2004-2020北京高考物理試題分類匯編原子物理(解析版)

1、韓哥智急之窗-精品文檔十二、原子物理考試要求及考題分布內(nèi)容要求考題分布說明84、電子的發(fā)現(xiàn)，電子比荷的測(cè)定=2007年第14題85、粒子散射實(shí)驗(yàn)，原子的核式結(jié)構(gòu)=86、氫原子光譜，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)二2016年第13題，2020年第2題，2012年第13題，2004年第17題87、原子核的組成，核力，核反應(yīng)方程二2015年第14題,2011年第13題，2018年第13題，2009年第14題88、放射性，衰變，半衰期二2015年第17題89、原子核的結(jié)合能，質(zhì)量虧損，愛因斯坦質(zhì)能方程二2014年第14題，2008年第14題，2010年第15題，2005年第16題，2017年第23題90、核裂變反應(yīng)

2、，核聚變反應(yīng)=2006年第13題13. （2006年北京）目前核電站利用的核反應(yīng)是（）A. 裂變，核燃料為鈾B.聚變，核燃燒為鈾C(jī).裂變，核燃燒為笊D.聚變，核燃料為笊【答案】A【解析】目前核電站利用的核反應(yīng)是核裂變，而核裂變用的燃料是鈾，故選項(xiàng)A正確。而聚變反應(yīng) 的條件很嚴(yán)格，目前人類還沒有掌握和平利用聚變釋放的能量而做成的電站。13. （2016年北京）處于“=3能級(jí)的大量氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光的頻率有A. 1種 B. 2種 C. 3種 D. 4種【答案】C【解析】因?yàn)槭侨刻幱诖?能級(jí)的氫原子，所以根據(jù)C；可得輻射光的頻率可能有3種，故C正確。也可以用畫圖的方法解決，如圖所示先是

3、w=3向w=2躍遷，或者w=3向W=I躍遷，還有n=2向W=I 躍遷等，共3種。A3613. （2012年北京）一個(gè)氫原子從“=3能級(jí)躍遷到“=2能級(jí)，該氫原子A. 放岀光子，能量增加B.放出光子,能疑減少C.吸收光子，能量增加D.吸收光子，能量減少【答案】B【解析】一個(gè)氫原子從“=3能級(jí)躍遷到”=2能級(jí)，即從髙能級(jí)向低能級(jí)躍遷，故需要放釋放能量，放 出光子，能量減少，選項(xiàng)B正確。2. （2020年北京）氫原子能級(jí)示意如圖。現(xiàn)有大量氫原子處于n = 3能級(jí)上，下列說法正確的是（）nEZeV5 0544 -0.853 -1.512 -3.4A. 這些原子躍遷過程中最多可輻射岀2種頻率的光子B.

4、從/2 = 3能級(jí)躍遷到” =1能級(jí)比躍遷到n = 2能級(jí)輻射的光子頻率低C從n = 3能級(jí)躍遷到 =4能級(jí)需吸收0.66eV的能呈：Dr = 3能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量【答案】C【解析】大量氫原子處于n = 3能級(jí)躍遷到n = ；可輻射出C： =3種不同頻率的光子，故A錯(cuò)決：根據(jù)能級(jí)圖可知從/2 = 3能級(jí)躍遷到H = I能級(jí)輻射的光子能量為v1=13.6eV-L51eV :從n = 3能 級(jí)獲遷到n = 2能級(jí)輻射的光子能量為=3.4eV -1.51eV :比較可知從n = 3能級(jí)躍遷到t = l能級(jí)比 躍遷到n = 2能級(jí)輻射的光子頻率高，故B錯(cuò)決：根據(jù)能級(jí)圖可知從

5、n = 3能級(jí)躍遷到n = 4能級(jí)，需要吸收的能雖為E= 1.5IeV-0.85eV=0.66eV. 故C正確：根據(jù)能級(jí)圖可知?dú)湓犹幱?2 = 3能級(jí)的能雖為-1.51eV,故要使英電離至少需要吸收1.5IeV的能量, 故D錯(cuò)誤。13. （2018年北京）在核反應(yīng)方程；He+N J；O+X中,X表示的是A質(zhì)子B.中子C.電子D粒子【答案】A韓哥智急之窗精品文檔1韓哥智急之窗-精品文檔【解析】由核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)與孩電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)是1,核電荷數(shù)也是1,故它是質(zhì) 子，選項(xiàng)A正確，BCD錯(cuò)誤。13. （2011年北京）表示放射性元素碘131 （S3131Z） P衰變的方程是（）A. 5

6、3b,/ 5i,27 Sb+； HeB. 53,3,Z 54,31 Xe+JeC 53"'T53Bo/+o°D. 53E'°Te+,H【答案】B【解析】卩衰變是有電子產(chǎn)生的，在這四個(gè)核反應(yīng)方程中，只有選項(xiàng)B是有電子放出的，故選項(xiàng)B符 合題意。14. （2007年北京）下列說法正確的是（）A.太陽(yáng)輻射的能量主要來自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反應(yīng)湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C. 一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵摉c光的波長(zhǎng)太短D. 按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小， 原子總能量增加【答案】D

7、【解析】太陽(yáng)輻射的能量主要來自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，不是核裂變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤：湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，表明原子是可分的，盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)才說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)2錯(cuò) 誤：一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾哪芰啃?，而根?jù)愛因斯坦的光子說，光 的能 E=hv,而V就代表光的頻率，說明光的頻率較小，再由C=加可知，頻率太小的光，其波長(zhǎng)較長(zhǎng)， 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的枕道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子 總能量增加，選項(xiàng)D正確。14. （2014年北京）質(zhì)子、中子和笊核的質(zhì)量分別為"1、加2和加3,當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成眾 核時(shí)

8、，釋放的能疑是（C表示真空中的光速）A. （W1+7M2-W3）C B. （7M1-W72-W3）C C.（加1+加2-"?3）C2 D.CI【答案】C【解析】根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程得,E=Sc2,而S是反應(yīng)時(shí)的質(zhì)蜀虧損，苴大小為SW】+牝詡3, 故釋放的能量是E=（7H1+W2-W/3）C2»選項(xiàng)C正確。韓哥智慧之窗-精品文檔1【方法技巧】質(zhì)能方程AE = mc2的應(yīng)用，注意質(zhì)量的虧損的計(jì)算。14. (2015年北京)下列核反應(yīng)方程中，屬于衰變的是A l> +Hell+iHB. 2U + HeC. H + H He+D 2 Pa +【答案】B【解析】衰變一立會(huì)放出粒

9、子，而Q粒子就是氮原子核，即；故選項(xiàng)AD錯(cuò)誤；而B是衰變，選項(xiàng)B正確；C是核聚變反應(yīng)，不是衰變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤：【點(diǎn)睛】衰變是質(zhì)量較大的原子核自動(dòng)釋放粒子現(xiàn)象，而不是兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核仟在一起生 成；He的現(xiàn)象。14. (2008年北京)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)笊核，同時(shí)輻射一個(gè)y光子。已知質(zhì)子、中 子、笊核的質(zhì)量分別為”心加2、用3,普朗克常量為力，真空中的光速為c。下列說法正確的是()A. 核反應(yīng)方程；H÷On-÷ H÷B. 聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Sm=InI +ni2-m)C. 輻射出的y光子的能量E=(mi-m-m2)cDy光子的波長(zhǎng)/1 =r(1 +

10、 Hl2 一ZJL【答案】B【解析】A中的核反應(yīng)方程兩邊的質(zhì)城數(shù)Z和不相等，故是錯(cuò)誤的，正確的應(yīng)H-nH-:聚變反應(yīng)的質(zhì)疑虧損是反應(yīng)前的質(zhì)雖:總和減去反應(yīng)后的質(zhì)量總和，所以"匸m+J心昭，選項(xiàng)E正確：根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程得，輻射岀的y光子的能E=(m+H2-n3)c2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤：而輻射的光子的能呈 YIChehE=tx ,所以(加I +m2- m)c2 =,故光子的波長(zhǎng)2 = ,選項(xiàng)D錯(cuò)決U(Inl +fi2 -m3)c14. (2009年北京)下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是()A.粒子散射現(xiàn)象B.天然放射現(xiàn)象C.光電效應(yīng)現(xiàn)象D.原子發(fā)光現(xiàn)象【答案】B【解析】粒子散射現(xiàn)象說

11、明原子的核式結(jié)構(gòu)模型，它不涉及原子核內(nèi)部的變化情況,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象反映了原子核內(nèi)部變化有關(guān)，因?yàn)樘烊环派湫袁F(xiàn)象中有帶正電的粒子出現(xiàn)，而原子核才 韓哥智慧之窗-精品文檔1韓哥智急之窗-精品文檔 是帶正電的，所以它說明原子核是可以再分的，選項(xiàng)B正確；光電效應(yīng)現(xiàn)象說明不同和光照射到金屬上時(shí)會(huì)有電子逸岀的現(xiàn)象，而電子的逸出不涉及原子核的變化, 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子發(fā)光現(xiàn)象是原子核外的電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)的發(fā)光現(xiàn)象，它也不涉及原子核的變化，故 選項(xiàng)D也是符合題意。15. （2010年北京）太陽(yáng)因核聚變釋放岀巨大的能量，同時(shí)英質(zhì)量不斷減少。太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能 量約為4×1026

12、J ,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近A. IO36 kgB. IO14 kgC. 10,2 kgD. IO9 kg【答案】DE 4×1026【解析】由愛因斯坦的質(zhì)能方程E=n得,太陽(yáng)毎秒鐘減少的質(zhì)就W= = “ g ,、嚴(yán)4.4l0%g, c （3×10' ml s）"故選項(xiàng)D正確。16. （2005年北京）為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005年左為“國(guó)際物理年“。對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=",下列說法中不正確的是（）A. E=加表明物體具有的能量與其質(zhì)雖成正比B. 根據(jù)E=mc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C.

13、 一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成嵐核時(shí)，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D. E=mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能【答案】D【解析J E=InCI表明能量與質(zhì)量之間當(dāng)量關(guān)系的方程，主要用來解釋核變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損和訃算髙 能物理中粒子的能就，所能量與英質(zhì):成正比，選項(xiàng)A正確；根據(jù)可以汁算核反應(yīng)中釋放的核能，選項(xiàng)B正確：一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成笊核時(shí)，釋放出核能，表明此過程中岀現(xiàn)了質(zhì)就虧損，選項(xiàng)C正確；E=mR中的E不一泄是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能，也可能是吸收的核能，故選項(xiàng)D的說法不正確： 而該題是讓選不正確的說法，故選項(xiàng)D符合題意。17. （2004年北京）氨原子被電離一個(gè)核外電子，形成類

14、氫結(jié)構(gòu)的氮離子；已知基態(tài)的氨離子能量為 £I= _54.4eV,氮離子能級(jí)的示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氨離子吸收而發(fā)生躍 遷的是（）韓哥智慧之窗-精品文檔1韓哥智急之窗-精品文檔E- OEI3.4eV禺-6.0eVS2 -13.6eVEI -54.4eVA.40.8eVB43.2eV C.51.OeV D.54.4eV【答案】B【解析】如果基態(tài)的氮離子躍遷到第一激發(fā)態(tài)，需要吸收J(rèn)3.6eV(544eV)=40.8eV的能量，故選項(xiàng)A 是可能的：若躍遷到第二激發(fā)態(tài)，需要吸收-6.0eV-(-54.4eV)=48.4eV的能呈，故選項(xiàng)B是不可能的：若躍遷到第三激發(fā)

15、態(tài)，需要吸收-3.4eV-(-54.4eV)=51.0eV的能量，故選項(xiàng)C是可能的：若躍遷岀去，需要吸收-OeV-G54.4eV)=54.4eV的能量，故選項(xiàng)D也是可能的；所以選項(xiàng)E符合題意。17(2015年北京)實(shí)驗(yàn)觀察到，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中/點(diǎn)的原子核發(fā)生”衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙而內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和軌跡示意如圖。則A.軌跡1是電子的,B.軌跡2是電子的,C.軌跡1是新核的,D.軌跡2是新核的,磁場(chǎng)方向垂直紙而向外磁場(chǎng)方向垂直紙而向外磁場(chǎng)方向垂直紙而向里磁場(chǎng)方向垂直紙而向里【答案】D【解析】0衰變是放岀電子的變化過程，而原子核是帶正電的，當(dāng)然原子核放出電子后的新核也是帶V*

16、H) V正電的，當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛趣力提供向心力，即BE丘卿冋T半徑&而;又因?yàn)樵雍怂プ兦笆庆o止的，即動(dòng)量為0,衰變的過程是原子核內(nèi)釋放電子，剩下的新核再反向運(yùn)動(dòng)的 過程，故它們的動(dòng):守恒，即衰變后電子的動(dòng)量與新核的動(dòng)量大小相等，方向相反，即WlV的大小相等， 磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度又是相等的，所以電荷量小的半徑大，而電子與新核相比較，它的電荷量是小的，所 以半徑較大的軌跡1是電子的軌跡，軌跡2是新核的，選項(xiàng)BC錯(cuò)誤；在A點(diǎn)，電子向下運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力的方向向左，由左手怎則可知磁場(chǎng)方向垂直紙而向里，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確。23. （2017年北京）（18分）在磁感應(yīng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

17、中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次 衰變。放射岀粒子（IH ）在與磁場(chǎng)垂直的平而內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，英軌道半徑為乩 以加、Q分別表示粒 子的質(zhì)量和電荷量。（1）放射性原子核用；X表示，新核的元素符號(hào)用卩表示，寫出該衰變的核反應(yīng)方程。（2）粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大小。（3）設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)為為粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為求衰變過程的質(zhì)量 虧損w?！敬鸢浮浚?）.XjY+Hei （2） T = ； I =虬;（3） = -,8 R-（丄 + 丄）。 QB2m2c2 m M【解析】（1）根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)I j電荷數(shù)守恒可知，該哀變的核反應(yīng)方程；XT篤Y+；He；（2）設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為v,2由洛倫茲力提供向心力仃qvB =