2021年高考物理真題和模擬題分類匯編專題14原子結(jié)構(gòu)原子核和波粒二象性【含答案】

專題14原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性選擇題1.(浙江卷)肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是()

A.過肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面一定不是梯形B.肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C.肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化D.將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動(dòng)，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動(dòng)答案AB解析：肥皂膜因?yàn)樽灾貢厦姹《旅婧瘢虮砻鎻埩Φ脑蚱浣孛鎽?yīng)是一個(gè)圓滑的曲面而不是梯形，A正確；薄膜干涉是等厚干涉，其原因?yàn)榉试砟ど系臈l紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，B正確；故選AB。2.(浙江卷)已知普朗克常量，電子的質(zhì)量為，一個(gè)電子和一滴直徑約為的油滴具有相同動(dòng)能，則電子與油滴的德布羅意波長之比的數(shù)量級為()A.B.C.D.答案C解析：根據(jù)德布羅意波長公式解得由題意可知，電子與油滴的動(dòng)能相同，則其波長與質(zhì)量的二次方根成反比，所以有代入數(shù)據(jù)解得所以C正確；故選C。3.(浙江卷)據(jù)《自然》雜志2021年5月17日報(bào)道，中國科學(xué)家在稻城“拉索”基地(如圖)探測到迄今為止最高能量的射線，能量值為，即()

A.B.C.D.答案D解析：故選D。4.(全國乙卷)醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素產(chǎn)生射線，而是由半衰期相對較長的衰變產(chǎn)生的。對于質(zhì)量為的，經(jīng)過時(shí)間t后剩余的質(zhì)量為m，其圖線如圖所示。從圖中可以得到的半衰期為()

A.B.C.D.答案C解析：由圖可知從到恰好衰變了一半，根據(jù)半衰期的定義可知半衰期為故選C。5.(全國甲卷)如圖，一個(gè)原子核X經(jīng)圖中所示的一系列、衰變后，生成穩(wěn)定的原子核Y，在此過程中放射出電子的總個(gè)數(shù)為()A.6B.8C.10D.14答案A解析：由圖分析可知，核反應(yīng)方程為設(shè)經(jīng)過次衰變，次衰變。由電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒可得；解得，故放出6個(gè)電子故選A。6.(湖南卷)核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要妥善處理。下列說法正確的是()A.放射性元素經(jīng)過兩個(gè)完整的半衰期后，將完全衰變殆盡B.原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)不守恒C.改變壓力、溫度或濃度，將改變放射性元素的半衰期D.過量放射性輻射對人體組織有破壞作用，但輻射強(qiáng)度在安全劑量內(nèi)則沒有傷害答案D解析：過量放射性輻射包含大量的射線，對人體組織有破壞作用，但輻射強(qiáng)度在安全劑量內(nèi)則沒有傷害，故D正確；故選D。7.(2021春·浙江卷)2020年12月我國科學(xué)家在量子計(jì)算領(lǐng)域取得了重大成果，構(gòu)建了一臺76個(gè)光子100個(gè)模式的量子計(jì)算機(jī)“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計(jì)算機(jī)“富岳”快一百萬億倍。關(guān)于量子，下列說法正確的是()A.是計(jì)算機(jī)運(yùn)算的一種程序B.表示運(yùn)算速度的一個(gè)單位C.表示微觀世界的不連續(xù)性觀念D.類似于質(zhì)子、中子的微觀粒子C量子是不可分割的最小的單元，體現(xiàn)了物質(zhì)的不連續(xù)性，即通常所說的“量子化”。故選A。8.(2021春·浙江卷)下列說法正確的是()A.光的波動(dòng)性是光子之間相互作用的結(jié)果B.玻爾第一次將“量子”入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動(dòng)量D.α射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗(yàn)電器金屬小球的上方，驗(yàn)電器金屬箔的張角會變大BA．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，減小光的強(qiáng)度，讓光子通過雙縫后，光子只能一個(gè)接一個(gè)地到達(dá)光屏，經(jīng)過足夠長時(shí)間，仍然發(fā)現(xiàn)相同的干涉條紋。這表明光的波動(dòng)性不是由光子之間的相互作用引起的，故A錯(cuò)誤；B．玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，故B正確；C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，但是不能證明光子除了能量之外還具有動(dòng)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．α射線經(jīng)過置于空氣中帶正電驗(yàn)電器金屬小球的上方時(shí)，會使金屬球附近的空氣電離，金屬球吸引負(fù)離子而使驗(yàn)電器金屬箔的張角會變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。9.(2021春·浙江卷)如圖所示是我國全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。2018年11月，該裝置實(shí)現(xiàn)了1×108℃等離子體運(yùn)行等多項(xiàng)重大突破，為未來和平利用聚變能量邁出了重要一步。關(guān)于核聚變，下列說法正確的是(A.聚變又叫熱核反應(yīng)B.太陽就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆C.高溫能使原子核克服核力而聚變D.對相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變產(chǎn)能多ABDA．聚變又叫熱核反應(yīng)，選項(xiàng)A正確；B．太陽就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆，選項(xiàng)B正確；C．要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達(dá)到10-15m以內(nèi)，核力才能起作用，那么熱核反應(yīng)時(shí)要將輕核加熱到很高的溫度，使它們具有足夠的動(dòng)能來克服核力而聚變在一起形成新的原子核，即高溫能使輕核克服核力而聚變，但不是能使所有的原子核克服核力而聚變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D．對相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變產(chǎn)能多，選項(xiàng)D正確；故選ABD。10.(廣東卷)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系中存在大量的放射性同位素鋁26，鋁26的半衰期為72萬年，其衰變方程為，下列說法正確的是()A.Y是氦核B.Y是質(zhì)子C.再經(jīng)過72萬年，現(xiàn)有的鋁26衰變一半D.再經(jīng)過144萬年，現(xiàn)有的鋁26全部衰變答案C解析：因72萬年是一個(gè)半衰期，可知再過72萬年，現(xiàn)有的鋁26衰變一半；再過144萬年，即兩個(gè)半衰期，現(xiàn)有的鋁26衰變四分之三，選項(xiàng)C正確；故選C。11.(河北卷)銀河系中存在大量的鋁同位素，核衰變的衰變方程為，測得核的半衰期為72萬年，下列說法正確的是()A.核的質(zhì)量等于核的質(zhì)量B.核的中子數(shù)大于核的中子數(shù)C.將鋁同位素放置在低溫低壓的環(huán)境中，其半衰期不變D.銀河系中現(xiàn)有的鋁同位素將在144萬年后全部衰變?yōu)榇鸢窩解析：半衰期是原子核固有的屬性，與外界條件無關(guān)，C正確；故選C。12.(浙江卷)對四個(gè)核反應(yīng)方程(1)；(2)；(3)；(4)。下列說法正確的是()A.(1)(2)式核反應(yīng)沒有釋放能量B.(1)(2)(3)式均原子核衰變方程C.(3)式是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程D.利用激光引發(fā)可控的(4)式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一答案CD解析：(3)式是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程，故C正確；利用激光引發(fā)可控的(4)式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一，故D正確。故選CD。13.(四川瀘州三模)2020年12月4日，我國自主研制的核聚變關(guān)鍵裝置——“中國環(huán)流器二號M”裝置在成都建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，標(biāo)志著我國核聚變發(fā)展取得重大突破。設(shè)此裝置利用熱核反應(yīng)進(jìn)行的聚變方程為，如果一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生核聚變時(shí)，平均每個(gè)核子釋放的能量為5.6×10-13J。則該聚變過程中的質(zhì)量虧損約為(已知光速為c=3.0×108m/s)()A.1.9×10-21kgB.9.3×10-21kgC.3.1×10-29kgD.6.2×10-30kgC根據(jù)質(zhì)能方程該聚變過程中的質(zhì)量虧損約為故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。14．(北京海淀一模)下列說法中正確的是A．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，表明原子核是可分的B．盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子C．在核反應(yīng)方程中，X表示的是質(zhì)子D．質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核的過程中會釋放能量D湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，表明原子是可再分的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，并不說明原子核內(nèi)存在質(zhì)子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在核反應(yīng)方程中，根據(jù)荷電荷數(shù)、核子數(shù)守恒的規(guī)律可知，X表示中子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子與中止結(jié)合成氘核的過程中會釋放能量，存在質(zhì)量虧損，選項(xiàng)D正確。15.(河北唐山一模)氫原子吸收一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論，下列判斷正確的是()A.電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑增大B.電子的動(dòng)能會增大C.氫原子的電勢能減小D.氫原子的能級減小A氫原子吸收一個(gè)光子后，由玻爾理論可知，由低能級躍遷到高能級，電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑增大，電子的動(dòng)能減小，氫原子的電勢能增大，氫原子的能級增大。故選A。16.(云南曲靖一模)下列說法正確的是()A.光電效應(yīng)表明光具有能量，具有波粒二象性B.根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個(gè)光子后，氫原子電勢能增大，核外電子的運(yùn)動(dòng)速度減小C.一束光照射到某金屬上沒能產(chǎn)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL太短D.原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量DA．光電效應(yīng)表明光具有粒子性，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個(gè)光子后，核外電子從高軌道躍遷到低軌道，氫原子的電勢能增減小，核外電子的運(yùn)動(dòng)速度增大，故B錯(cuò)誤；C．氫原子輻射出一個(gè)光子后，從高能級向低能級躍遷，氫原子的能量減小，軌道半徑減小，根據(jù)：得軌道半徑減小，電子速率增大，動(dòng)能增大，由于氫原子半徑減小的過程中電場力做正功，則氫原子電勢能減小。故C錯(cuò)誤；D．原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量，因?yàn)楹俗咏Y(jié)合成原子核時(shí)要釋放能量，由質(zhì)能方程知質(zhì)量減小，故D正確。故選D。17.(上海普陀一模)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組用同種頻率的單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。對這兩個(gè)過程，下列四個(gè)物理量中，可能相同的是()A.飽和光電流B.遏止電壓C.光電子的最大初動(dòng)能D.逸出功AA.飽和光電流和光的強(qiáng)度有關(guān)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以通過控制光的強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)飽和光電流相同，A正確；CD.不同的金屬其逸出功是不同的，根據(jù)光電效應(yīng)方程：用同種頻率的單色光，光子能量相同，光電子的最大初動(dòng)能Ek不同，CD錯(cuò)誤；B.根據(jù)遏止電壓和最大初動(dòng)能關(guān)系：可知光電子的最大初動(dòng)能不同，遏止電壓也不同，B錯(cuò)誤。故選A。18.(上海普陀一模)下列核反應(yīng)方程正確的是()A.輕核聚變反應(yīng)方程中，x表示電子B.鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程C.核反應(yīng)方程為輕核聚變D.放射性元素發(fā)生的α衰變方程為DA.據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，輕核聚變反應(yīng)方程為即x表示中子，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.鈾核需要俘獲一個(gè)慢中子才能發(fā)生裂變，其中鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程為故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C.核反應(yīng)方程為人工轉(zhuǎn)變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，放射性元素發(fā)生的α衰變方程為故D項(xiàng)正確。19．(江蘇常州一模)下列說法錯(cuò)誤的是()A．α射線能消除紡織過程產(chǎn)生的靜電B．γ射線可用于探測高鐵軌道是否有裂縫C．若質(zhì)子、電子具有相同動(dòng)能，則它們的物質(zhì)波波長相等D．普朗克認(rèn)為黑體輻射的能量是不連續(xù)的γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)；根據(jù)德布羅意波長公式，結(jié)合質(zhì)子和電子的動(dòng)量大小比較波長的大小；普朗克認(rèn)為帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，是量子化的。解：A、α射線有電離作用，可消除紡織過程產(chǎn)生的靜電危害，故A正確；B、γ射線具有非常強(qiáng)的穿透能力，可用于探測高鐵軌道是否有裂縫，故B正確；C、根據(jù)德布羅意波長公式λ＝＝，可知質(zhì)子、電子具有相同動(dòng)能，由于質(zhì)量不等，則物質(zhì)波波長不等，故C錯(cuò)誤；D、普朗克認(rèn)為振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，即能量是量子化的，黑體輻射的能量是不連續(xù)的，故D正確。本題選擇錯(cuò)誤的，故選：C。【點(diǎn)評】本題考查了天然放射現(xiàn)象的射線的性質(zhì)、物質(zhì)波、量子理論等基礎(chǔ)知識點(diǎn)，關(guān)鍵要熟悉教材，牢記這些基礎(chǔ)知識點(diǎn)，即能輕松解決。20．(江蘇常州一模)關(guān)于核反應(yīng)方程U→Th+X，下列說法正確的是()A．此核反應(yīng)一定會釋放能量B．通過降低溫度的方法，一定能縮短U的半衰期C．此核反應(yīng)方程中的X代表的粒子為氫原子核D．鈾核的比結(jié)合能大于釷核的比結(jié)合能衰變的過程釋放能量；放射性元素的半衰期與外界條件以及化合狀態(tài)無關(guān)；核反應(yīng)方程要求質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，判斷生成產(chǎn)物，確定反應(yīng)類型。解：AC、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，X是α粒子即氦原子核，此反應(yīng)是α衰變，衰變的過程中釋放能量，故A正確，C錯(cuò)誤；B、放射性元素的半衰期是由原子核本身性質(zhì)決定的，與外界的溫度等條件無關(guān)，故B錯(cuò)誤；D、由于衰變的過程中釋放能量，可知鈾核的比結(jié)合能小于釷核的比結(jié)合能，故D錯(cuò)誤。故選：A。【點(diǎn)評】對于原子物理中核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，基本知識要熟練掌握和應(yīng)用。21.(廣西柳州一模)2020年I月10日，工程院院士黃旭華獲得國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，他為核潛艇研制和跨越式發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，下列說法正確的是()A.核潛艇的核反應(yīng)也叫熱核反應(yīng)B.原子彈中鈾或钚的質(zhì)量可小于臨界質(zhì)量C.核潛艇的核反應(yīng)堆是利用隔棒控制核反應(yīng)速度D.核聚變和核裂變都能放出核能，故一切核反應(yīng)都應(yīng)放出核能CA．核潛艇是利用重核裂變釋放的核能來發(fā)電的，不屬于熱核反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件是裂變物質(zhì)的體積必須大于或等于臨界體積，或裂變物質(zhì)的質(zhì)量必須大于或等于臨界質(zhì)量，故原子彈鈾或钚元素的質(zhì)量必須大于或等于臨界質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；C．核潛艇是利用重核裂變釋放的核能來發(fā)電的，故核潛艇的核反應(yīng)堆是利用隔棒控制核反應(yīng)速度，故C正確；D．重核裂變和輕核聚變都有質(zhì)量虧損，均向外界釋放核能，但并不是一切核反應(yīng)都能釋放核能，故D錯(cuò)誤。故選C。22．(北京東城一模)如圖所示放電管兩端加上高壓，管內(nèi)的稀薄氣體會發(fā)光，從其中的氫氣放電管觀察氫原子的光譜，發(fā)現(xiàn)它只有一些分立的不連續(xù)的亮線，下列說法正確的是A．亮線分立是因?yàn)闅湓佑袝r(shí)發(fā)光，有時(shí)不發(fā)光B．有幾條譜線，就對應(yīng)著氫原子有幾個(gè)能級C．核式結(jié)構(gòu)決定了氫原子有這種分立的光譜D．光譜不連續(xù)對應(yīng)著氫原子輻射光子能量的不連續(xù)D亮線分立是因?yàn)闅湓佑筛吣芗壪虻湍芗壾S遷時(shí)，輻射一定頻率的光形成的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；譜線的條數(shù)并不是能級的個(gè)數(shù)，因?yàn)楫?dāng)氫原子由n=4向低能級躍遷時(shí)會有六條譜線，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；核式結(jié)構(gòu)并不決定氫原子有這種分立的光譜，而是玻爾理論提出的電子繞原子核的不同軌道形成的能級，電子由高能級向低能級躍遷時(shí)會把多余的能量釋放出來，而形成這種分立的光譜，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光譜不連續(xù)對應(yīng)著氫原子輻射光子能量的不連續(xù)，選項(xiàng)D正確。23．(北京東城一模)原子核的天然放射現(xiàn)象稱為衰變，一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程為。下列說法正確的是A．衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小C．衰變過程的能量變化不滿足愛因斯坦質(zhì)能方程D．衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量B由于原來的鈾核是靜止的，總動(dòng)量為0，故它衰變后的釷核的動(dòng)量等于粒子的動(dòng)量大小，但是二者的質(zhì)量不相等，故它們的動(dòng)能不相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；衰變過程的能量變化仍然滿足愛因斯坦質(zhì)能方程，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于衰變存在質(zhì)量虧損，故衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。24．(北京東城