必定有一個發(fā)生衰變【答案】A【解析】A.重核衰變較輕質(zhì)量的核時,比結(jié)合能變大,U比結(jié)合能小于新核X的比結(jié)合能,A正確;B.該衰變過程的方程應(yīng)寫為U→X+He,B錯誤;C.衰變反應(yīng)中的α射線在幾種放射線中電離實(shí)力最強(qiáng),C錯誤;D.半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計結(jié)果,單個原子核的衰變時間無法預(yù)料,D錯誤;故選A。6.（2024·山東濟(jì)南市高三下學(xué)期一模）光電管是一種利用光照產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時，可以形成光電流。下表中記錄了某同學(xué)進(jìn)行光電管試驗時的數(shù)據(jù)。次入射光子能量/eV相對光強(qiáng)飽和光電流大小/mA逸出光電子的最大初動能/eV14.0弱290.824.0中430.834.0強(qiáng)600.8由表中數(shù)據(jù)得出的以下論斷中正確的是（）A.三次試驗采納了不同頻率的入射光B.三次試驗光電管中的金屬板材質(zhì)不同C.若入射光子的能量為5.0eV，不論光強(qiáng)多大，飽和光電流肯定大于60mAD.若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大初動能為1.8eV【答案】D【解析】A．入射光子的能量相同，依據(jù)可知三次試驗采納了相同頻率的入射光，故A錯誤；B．依據(jù)可知，最大初動能相同，則逸出功相同，因此金屬板材質(zhì)相同，故B錯誤；C．飽和光電流，只與光照強(qiáng)度有關(guān)，故C錯誤；D．依據(jù)，代入數(shù)據(jù)得故D正確。故選D。7.（2024·江蘇如皋市高三下學(xué)期一調(diào)）利用如圖所示的電路探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，滑片P的位置在O點(diǎn)的正上方。已知入射光的頻率大于陰極K的截止頻率，且光的強(qiáng)度較大，則（）A.減弱入射光的強(qiáng)度，遏止電壓變小B.P不移動時，微安表的示數(shù)為零C.P向a端移動，微安表的示數(shù)增大D.P向b端移動，光電子到達(dá)陽極A的最大動能增大【答案】D【解析】A．遏止電壓僅與入射光頻率有關(guān)，與強(qiáng)度無關(guān)，故A錯誤；B．P不移動時，由于圖中在光電管中所加電壓為正向電壓，管中電場向左，電子從K向右逸出所受電場力向右，電子加速從A端流出形成光電流，微安表應(yīng)有示數(shù)，故B錯誤；C．P向a端移動，則分壓所得正向電壓變小，電子加速從A端出去的速度變小，則光電流變小，微安表的示數(shù)變小，故C錯誤；D．P向b端移動，則分壓所得正向電壓變大，由光電子到達(dá)陽極A的最大動能增大，故D正確。故選D。8.（2024·山東菏澤高三下學(xué)期一模）下列說法正確的是（）A.銀河系中存在大量的鋁同位素，它的衰變方程為，其中Y是質(zhì)子B.核廢料具有很強(qiáng)的放射性，放射性元素經(jīng)過兩個完整的半衰期后，將完全衰變殆盡C.裂變反應(yīng)有質(zhì)量虧損，聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損D.射線是原子核能級躍遷釋放出的能量，是一種電磁波【答案】D【解析】A．依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，Y質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為+1，是正電子，A錯誤；B．核廢料具有很強(qiáng)的放射性，放射性元素經(jīng)過兩個完整的半衰期后，將剩余原來的四分之一，B錯誤；C．裂變反應(yīng)有質(zhì)量虧損，聚變反應(yīng)也有質(zhì)量虧損，C錯誤；D．射線是原子核能級躍遷釋放出的能量，是一種電磁波，D正確。故選D。9.（2024·山東煙臺市德州市高三下學(xué)期一模）有些元素的原子核有可能從很靠近它的核外電子中“俘獲”一個電子形成一個新原子核，從離原子核最近的K層電子中俘獲電子，叫“K俘獲”?，F(xiàn)有一個鈹原子核（）發(fā)生了“K俘獲”，生成一個新的原子核，并放出一個不帶電的、質(zhì)量接近于零的中微子（），核反應(yīng)方程為。關(guān)于鈹原子核（）的“K俘獲”的過程，下列說法正確的是（）A.新原子核帶負(fù)電B.新原子核比原來的鈹原子核少一個中子C.新原子核比原來的鈹原子核少一個質(zhì)子D.新原子核與原來鈹原子核的核子數(shù)不同【答案】C【解析】A．依據(jù)電荷數(shù)守恒得，新原子核X的電荷數(shù)是3，則新原子核X帶正電，故A錯誤；BCD．依據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得，新原子核X的電荷數(shù)是3，核子數(shù)是7，新原子核與鈹核相比，電荷數(shù)少一個而核子數(shù)相同，所以是質(zhì)子數(shù)少一個，中子數(shù)多一個，故BD錯誤，C正確。故選C。10.（2024·湖南岳陽市高三下學(xué)期二模）在火星上，太陽能電池板的發(fā)電實(shí)力有限，因此科學(xué)家用放射性材料作為發(fā)電能源為火星車供電。中的元素是，具有自然放射性，半衰期為87.7年。發(fā)生衰變的核反應(yīng)方程為，則下列說法正確的是（）A.原子核的中子數(shù)為141B.原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核的比結(jié)合能比核的比結(jié)合能小C.10個原子核經(jīng)過87.7年后肯定還會剩余5個D.的半衰期是由核內(nèi)部自身的因素確定，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系【答案】D【解析】A．依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，原子核的中子數(shù)為故A錯誤；B．原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核更穩(wěn)定，所以新核的比結(jié)合能比核的比結(jié)合能大