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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1、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）太陽內部核反應的主要模式之一是質子—質子循環(huán)，循環(huán)的結果可表示為，

2、已知和的質量分別為和，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

3、，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．兩個輕核結合成質量較大的核，總質量較聚變前增加 D．兩個輕核結合成質量較大的核，核子的比結合能增加 【答案】AD 【解析】核聚變的最終產物時氦氣無污染，而核裂變會產生固體核廢料，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

4、能量，根據質能關系可知反應會發(fā)生質量虧損，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子．后來，人們用α粒子轟擊核也打出了質子：；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】由質量數和電荷數守恒得：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

5、方式是核裂變； 6．（2019·江蘇卷）在“焊接”視網膜的眼科手術中，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字） 【答案】光子能量，光子數目n=，代入數據得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為： ，聯(lián)立且代入數據解得：。 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

6、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光和b光的頻率之比可能是20/27 D．a光子的動量大于b光子的 【答案】BD 【解析】根據題意可知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

7、據可知，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?。? 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量為MBe=7.016929u，鋰原子的質量為MLi=7.016004u，1u相當于9.31×102MeV。下列說法正確的是 A．中微子的質量數和電荷數均為零 B．鋰核（）獲得的動能約為0.86M

8、eV 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，根據質量數和電荷數守恒可知中微子的質量數和電荷數均為零，A正確；根據質能方程，質量減少，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衰變的實質是原子核內的一個中子轉化成一個質子，同時釋放

9、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釷經過120天后還剩0.2 g D．根據玻爾的原子理論，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衰變的實質是原子核內的一個中子轉化成一個質子，同時釋放出一個電子，故A正確；B、根據光電效應方程可知，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釷經過120天后，發(fā)生5次衰變，根據m＝m0（）5g＝0.03125 g，故C錯誤；D、據玻爾的原子理論，氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)時

10、，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＝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

11、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

12、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，能夠產生電子，并伴隨著γ射線產生

13、 【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，能夠產生電子，并伴隨著γ射線產生，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

14、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

15、量，所以電勢能的減小量大于動能的增加量，故C錯誤；根據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】根據波爾理論，氫原子的核外電子從低能級躍遷到高

16、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部的輕核聚變反應，選項C錯誤；β衰變是原子核內的中子轉化為質子時放出的負電子，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，產生并放出一個粒子 B．俘獲一個α粒子，產生并放出一個粒子 C．俘獲一個質子，產生并放出一個粒子 D．俘獲一個質子，產生并放出一個粒子 【答案】B 【解析】根據核反應方程：可得俘獲一個α粒子，產生并放出一個粒子是中子，故B正確；ACD錯誤，故選B。 8