2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)：第14講　原子物理 -專項(xiàng)訓(xùn)練 【含答案】

2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)：第14講原子物理-專項(xiàng)訓(xùn)練1.[2024·學(xué)軍中學(xué)模擬]下列說法中正確的是()A.α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明原子內(nèi)部的正電荷是均勻分布的B.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜C.當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞后,這些光子散射后的波長(zhǎng)變小D.鎘棒在反應(yīng)堆中的作用是控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度2.[2024·桐鄉(xiāng)一中模擬]關(guān)于下列四幅圖的說法正確的是 ()A.圖甲中氫原子的電子云示意圖體現(xiàn)出盧瑟福能級(jí)理論中的電子運(yùn)動(dòng)軌道是概率問題B.根據(jù)圖乙中原子核的比結(jié)合能示意圖,由核反應(yīng)方程92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n可知,C.圖丙中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就是太陽(yáng)內(nèi)部每時(shí)每刻發(fā)生的核反應(yīng)D.根據(jù)圖丁中氡的衰變可知10000個(gè)氡核經(jīng)過7.6天后還剩2500個(gè)3.[2024·溫州模擬]把一塊鈾礦石放在一只玻璃管內(nèi),過幾天在管內(nèi)發(fā)現(xiàn)了氦氣,已知礦石中存在鈾核92238U,則在此過程中 (A.礦石必須達(dá)到一臨界質(zhì)量才有氦氣產(chǎn)生B.放入礦石后至少需等待一個(gè)半衰期才有氦氣產(chǎn)生C.礦石中的鈾核發(fā)生α衰變生成氦原子D.涉及的反應(yīng)方程為92238U→902344.(不定項(xiàng))[2024·紹興模擬]如圖甲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像(直線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為4.30,與縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為0.5),如圖乙所示是氫原子的能級(jí)圖,下列說法正確的是 ()A.根據(jù)該圖像能求出普朗克常量B.該金屬的逸出功為1.82eVC.該金屬的極限頻率為5.50×1014HzD.用n=4能級(jí)的氫原子躍遷到n=2能級(jí)時(shí)所輻射的光照射該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)5.(不定項(xiàng))[2024·寧波模擬]如圖甲所示為氫原子的能級(jí)圖,用同一光電管研究氫原子發(fā)出的a、b、c三種單色光產(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)系如圖乙所示,則這三種光 ()A.光子動(dòng)量pa<pb<pcB.照射該光電管時(shí),c光使其逸出的光電子初動(dòng)能最大C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距最大D.若是原子從能級(jí)n=3躍遷到較低能級(jí)時(shí)發(fā)出的光,波長(zhǎng)關(guān)系就可以表示為λc=λa+λb6.[2024·江西九江模擬]普通的手機(jī)電池含有已經(jīng)存在了大約137億年的一種化學(xué)元素——鋰,根據(jù)最新的大爆炸理論,在宇宙誕生很短時(shí)間內(nèi),24He和13H發(fā)生核聚變形成36Li,24He+13H→36Li+X,24He、13H、36Li和X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、mA.X為11B.在鋰元素形成的過程中宇宙的溫度一定很高C.24He和13H聚合時(shí)兩者間距離的數(shù)量級(jí)為10-10D.該反應(yīng)釋放的核能為m3+7.[2024·杭州模擬]某無(wú)毒放射性元素的半衰期為2天,為估算某水庫(kù)的庫(kù)容,取該元素的5mL水溶液,測(cè)得溶液每分鐘衰變3.2×107次.將水溶液倒入水庫(kù),8天后可視為溶液已均勻分布,在水庫(kù)中取水樣1m3,測(cè)得水樣每分鐘衰變20次.則該水庫(kù)中水的體積約為()A.1×105m3 B.4×105m3C.1×108m3 D.2×1010m38.(不定項(xiàng))[2024·嘉興模擬]如圖所示是氫原子的能級(jí)圖.已知可見光的波長(zhǎng)范圍為4.0×10-7m~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s,關(guān)于大量氫原子的能級(jí)躍遷,下列說法正確的是()A.氫原子處在n=4能級(jí),會(huì)輻射可見光B.氫原子從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí),輻射的光具有顯著的熱效應(yīng)C.氫原子從n=4能級(jí)向n=2能級(jí)和n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的兩種光,在同一介質(zhì)中傳播時(shí)前者速度小于后者D.氫原子從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷,輻射的光子的最大動(dòng)量是5.44×10-27kg·m/s9.[2024·紹興模擬]原子核的平均結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系圖像如圖所示.下列說法正確的是 ()A.3689Kr核比56144B.24He核的結(jié)合能約為14C.三個(gè)中子和三個(gè)質(zhì)子結(jié)合成36LiD.在核反應(yīng)92235U+01n→3689Kr+5610.[2024·溫州模擬]在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,靜止的钚的放射性同位素94239Pu衰變?yōu)殁櫤?2235U,并放出α粒子.已知94239Pu、92235U和α粒子的質(zhì)量分別為mPu、mU和mα,衰變放出的光子的動(dòng)量和能量均忽略不計(jì),α粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)相垂直,則A.α粒子的動(dòng)能為(mPu-mU-mα)c2B.α粒子的動(dòng)量為2C.92235U與α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比約為4∶D.92235U與α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期之比約為1.3∶11.[2024·寧波模擬]2024年2月19日中國(guó)科學(xué)家成功合成兩種新的核素:鋨160(76160Os)和鎢156(74156W).鋨160發(fā)生α衰變發(fā)射出的高能粒子能使空氣電離,鎢156發(fā)生β+衰變(正電子

10e)生成鉭156(73A.不同溫度下,鋨160的半衰期不同B.能使空氣電離的高能粒子主要是γ射線C.鎢156發(fā)生β+衰變產(chǎn)生的新核與鎢156是一對(duì)同位素D.鋨160發(fā)生α衰變產(chǎn)生的鎢156的比結(jié)合能大于鋨160的比結(jié)合能12.(不定項(xiàng))[2024·麗水模擬]核污水中的84210Po具有放射性,其發(fā)生衰變時(shí)的核反應(yīng)方程為84210Po→82206Pb+X,該核反應(yīng)過程中放出的能量為Q.設(shè)84210Po的結(jié)合能為E1,82206Pb的結(jié)合能為E2,X的結(jié)合能為E3,已知光在真空中的傳播速度為A.82206Pb的比結(jié)合能大于84210B.該核反應(yīng)過程中放出的能量Q=206E2+4E3-210E1C.該核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損可以表示為m=Qc2D.衰變過程中放出的光子是由新原子核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷產(chǎn)生的參考答案與詳細(xì)解析1.D[解析]α粒子散射實(shí)驗(yàn)中絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn),可以推測(cè)使粒子受到斥力的核體積極小,所以帶正電的物質(zhì)只占整個(gè)原子的很小空間,并不是均勻分布的,故A錯(cuò)誤;氫原子發(fā)射的光子能量值是不連續(xù)的,只能是一些特殊頻率的譜線,故不是連續(xù)譜,故B錯(cuò)誤;當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞后,這些光子的能量減小,波長(zhǎng)變大,故C錯(cuò)誤;鎘棒能夠吸收中子,在反應(yīng)堆中的作用是控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度,故D正確.2.B[解析]圖甲中氫原子的電子云示意圖體現(xiàn)出玻爾能級(jí)理論中的電子運(yùn)動(dòng)軌道是概率問題,故A錯(cuò)誤;結(jié)合能等于比結(jié)合能乘核子數(shù),根據(jù)圖乙中原子核的比結(jié)合能示意圖,56114Ba核和

3689Kr核的比結(jié)合能均大于

92235U核,且中子的結(jié)合能為0,所以二者結(jié)合能之和一定大于

92235U核的結(jié)合能,故B正確;太陽(yáng)內(nèi)部每時(shí)每刻發(fā)生的是核聚變,而圖丙中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核裂變,故C錯(cuò)誤;半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少量原子核不適用,10000個(gè)氡核經(jīng)過7.63.D[解析]鈾核自發(fā)地進(jìn)行α衰變和β衰變,分別放射出氦核和電子,氦核和電子再形成氦原子,因?yàn)楹夥肿邮菃卧臃肿?所以大量的氦原子就形成了氦氣,涉及的反應(yīng)方程式為92238U→90234Th+24.AD[解析]根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W,知該圖線的斜率表示普朗克常量,得普朗克常量為h=0.5×1.6×10-19(5.5-4.3)×1014J·s≈6.67×10-34J·s,故A正確;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W=hν-hν0,可知Ekm-ν圖像的橫軸的截距大小等于截止頻率,由圖知該金屬的截止頻率為ν0=4.3×1014Hz,逸出功為W=hν0=6.67×10-34×4.3×1014J≈2.868×10-19J≈1.79eV,故B、C錯(cuò)誤;n=4能級(jí)的氫原子躍遷到n=2能級(jí)時(shí)所輻射的光子能量為ΔE=E4-E2=2.55eV>W,故所輻射的光照射該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)5.AC[解析]根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0和動(dòng)能定理Uce=Ek,聯(lián)立可得Uce=hν-W,根據(jù)圖乙中遏止電壓的值可知νa<νb<νc,而光子動(dòng)量和能量之間的關(guān)系為p=?νc,因此這三種光的光子動(dòng)量pa<pb<pc,A正確;由圖乙可知,c光的遏止電壓最大,根據(jù)動(dòng)能定理可知,c光使其逸出的光電子的最大初動(dòng)能最大,但c光使其逸出的光電子的初動(dòng)能不一定都最大,B錯(cuò)誤;根據(jù)ν=cλ,可知λa>λb>λc,根據(jù)雙縫干涉相鄰亮(暗)紋間距公式Δx=Ldλ可知,通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距最大,C正確;這三種光若是原子從能級(jí)n=3躍遷到較低能級(jí)時(shí)發(fā)出的光,利用光電效應(yīng)方程可知hcλc=hcλb+hcλa,6.B[解析]根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,X的質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)為0,故X為中子

01n,故A錯(cuò)誤;在鋰元素形成的過程中,發(fā)生核聚變反應(yīng),核聚變需要很高溫度才能進(jìn)行,可知宇宙的溫度一定很高,故B正確;24He和13H聚合時(shí)兩者間距離的數(shù)量級(jí)為10-15m,故C錯(cuò)誤;該反應(yīng)釋放的核能為ΔE=m1+m7.A[解析]因1立方米的水經(jīng)過8天,即4個(gè)半衰期后測(cè)得水樣每分鐘衰變20次,可知8天前1立方米的水每分鐘衰變次數(shù)為n=20124=320次,則水庫(kù)中水的體積V=3.2×107320m3=1×1058.AB[解析]可見光的波長(zhǎng)范圍為4.0×10-7m~7.6×10-7m,根據(jù)hν=hcλ,可得可見光的光子能量范圍為1.6eV~3.1eV,氫原子從n=4能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷,輻射的光子能量為3.4eV-0.85eV=2.55eV,屬于可見光,故A正確;氫原子從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí),輻射的光子能量小于1.51eV,屬于紅外線,具有顯著的熱效應(yīng),故B正確;氫原子從n=4能級(jí)向n=2能級(jí)和n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的兩種光,前者頻率更低,在同一介質(zhì)中傳播時(shí)前者速度大于后者,故C錯(cuò)誤;氫原子從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷,光子動(dòng)量最大時(shí)能量最大,有E4-E1=hν=pc,得輻射的光子的最大動(dòng)量p=E4-E1c=13.6?0.85×1.6×10-19J3×1089.A[解析]平均結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定,由圖像可知,3689Kr核比56144Ba核的平均結(jié)合能大,所以3689Kr核比56144Ba核更穩(wěn)定,故A正確;由圖像可知,24He核的平均結(jié)合能為7MeV,根據(jù)平均結(jié)合能的定義可知,24He核的結(jié)合能為4×7eV=28eV,故B錯(cuò)誤;核子結(jié)合成原子核時(shí),發(fā)生質(zhì)量虧損,釋放核能,故三個(gè)中子和三個(gè)質(zhì)子結(jié)合成

36Li核時(shí)釋放能量,故C錯(cuò)誤;重核裂變時(shí),10.D[解析]

92235U與α粒子的動(dòng)能之和等于衰變釋放的核能(mPu-mU-mα)c2,衰變前后動(dòng)量守恒,則92235U與α粒子的動(dòng)量大小相等,方向相反,由Ek=p22m可知,兩者的動(dòng)能與質(zhì)量成反比,所以α粒子的動(dòng)能為Ekα=mUmU+mα·(mPu-mU-mα)c2,故A錯(cuò)誤;α粒子的動(dòng)量為p=2mαEkα=2mUmα(mPu-mU-mα)c2mα+mU,故B錯(cuò)誤;92235U與α粒子的動(dòng)量大小相等,電荷量之比為46∶1,根據(jù)qvB=mv2r得r=mvqB=11.D[解析]半衰期與溫度無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;能使空氣電離的高能粒子主要是α射線,故B錯(cuò)誤;由題意可知核反應(yīng)方程為

74156W→73156Ta→+10e,由于鎢156發(fā)生β+衰變產(chǎn)生的新核與鎢156質(zhì)子數(shù)不同,故二者不是同位素,故C錯(cuò)誤;比