高三物理（第02期）好題速遞分項(xiàng)解析匯編 專題17 原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性（選修3-5）（含解析）

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專題17 原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性 一、選擇題 1.【貴州省遵義航天高級(jí)中學(xué)2017屆高三第一次模擬考試?yán)砜凭C合】下列說(shuō)法正確的是 。（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分） A．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B．原子光譜是分離的，說(shuō)明原子內(nèi)部存在能級(jí) C．某些原子核能夠放射出β粒子，說(shuō)明原子核內(nèi)有β粒子 D．某種元素的半衰期為5天，則經(jīng)過10天該元素全部衰變完畢 E．目前已建成的核電站的能量來(lái)自于重核裂變 【答案】ABE 【解析】 考點(diǎn)：α粒子散射實(shí)驗(yàn)，波爾理論，衰變的本質(zhì)，半衰期，裂變和聚變 2.【廣東仲元中學(xué)2017屆高三9月月考理綜】下列說(shuō)法中正確的是 （填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)一個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分．每選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分） A．β射線的本質(zhì)是電子流，所以β衰變說(shuō)明原子核是由質(zhì)子、中子、電子組成 B．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素 C．核反應(yīng)中釋放的能量可由計(jì)算，有些化學(xué)反應(yīng)也釋放能量，這兩種情況產(chǎn)生的能量的本質(zhì)是一樣的 D．某種色光照射金屬發(fā)生光電效應(yīng)，若增大光照強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加 E．玻爾認(rèn)為原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的 【答案】BDE 【解析】 試題分析：β射線是電子流，β衰變的本質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，故A錯(cuò)誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素，并因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，故B正確；因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)的最小粒子是原子，釋放的能量是化學(xué)能，而核反應(yīng)的最小粒子是原子核，釋放的能量是核能，二者的反應(yīng)原理不同，故C錯(cuò)誤；增大光照強(qiáng)度，光子數(shù)增多，激發(fā)的光電子數(shù)增多，故D正確；波爾理論認(rèn)為原子的核外電子軌道是量子化的，原子的能量是量子化的，故E正確。 考點(diǎn)：衰變的本質(zhì)，核能，光電效應(yīng)的規(guī)律，波爾理論，物理學(xué)史 3.【湖北省孝感高級(jí)中學(xué)2017屆高三9月調(diào)考】下列說(shuō)法正確的是 A．太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反應(yīng) B．分別用Ｘ射線和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng)，則用Ｘ射線照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能較大 C．用升溫、加壓或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方法不能改變放射性元素的半衰期 D．以mD、mp、mn分別表示氘核、質(zhì)子、中子的質(zhì)量，則mD=mp+mn E．天然發(fā)射現(xiàn)象中的射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的 【答案】BCE 【解析】 考點(diǎn)：原子核衰變及半衰期、衰變速度、天然放射現(xiàn)象 【名師點(diǎn)睛】本題考查了衰變、核反應(yīng)、半衰期、質(zhì)量虧損、天然放射現(xiàn)象等基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，關(guān)鍵要熟悉教材，牢記這些基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)。 4.【河南省洛陽(yáng)市第一高級(jí)中學(xué)2017屆高三上學(xué)期第一次月考】）用頻率為v0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為的三條譜線，且，則 。（填入正確選項(xiàng)前的字母）B A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 解得，所以B正確，再根據(jù)氫原子理論可知，入射光頻率v0=v3，故ACD錯(cuò)誤。 考點(diǎn)：考查了氫原子躍遷 【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵是明確發(fā)光的含義是氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，根據(jù)能級(jí)圖，有三條光譜線說(shuō)明原子最高能級(jí)在n=3能級(jí)，再根據(jù)氫原子理論可知，入射光的頻率應(yīng)等于n=3能級(jí)時(shí)的頻率，然后再根據(jù)躍遷公式即可求解． 5.【河南省洛陽(yáng)市第一高級(jí)中學(xué)2017屆高三上學(xué)期第一次月考】）在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用。下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是 A．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得了基本電荷的數(shù)值 B．貝克勒爾通過對(duì)天然放射性現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核 C．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙（P0）和鐳（Ra）兩種新元素 D．盧瑟福通過а粒子散射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了在原子核內(nèi)存在質(zhì)子 E．湯姆孫通過陰極射線在電場(chǎng)和在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成，并測(cè)出了該粒子的比荷 【答案】ACE 【解析】 試題分析：密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得了基本電荷的數(shù)值，故A正確；貝克勒爾通過對(duì)天然放射性現(xiàn)象的研究，證明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子中存在原子核，故B錯(cuò)誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙（P0）和鐳（）兩種新元素，故C正確；盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了原子是由原子核和核外電子組成的，而不能說(shuō)明原子核內(nèi)存在質(zhì)子，故D錯(cuò)誤；湯姆孫通過陰極射線在電場(chǎng)和在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成，并測(cè)出該粒子的比荷，故E正確． 考點(diǎn)：考查了物理學(xué)史 【名師點(diǎn)睛】本題是物理學(xué)史問題，根據(jù)密立根、貝克勒爾、居里夫婦、盧瑟福、湯姆孫等人對(duì)物理學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)進(jìn)行解答 6.【福建省三明市2016屆普通高中畢業(yè)班5月質(zhì)量檢查理科綜合】）下列說(shuō)法正確的是。（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分） A.經(jīng)典電磁理論無(wú)法解釋氫原子的分立線狀光譜 B聚變又叫熱核反應(yīng)，太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆。 C.根據(jù)玻爾理論，氫原子在輻射光子的同時(shí)，軌道也在連續(xù)地減小 D.某放射性原子核經(jīng)過2次α衰變和一次衰變，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少3個(gè) E.用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核，可以使氘核分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子 【答案】ABD 【解析】 考點(diǎn)：原子核衰變及半衰期、衰變速度；玻爾模型和氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu) 【名師點(diǎn)睛】該題考查多個(gè)原子物理學(xué)的基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，明確β衰變的實(shí)質(zhì)，知道原子的能量是量子化的，軌道半徑也是量子化的是解答該題的關(guān)鍵．這一類的知識(shí)要多加積累． 7.【寧夏銀川一中2017屆高三上學(xué)期第一次月考理科綜合】）下列說(shuō)法正確的是( )（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分） A．人類關(guān)于原子核內(nèi)部的信息，最早來(lái)自天然放射現(xiàn)象 B．在α、β、γ三種射線中射線電離作用最強(qiáng) C．放射性元素的半衰期會(huì)隨著溫度的升高而縮短 D．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加 E．在α粒子穿過金箔發(fā)生大角度散射的過程中，α粒子一直受到金原子核的斥力作用 【答案】ADE 【解析】 試題分析：天然放射現(xiàn)象源自原子核內(nèi)部的變化，人類最初對(duì)原子核的認(rèn)識(shí)就是來(lái)源于對(duì)天然放射現(xiàn)象研究，故A正確；α、β、γ三種射線中α射線的電離本領(lǐng)最強(qiáng)，γ射線穿透本領(lǐng)最強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；原子核衰變的半衰期是由原子核內(nèi)部因素決定的，與外界環(huán)境無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；中等質(zhì)量原子核的核子的平均質(zhì)量（原子核的質(zhì)量除以核子的個(gè)數(shù)）小，輕核、重核核子的平均質(zhì)量大，當(dāng)重核裂變成中等質(zhì)量的核、輕核結(jié)合成中等質(zhì)量的核，都有質(zhì)量虧損。質(zhì)量虧損越多，原子核的結(jié)合能大，平均每個(gè)核子質(zhì)量虧損（比結(jié)合能）越大，在原子核中鐵的比結(jié)合能最大，所以中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能，比結(jié)合能都比輕核大，故D正確；α粒子是氦核，原子核帶正電，同種電荷相互排斥，故D正確。 考點(diǎn)：天然放射現(xiàn)象，半衰期，結(jié)合能與比結(jié)合能 8.【江蘇省揚(yáng)州市2015-2016學(xué)年度高三第四次模擬測(cè)試】已知質(zhì)子的質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，碳核()的質(zhì)量為m3，則碳核()的比結(jié)合能為 ，碳-14是碳的一種具有放射性的同位素，研究發(fā)現(xiàn)外來(lái)的宇宙射線與大氣作用產(chǎn)生宇宙射線中子，宇宙射線中子和大氣中氮核（）起核反應(yīng)產(chǎn)生碳-14，請(qǐng)寫出核反應(yīng)方程 ． 【答案】， 【解析】 考點(diǎn)：考查了核反應(yīng)方程，愛因斯坦質(zhì)能方程 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是掌握愛因斯坦質(zhì)能方程以及比結(jié)合能的計(jì)算公式，知道核反應(yīng)過程中，電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒． 9.【福建省泉州市2016屆高三第二次（5月）質(zhì)量檢查】(6分)如圖，R為真空室內(nèi)一放射源，LL′ 為一張薄紙板，MN為熒光屏，放射源正對(duì)熒光屏的中心O點(diǎn)射出α、β、γ三種射線。若在虛線框內(nèi)加上垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，熒光屏上只觀察到O、P兩個(gè)亮點(diǎn)，則打在O點(diǎn)的是 射線，虛線框內(nèi)磁場(chǎng)的方向 (選填“向里”或“向外”)。 【答案】γ，向里 【解析】 試題分析：γ射線不帶電，且穿透能力最強(qiáng)，故γ射線將沿直線打到O點(diǎn)；α射線穿透本領(lǐng)最弱，不能穿過紙板，故打到P點(diǎn)的是β射線，因帶負(fù)電，由左手定則可知虛線框內(nèi)磁場(chǎng)的方向向里。 考點(diǎn)：三種射線；左手定則 【名師點(diǎn)睛】此題主要考查α、β、γ三種射線的特點(diǎn)，要知道γ射線的電離本領(lǐng)最弱，而穿透本領(lǐng)最強(qiáng)；α射線是帶正電的氦核，電離本領(lǐng)最強(qiáng)，穿透本領(lǐng)最弱；β射線是電子流. 10.【江蘇省揚(yáng)州市2015-2016學(xué)年度高三第四次模擬測(cè)試】下列說(shuō)法中正確的是 A．一定強(qiáng)度的入射光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 B．各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量（頻率）不同，因此利用不同的氣體可以制成五顏六色的霓虹燈 C．德布羅意在愛因斯坦光子說(shuō)的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認(rèn)為只有高速運(yùn)動(dòng)的粒子才具有波粒二象性 D．核力將核子束縛在核內(nèi)，說(shuō)明核力一定是吸引力 【答案】B 【解析】 考點(diǎn)：考查光電效應(yīng)、玻爾理論 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程知，光子頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能越大，光強(qiáng)度會(huì)影響單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目；根據(jù)玻爾理論，各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的頻率不同；核力與萬(wàn)有引力性質(zhì)不同．核力只存在于相鄰的核子之間．核力是短程力，與相鄰核子間存在，從而即可求解 11.【湖北省恩施市第一中學(xué)2017屆高三上學(xué)期開學(xué)考試】用如圖所示的裝置演示光電效應(yīng)現(xiàn)象．當(dāng)用某種頻率的光照射到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為．若改用更高頻率的光照射，此時(shí)（ ） A．將電池正的極性反轉(zhuǎn)，則光電管中沒有光電子產(chǎn)生 B．將電鍵S斷開，則有電流流過電流表G C．將變阻器的觸點(diǎn)向移動(dòng)，光電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的速度可能變小 D．只要電源的電動(dòng)勢(shì)足夠大，將變阻器的觸點(diǎn)向端移動(dòng)，電流表G的讀數(shù)必將變大 【答案】BC 【解析】 考點(diǎn)：光電管 12.【湖北省恩施市第一中學(xué)2017屆高三上學(xué)期開學(xué)考試】某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為;,方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表，下列判斷正確的是（ ） A．X是，Q2＞Q1 B．X是，Q2＞Q1 C．X是，Q2＜Q1 D．X是，Q2＜Q1 【答案】B 【解析】 試題分析：根據(jù)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷出X是那種原子核，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知質(zhì)量虧損大的釋放能量大．中質(zhì)量虧損為：△m1=1.0078+12.0000﹣13.0057=0.0021（u）， 根據(jù)根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知：中X的電荷數(shù)為2、質(zhì)量數(shù)為4，故X為α粒子即，質(zhì)量虧損為：△m2=1.0078+15.0001﹣12.0000﹣4.0026=0.0053（u）．根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知：Q1=△m1c2，Q2=△m2c2，則Q1＜Q2，故B正確，ACD錯(cuò)誤；故選B. 考點(diǎn)：核反應(yīng)方程；核能 13.【江西省宜川市宜春中學(xué)、樟樹中學(xué)、高安中學(xué)等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（3分）下列說(shuō)法正確的是 A．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在任何條件下都能發(fā)生 B．放射性元素的半衰期隨環(huán)境溫度的升高而縮短 C．中等核的比結(jié)合能最小，因此這些核是最穩(wěn)定的 D．根據(jù)E=mc2可知，物體所具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著簡(jiǎn)單的正比關(guān)系 【答案】D 【解析】 考點(diǎn)：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；半衰期；比結(jié)合能；愛因斯坦的質(zhì)能方程 14.【江蘇省溧水高級(jí)中學(xué)2017屆高三暑期考試物理試題】下列說(shuō)法正確的是 A．光電效應(yīng)是原子核吸收光子向外釋放電子的現(xiàn)象 B．天然放射性現(xiàn)象說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) C．一個(gè)氘核的質(zhì)量小于一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子的質(zhì)量和 D．已知鈷60的半衰期為5.27年，則任一個(gè)鈷60原子核都將在5.27年內(nèi)發(fā)生衰變 【答案】BC 【解析】 試題分析：光電效應(yīng)是原子核外電子得到能量，而跑到原子的外部，向外釋放電子的現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；天然放射性現(xiàn)象說(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B正確；一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，向外輻射能量，有質(zhì)量虧損，知一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子的質(zhì)量大于一個(gè)氘核的質(zhì)量，故C正確；半衰期是大量原子衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子是不適應(yīng)的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選BC. 考點(diǎn)：光電效應(yīng)；質(zhì)量虧損；半衰期 15.【北京市昌平區(qū)2016屆高三第二次（5月）統(tǒng)一練習(xí)理科綜合】釷核（）具有放射性，它能放出一個(gè)新的粒子而變?yōu)殓h核（），同時(shí)伴隨有γ射線產(chǎn)生，其方程為。則x粒子為 A．質(zhì)子　　　　　　B．中子　　　　　C．α粒子　　　　D．β粒子 【答案】D 【解析】 考點(diǎn)：核反應(yīng)方程 二、非選擇題 1.【江蘇省溧水高級(jí)中學(xué)2017屆高三暑期考試物理試題】如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，n為量子數(shù)．若氫原子由n=3躍遷到n=2的過程釋放出的光子恰好能使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則一群處于n=4的氫原子在向基態(tài)躍遷時(shí)，產(chǎn)生的光子中有 種頻率的光子能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，其中光電子的最大初動(dòng)能Ekm= eV． n ∞ 2 3 4 1 E/eV -3.4 -1.51 -0.85 0 -13.6 【答案】5；10.86 【解析】 試題分析：因?yàn)闅湓佑蒼=3躍遷到n=2的過程釋放出的光子恰好能使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，即逸出功W0=E3-E2=3.4-1.51eV=1.89eV． 從n=4躍遷到n=1、2，從n=3躍遷到n=1、2，從n=2躍遷到n=1輻射的光子能量大于等于逸出功，則有5種頻率的光子能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)． 從n=4躍遷到n=1輻射的光子能量最大，為12.75eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程得，光電子的最大初動(dòng)能Ekm=hv-W0=12.75-1.89eV=10.86eV 考點(diǎn)：波爾理論；光電效應(yīng) 2.【江西省宜川市宜春中學(xué)、樟樹中學(xué)、高安中學(xué)等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（4分）如圖為氫原子的能級(jí)圖，大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出多個(gè)能量不同的光子，其中頻率最大的光子能量為 eV，若用此光照射到逸出功為2.75 eV的光電管上，則加在該光電管上的遏止電壓為 V。 E/eV 0 -0.54 -0.85 -13.6 1 2 3 4 5 ∞ n -3.40 -1.51 【答案】12.75eV ；10V 【解析】 考點(diǎn)：玻爾理論 3.【江西省宜川市宜春中學(xué)、樟樹中學(xué)、高安中學(xué)等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（8分）太陽(yáng)和許多恒星發(fā)光是內(nèi)部核聚變的結(jié)果，核反應(yīng)方程是太陽(yáng)內(nèi)部的許多核反應(yīng)中的一種，其中為正電子，ve為中微子 ① 確定核反應(yīng)方程中a、b的值； ②在質(zhì)子與質(zhì)子達(dá)到核力作用范圍完成核聚變前必須要克服強(qiáng)大的庫(kù)侖斥力。設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電子質(zhì)量相對(duì)很小可忽略，中微子質(zhì)量為零，克服庫(kù)侖力做功為W。若一個(gè)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子與一個(gè)速度為零的質(zhì)子發(fā)生上述反應(yīng)，運(yùn)動(dòng)質(zhì)子速度至少多大？ 【答案】①a=1,b=2 ；② 【解析】 試題分析：①根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒可知a=1,b=2 ②由動(dòng)量守恒定律可知：mv0=2mv 由能量關(guān)系可知：； 解得 考點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律；能量守恒定律。