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2019年高考物理 真題和模擬題分項匯編 專題14 原子結構、原子核和波粒二象性(含解析)

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2019年高考物理 真題和模擬題分項匯編 專題14 原子結構、原子核和波粒二象性(含解析)

專題14 原子結構、原子核和波粒二象性 1.(2019·新課標全國Ⅰ卷)氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n=1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子,最少應給氫原子提供的能量為 A.12.09 eV B.10.20 eV C.1.89 eV D.1.5l eV 【答案】A 【解析】由題意可知,基態(tài)(n=1)氫原子被激發(fā)后,至少被激發(fā)到n=3能級后,躍遷才可能產(chǎn)生能量在1.63eV~3.10eV的可見光。故。故本題選A。 2.(2019·新課標全國Ⅱ卷)太陽內(nèi)部核反應的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán),循環(huán)的結果可表示為,已知和的質(zhì)量分別為和,1u=931MeV/c2,c為光速。在4個轉變成1個的過程中,釋放的能量約為 A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV 【答案】C 【解析】由知,=,忽略電子質(zhì)量,則:,故C選項符合題意; 3.(2019·天津卷)如圖為、、三種光在同一光電效應裝置中測得的光電流和電壓的關系。由、、組成的復色光通過三棱鏡時,下述光路圖中正確的是 【答案】C 【解析】由光電效應的方程,動能定理,兩式聯(lián)立可得,故截止電壓越大說明光的頻率越大,則有三種光的頻率,則可知三種光的折射率的關系為,因此光穿過三棱鏡時b光偏折最大,c光次之,a光最小,故選C,ABD錯誤。 4.(2019·天津卷)我國核聚變反應研究大科學裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破,等離子體中心電子溫度首次達到1億度,為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術基礎。下列關于聚變的說法正確的是 A.核聚變比核裂變更為安全、清潔 B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變 C.兩個輕核結合成質(zhì)量較大的核,總質(zhì)量較聚變前增加 D.兩個輕核結合成質(zhì)量較大的核,核子的比結合能增加 【答案】AD 【解析】核聚變的最終產(chǎn)物時氦氣無污染,而核裂變會產(chǎn)生固體核廢料,因此核聚變更加清潔和安全,A正確;發(fā)生核聚變需要在高溫高壓下進行,大核不能發(fā)生核聚變,故B錯誤;核聚變反應會放出大量的能量,根據(jù)質(zhì)能關系可知反應會發(fā)生質(zhì)量虧損,故C錯誤;因聚變反應放出能量,因此反應前的比結合能小于反應后的比結合能,故D正確。 5.(2019·江蘇卷)100年前,盧瑟福用α粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子.后來,人們用α粒子轟擊核也打出了質(zhì)子:;該反應中的X是 (選填“電子”“正電子”或“中子”).此后,對原子核反應的持續(xù)研究為核能利用提供了可能.目前人類獲得核能的主要方式是 (選填“核衰變”“核裂變”或“核聚變”)。 【答案】中子 核裂變 【解析】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得:X應為:即為中子,由于衰變是自發(fā)的,且周期與外界因素無關,核聚變目前還無法控制,所以目前獲得核能的主要方式是核裂變; 6.(2019·江蘇卷)在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術中,所用激光的波長λ=6.4×107 m,每個激光脈沖的能量E=1.5×10-2 J.求每個脈沖中的光子數(shù)目.(已知普朗克常量h=6.63×l0-34 J·s,光速c=3×108 m/s.計算結果保留一位有效數(shù)字) 【答案】光子能量,光子數(shù)目n=,代入數(shù)據(jù)得n=5×1016 【解析】每個光子的能量為 ,每個激光脈沖的能量為E,所以每個脈沖中的光子個數(shù)為: ,聯(lián)立且代入數(shù)據(jù)解得:。 7.(2019·浙江選考)處于較高能級的氫原子向較低能級躍遷時,能輻射出a、b兩種可見光,a光照射某金屬表面時有光電子逸出,b光照射該金屬表面時沒有光電子逸出,則 A.以相同的入射角射向一平行玻璃磚,a光的側移量小于b光的 B.垂直入射到同一單縫衍射裝置,a光的衍射中央亮條紋寬度小于b光的 C.a(chǎn)光和b光的頻率之比可能是20/27 D.a(chǎn)光子的動量大于b光子的 【答案】BD 【解析】根據(jù)題意可知a光頻率低于b光頻率,玻璃磚對a光的折射率大于對b光的折射率,b光的折射率較小,以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后,b光的折射角較大,所以b光側移量小,即a光的側移量大于b光的,A錯誤;頻率越大,波長越小,通過同一單縫衍射裝置時,中央亮條紋寬度越小,B正確;a光的頻率大,故頻率之比不可能為,C錯誤;頻率越大,波長越小,即,根據(jù)可知,D正確。 【點睛】本題關鍵是知道光的頻率越大,則其波長越小,同一光學器件對其的折射率越大,通過同一單縫衍射裝置時中央亮條紋寬度越小. 8.(2019·浙江選考)一個鈹原子核()俘獲一個核外電子(通常是最靠近原子核的K殼層的電子)后發(fā)生衰變,生成一個鋰核( ),并放出一個不帶電的質(zhì)量接近零的中微子νe,人們把這種衰變稱為“K俘獲”。靜止的鈹核發(fā)生零“K俘獲”,其核反應方程為已知鈹原子的質(zhì)量為MBe=7.016929u,鋰原子的質(zhì)量為MLi=7.016004u,1u相當于9.31×102MeV。下列說法正確的是 A.中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零 B.鋰核()獲得的動能約為0.86MeV C.中微子與鋰核()的動量之和等于反應前電子的動量 D.中微子與鋰核()的能量之和等于反應前電子的能量 【答案】AC 【解析】反應方程為,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零,A正確;根據(jù)質(zhì)能方程,質(zhì)量減少,為釋放的核能,不是鋰核獲得的動能,B錯誤;衰變過程中內(nèi)力遠大于外力,故反應前后動量守恒,故中微子與鋰核()的動量之和等于反應前電子的動量,C正確;由于反應過程中存在質(zhì)量虧損,所以中微子與鋰核()的能量之和小于反應前電子的能量,D錯誤。 9.(2019·湖南省懷化市高三統(tǒng)一模擬)下列說法正確的是 A.β衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的一個中子轉化成一個質(zhì)子,同時釋放出一個電子 B.實驗表明,只要照射光的強度足夠大,就一定能發(fā)生光電效應 C.釷的半衰期為24天,1 g釷經(jīng)過120天后還剩0.2 g D.根據(jù)玻爾的原子理論,氫原子從n=5的激發(fā)態(tài)躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)時,核外電子動能減小 【答案】A 【解析】A、β衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)的一個中子轉化成一個質(zhì)子,同時釋放出一個電子,故A正確;B、根據(jù)光電效應方程可知,發(fā)生光電效應的條件與光的頻率有關,與光的強度無關,故B錯誤;C、釷的半衰期為24天,1 g釷經(jīng)過120天后,發(fā)生5次衰變,根據(jù)m=m0()5g=0.03125 g,故C錯誤;D、據(jù)玻爾的原子理論,氫原子從n=5的激發(fā)態(tài)躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)時,庫侖力提供向心力,向心力增加,速度變大,電子動能增加,故D錯誤。 10.(2019·東北三省四市高考二模)已知金屬鈣的逸出功為2.7 eV,氫原子的能級圖如圖所示,一群氫原子處于量子數(shù)n=4的能量狀態(tài),則 A.氫原子可能輻射3種頻率的光子 B.氫原子可能輻射5種頻率的光子 C.有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應 D.有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應 【答案】C 【解析】根據(jù)=6知,這群氫原子可能輻射6種頻率的光子,故A錯誤,B錯誤。n=4躍遷到n=3輻射的光子能量為0.66 eV,n=3躍遷到n=2輻射的光子能量為1.89 eV,n=4躍遷到n=2輻射的光子能量為2.55 eV,均小于逸出功,不能發(fā)生光電效應,其余3種光子能量均大于2.7 eV,所以這群氫原子輻射的光中有3種頻率的光子能使鈣發(fā)生光電效應。故C正確,D錯誤。 11.(2019·安徽省六安市第一中學、合肥八中、阜陽一中三校高三最后一卷)以下物理內(nèi)容描述不正確的是 A.愛因斯坦通過對光電效應實驗規(guī)律的分析揭示了光具有粒子性的一面 B.玻爾模型對一切原子的光譜現(xiàn)象都能準確解釋 C.放射性元素的半衰期與其以單質(zhì)還是化合物形式存在無關 D.原子核的比結合能大小可以反映其穩(wěn)定性特征 【答案】B 【解析】愛因斯坦通過對光電效應實驗規(guī)律的分析揭示了光具有粒子性的一面,選項A正確;玻爾模型只能解釋氫原子光譜,不能對一切原子的光譜現(xiàn)象準確解釋,選項B錯誤;放射性元素的半衰期與其以單質(zhì)還是化合物形式存在無關,選項C正確;原子核的比結合能大小可以反映其穩(wěn)定性特征,比結合能越大,原子核越穩(wěn)定,選項D正確;此題選擇不正確的選項,故選B。 12.(2019·江西省名校學年高三5月聯(lián)合考)電子是我們高中物理中常見的一種微觀粒子,下列有關電子說法正確的是 A.湯姆孫研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子,并準確測出了電子的電荷量 B.光電效應實驗中,逸出的光電子來源于金屬中自由電子 C.盧瑟福的原子核式結構模型認為核外電子的軌道半徑是量子化的 D.元素發(fā)生α衰變時,能夠產(chǎn)生電子,并伴隨著γ射線產(chǎn)生 【答案】B 【解析】A、湯姆孫研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子,但電子的電荷量是由密立根油滴實驗測出的,故選項A錯誤;B、根據(jù)光電效應現(xiàn)象的定義可知光電效應實驗中,逸出的光電子來源于金屬中自由電子,故選項B正確;C、玻爾理論認為電子軌道半徑是量子化的,盧瑟福的原子核式結構模型認為在原子的中心有一個很小的核,叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里,帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉,故選項C錯誤;D、元素發(fā)生β衰變時,能夠產(chǎn)生電子,并伴隨著γ射線產(chǎn)生,故選項D錯誤。 13.(2019·山西省太原市第五中學高三(5月)模擬)下列說法正確的是 A.β射線也可能是原子核外電子電離形成的電子流,它具有中等的穿透能力 B.按照電離能力來看,放射性元素放出的三種射線由弱到強的排列順序是α射線、β射線、γ射線 C.按照玻爾的氫原子理論,當電子從高能級向低能級躍遷時,氫原子系統(tǒng)的電勢能減少量可能大于電子動能的增加量 D.在微觀物理學中,不確定關系告訴我們不可能準確地知道單個粒子的運動情況,但是可以準確地知道大量粒子運動時的統(tǒng)計規(guī)律 【答案】D 【解析】β射線是原子核內(nèi)電子形成的電子流,它具有中等的穿透能力,故A錯誤;按照電離能力來看,放射性元素放出的三種射線由弱到強的排列順序是γ射線、β射線、α射線、故B錯誤;按照玻爾的氫原子理論,當電子從高能級向低能級躍遷時,要釋放出能量,所以電勢能的減小量大于動能的增加量,故C錯誤;根據(jù)不確定關系我們知道雖然不可能準確地知道單個粒子的運動情況,但是可以準確地知道大量粒子運動時的統(tǒng)計規(guī)律,故D正確;故選D。 14.(2019·湖南省長沙市雅禮中學高三下學期一模)下列說法正確的是 A.氫原子的核外電子從低能級躍遷到高能級時,吸收光子,電子的軌道半徑增大 B.是核裂変方程,當鈾塊體積大于臨界體積時,才能發(fā)生鏈式反應 C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與照射光的強度無關,與照射光的頻率成正比 D.α射線是高速運動的氦原子核,能夠穿透幾厘米厚的鉛板 【答案】A 【解析】根據(jù)波爾理論,氫原子的核外電子從低能級躍遷到高能級時,要吸收光子,電子的軌道半徑增大,選項A正確;B方程是衰變方程,B錯誤;根據(jù)光電效應方程,光電子的最大初動能為,不是與頻率成正比,C錯誤。α射線是高速運動的氦原子核,但是不能穿透鉛板,D錯誤。 15.(2019·北京市順義區(qū)2019屆高三第二次統(tǒng)練)下列說法正確的是 A.γ射線比α射線的貫穿本領強 B.外界環(huán)境溫度升高,原子核的半衰期變大 C.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的重核裂變反應 D.原子核發(fā)生一次β衰變,該原子外層就失去一個電子 【答案】A 【解析】γ射線比α射線的貫穿本領強,選項A正確;外界環(huán)境不影響原子核的半衰期,選項B錯誤;太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的輕核聚變反應,選項C錯誤;β衰變是原子核內(nèi)的中子轉化為質(zhì)子時放出的負電子,與原子的外層電子無關,選項D錯誤。 16.(2019·山東省濰坊市高三模擬)下列核反應中放出的粒子為中子的是 A.俘獲一個α粒子,產(chǎn)生并放出一個粒子 B.俘獲一個α粒子,產(chǎn)生并放出一個粒子 C.俘獲一個質(zhì)子,產(chǎn)生并放出一個粒子 D.俘獲一個質(zhì)子,產(chǎn)生并放出一個粒子 【答案】B 【解析】根據(jù)核反應方程:可得俘獲一個α粒子,產(chǎn)生并放出一個粒子是中子,故B正確;ACD錯誤,故選B。 8

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