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