2024年高考物理真題和模擬題分類匯編專題13原子物理

-1-專題13原子物理【真題匯編】1、（2024·湖南卷·T1）關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是（）A.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型說(shuō)明了原子光譜的分立特征B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D.電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性【答案】C【解析】A．波爾的量子化模型很好地說(shuō)明了原子光譜的分立特征，A錯(cuò)誤；B．玻爾的原子理論勝利的說(shuō)明了氫原子的分立光譜，但不足之處，是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念，還不成完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，B錯(cuò)誤；C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，C正確；D．電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣，證明了電子的波動(dòng)性，質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動(dòng)性，D錯(cuò)誤。故選C。2、（2024·廣東卷·T5）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為，其中。圖是按能量排列的電磁波譜，要使的氫原子汲取一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被汲取的光子是（）A.紅外線波段的光子 B.可見(jiàn)光波段的光子C.紫外線波段的光子 D.X射線波段的光子【答案】A【解析】要使處于n=20的氫原子汲取一個(gè)光子后恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，則須要汲取光子的能量為則被汲取的光子是紅外線波段的光子。故選A。3、（2024·山東卷·T1）碘125衰變時(shí)產(chǎn)生射線，醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將肯定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過(guò)180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時(shí)的（）A. B. C. D.【答案】B【解析】設(shè)剛植入時(shí)碘的質(zhì)量為，經(jīng)過(guò)180天后的質(zhì)量為m，依據(jù)代入數(shù)據(jù)解得故選B。4、（2024·全國(guó)甲卷·T17）兩種放射性元素的半衰期分別為和，在時(shí)刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N，在時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為，則在時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】依據(jù)題意設(shè)半衰期為t0的元素原子核數(shù)為x，另一種元素原子核數(shù)為y，依題意有經(jīng)驗(yàn)2t0后有聯(lián)立可得，在時(shí)，原子核數(shù)為x的元素經(jīng)驗(yàn)了4個(gè)半衰期，原子核數(shù)為y的元素經(jīng)驗(yàn)了2個(gè)半衰期，則此時(shí)未衰變的原子核總數(shù)為故選C。5、（2024·浙江6月卷·T14）秦山核電站生產(chǎn)的核反應(yīng)方程為，其產(chǎn)物的衰變方程為。下列說(shuō)法正確的是（）A.X是 B.可以用作示蹤原子C.來(lái)自原子核外 D.經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，10個(gè)將剩下5個(gè)【答案】AB【解析】A．依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)子數(shù)為1，中子數(shù)為1，即為，故A正確；B．常用的示蹤原子有：，，，故B正確；C．由原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子被釋放出來(lái)，所以來(lái)自原子核內(nèi)，故C錯(cuò)誤；D．半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)于大量原子核衰變是成立的，個(gè)數(shù)較少時(shí)規(guī)律不成立，故D錯(cuò)誤。故選AB。6、（2024·浙江6月卷·T7）如圖為氫原子的能級(jí)圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，用這些光子照耀逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說(shuō)法正確的是（）A.逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eVB.n=3躍遷到n=1放出的光電子動(dòng)量最大C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D.用0.85eV的光子照耀，氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)【答案】B【解析】A．從n=3躍遷到n=1放出的光電子能量最大，依據(jù)可得此時(shí)最大初動(dòng)能為故A錯(cuò)誤；B．依據(jù)又因?yàn)閺膎=3躍遷到n=1放出光電子能量最大，故可知?jiǎng)恿孔畲螅蔅正確；C．大量氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷基態(tài)能放出種頻率的光子，其中從n=3躍遷到n=2放出的光子能量為不能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，其他兩種均可以，故C錯(cuò)誤；D．由于從n=3躍遷到n=4能級(jí)須要汲取的光子能量為所以用0.85eV的光子照耀，不能使氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，故D錯(cuò)誤。故選B。7、（2024·浙江1月卷·T14）2024年12月15日秦山核電站迎來(lái)了平安發(fā)電30周年，核電站累計(jì)發(fā)電約6.9×1011kW·h，相當(dāng)于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率，核電站還將利用冷卻水給四周居民供熱。下列說(shuō)法正確的是（）A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量B.秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kgC.核電站反應(yīng)堆中須要用鎘棒限制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度D.反應(yīng)堆中存在的核反應(yīng)【答案】CD【解析】A．秦山核電站利用的是重核裂變變釋放的能量，故A錯(cuò)誤；B．原子核虧損的質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，約為核電站實(shí)際發(fā)電還要考慮到核能的轉(zhuǎn)化率和利用率，則原子核虧損的質(zhì)量大于27.6kg，故B錯(cuò)誤；C．核電站反應(yīng)堆中須要用鎘棒能汲取中子的特性，通過(guò)中子的數(shù)量限制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，故C正確；D．反應(yīng)堆利用鈾235的裂變，生成多個(gè)中核和中子，且產(chǎn)物有隨機(jī)的兩分裂、三分裂，即存在的核反應(yīng)，故D正確；故選CD。8、(2024·湖北·T1)上世紀(jì)四十年頭初，我國(guó)科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的試驗(yàn)方案：假如靜止原子核俘獲核外K層電子e，可生成一個(gè)新原子核X，并放出中微子νe，即+→X+。依據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動(dòng)能和動(dòng)量，可以間接測(cè)量中微子的能量和動(dòng)量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說(shuō)法正確的是（）A.原子核X是 B.核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變C.核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同 D.中微子的電荷量與電子的相同【答案】A【解析】AC．依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有，X的質(zhì)量數(shù)為7，電荷數(shù)為3，可知原子核X是，A正確、C錯(cuò)誤；B．由選項(xiàng)A可知，原子核X是，則核反應(yīng)方程為+→+，則反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4，反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3，B錯(cuò)誤；D．中微子不帶電，則中微子的電荷量與電子的不相同，D錯(cuò)誤。故選A?！就黄凭毩?xí)】1.（2024·廣東一般中學(xué)高三下學(xué)期一模）中俄核能合作項(xiàng)目——田灣核電站和徐大堡核電站于2024年5月實(shí)行開(kāi)工儀式。下列有關(guān)核電站采納何種核變更及其對(duì)應(yīng)核反應(yīng)方程的說(shuō)法，正確的是（）A.衰變，B.衰變，C.核聚變，D核裂變，【答案】D【解析】核電站采納的是鈾發(fā)生核裂變的反應(yīng)故選D。2.（2024·北京市海淀區(qū)高三下學(xué)期一模）如圖所示為氦離子的能級(jí)圖，依據(jù)玻爾原子理論，關(guān)于氦離子能級(jí)躍遷，下列說(shuō)法正確的是（）A.大量處于能級(jí)的氦離子，最多可輻射2種不同頻率的光子B.從向能級(jí)躍遷，需汲取能量C.處于能級(jí)的氦離子，可以汲取的能量而發(fā)生電離D.從躍遷到能級(jí)比從躍遷到能級(jí)輻射出的光子頻率低【答案】D【解析】A．大量處于能級(jí)的氦離子，最多可輻射種不同頻率的光子，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)閺南蚰芗?jí)躍遷，是從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，要釋放能量，故B錯(cuò)誤；C．由圖可知，處于能級(jí)的氦離子要發(fā)生電離，須要汲取的能量應(yīng)滿意故C錯(cuò)誤；D．因?yàn)閺能S遷到能級(jí)輻射的光子能量為而從躍遷到能級(jí)輻射的光子能量為即從躍遷到能級(jí)比從躍遷到能級(jí)輻射出的光子的能量小，又因?yàn)樗詮能S遷到能級(jí)比從躍遷到能級(jí)輻射出的光子頻率低，故D正確。故選D。3.（2024·山東濰坊市高三下學(xué)期一模）如圖所示，分別用a、b兩束單色光照耀陰極K均可產(chǎn)生光電流。調(diào)整滑片P，當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，a、b對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)分別為、，已知，下列說(shuō)法正確的是（）A.a光束比b光束弱B.a光子動(dòng)量小于b光子動(dòng)量C.經(jīng)過(guò)同一單縫，b光產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象更明顯D.經(jīng)過(guò)同一雙縫干涉裝置得到的圖樣，a光條紋間距小【答案】B【解析】由題意可知，a的截止電壓小于b的遏止電壓，則有可得，A．依據(jù)已知條件只能推斷兩者的頻率關(guān)系，無(wú)法推斷光束強(qiáng)弱，A錯(cuò)誤；B．a(chǎn)的頻率小，則波長(zhǎng)大，依據(jù)可知，a的光子動(dòng)量小于b光子動(dòng)量，B正確；C．a(chǎn)的頻率小，則波長(zhǎng)大，經(jīng)過(guò)同一單縫產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象更明顯，C錯(cuò)誤；D．依據(jù)a頻率小，波長(zhǎng)大，則經(jīng)過(guò)同一雙縫干涉裝置的得到的圖樣，a光的條紋間距大，D錯(cuò)誤。故選B。4.（2024·山東濰坊市高三下學(xué)期一模）已知半衰期為，其衰變方程為，X是某種粒子，為釋放的核能。真空中光速為c，用質(zhì)譜儀測(cè)得原子核質(zhì)量為m。下列說(shuō)法正確的是（）A.發(fā)生的是衰變B.原子核質(zhì)量大于mC.100個(gè)原子核經(jīng)過(guò)，肯定有75個(gè)發(fā)生了衰變D.若中子質(zhì)量為，質(zhì)子質(zhì)量為，則核的比結(jié)合能為【答案】D【解析】A．依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒可知，X是，發(fā)生的是衰變，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)樗プ冞^(guò)程有質(zhì)量虧損，所以原子核質(zhì)量小于m，故B錯(cuò)誤；C．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，統(tǒng)計(jì)少量個(gè)數(shù)原子核是沒(méi)有意義的，故C錯(cuò)誤；D．若中子質(zhì)量為，質(zhì)子質(zhì)量為，則核的比結(jié)合能為N為核子數(shù)，故D正確。故選D。5.（2024·江蘇南京鹽城市高三下學(xué)期二模）貧鈾彈在爆炸中有許多U殘留，其半衰期極為漫長(zhǎng)且清理困難，所以對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)峻而長(zhǎng)久。設(shè)U發(fā)生α衰變形成新核X，以下說(shuō)法正確的是（）A.U的比結(jié)合能小于新核X的比結(jié)合能B.該衰變過(guò)程的方程可寫(xiě)為U+He→XC.衰變反應(yīng)中的α射線在幾種放射線中電離實(shí)力最弱D.2個(gè)U原子核經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后必定有一個(gè)發(fā)生衰變【答案】A【解析】A.重核衰變較輕質(zhì)量的核時(shí),比結(jié)合能變大,U比結(jié)合能小于新核X的比結(jié)合能,A正確;B.該衰變過(guò)程的方程應(yīng)寫(xiě)為U→X+He,B錯(cuò)誤;C.衰變反應(yīng)中的α射線在幾種放射線中電離實(shí)力最強(qiáng),C錯(cuò)誤;D.半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,單個(gè)原子核的衰變時(shí)間無(wú)法預(yù)料,D錯(cuò)誤;故選A。6.（2024·山東濟(jì)南市高三下學(xué)期一模）光電管是一種利用光照產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可以形成光電流。下表中記錄了某同學(xué)進(jìn)行光電管試驗(yàn)時(shí)的數(shù)據(jù)。次入射光子能量/eV相對(duì)光強(qiáng)飽和光電流大小/mA逸出光電子的最大初動(dòng)能/eV14.0弱290.824.0中430.834.0強(qiáng)600.8由表中數(shù)據(jù)得出的以下論斷中正確的是（）A.三次試驗(yàn)采納了不同頻率的入射光B.三次試驗(yàn)光電管中的金屬板材質(zhì)不同C.若入射光子的能量為5.0eV，不論光強(qiáng)多大，飽和光電流肯定大于60mAD.若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大初動(dòng)能為1.8eV【答案】D【解析】A．入射光子的能量相同，依據(jù)可知三次試驗(yàn)采納了相同頻率的入射光，故A錯(cuò)誤；B．依據(jù)可知，最大初動(dòng)能相同，則逸出功相同，因此金屬板材質(zhì)相同，故B錯(cuò)誤；C．飽和光電流，只與光照強(qiáng)度有關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．依據(jù)，代入數(shù)據(jù)得故D正確。故選D。7.（2024·江蘇如皋市高三下學(xué)期一調(diào)）利用如圖所示的電路探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，滑片P的位置在O點(diǎn)的正上方。已知入射光的頻率大于陰極K的截止頻率，且光的強(qiáng)度較大，則（）A.減弱入射光的強(qiáng)度，遏止電壓變小B.P不移動(dòng)時(shí)，微安表的示數(shù)為零C.P向a端移動(dòng)，微安表的示數(shù)增大D.P向b端移動(dòng)，光電子到達(dá)陽(yáng)極A的最大動(dòng)能增大【答案】D【解析】A．遏止電壓僅與入射光頻率有關(guān)，與強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．P不移動(dòng)時(shí)，由于圖中在光電管中所加電壓為正向電壓，管中電場(chǎng)向左，電子從K向右逸出所受電場(chǎng)力向右，電子加速?gòu)腁端流出形成光電流，微安表應(yīng)有示數(shù)，故B錯(cuò)誤；C．P向a端移動(dòng)，則分壓所得正向電壓變小，電子加速?gòu)腁端出去的速度變小，則光電流變小，微安表的示數(shù)變小，故C錯(cuò)誤；D．P向b端移動(dòng)，則分壓所得正向電壓變大，由光電子到達(dá)陽(yáng)極A的最大動(dòng)能增大，故D正確。故選D。8.（2024·山東菏澤高三下學(xué)期一模）下列說(shuō)法正確的是（）A.銀河系中存在大量的鋁同位素，它的衰變方程為，其中Y是質(zhì)子B.核廢料具有很強(qiáng)的放射性，放射性元素經(jīng)過(guò)兩個(gè)完整的半衰期后，將完全衰變殆盡C.裂變反應(yīng)有質(zhì)量虧損，聚變反應(yīng)沒(méi)有質(zhì)量虧損D.射線是原子核能級(jí)躍遷釋放出的能量，是一種電磁波【答案】D【解析】A．依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，Y質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為+1，是正電子，A錯(cuò)誤；B．核廢料具有很強(qiáng)的放射性，放射性元素經(jīng)過(guò)兩個(gè)完整的半衰期后，將剩余原來(lái)的四分之一，B錯(cuò)誤；C．裂變反應(yīng)有質(zhì)量虧損，聚變反應(yīng)也有質(zhì)量虧損，C錯(cuò)誤；D．射線是原子核能級(jí)躍遷釋放出的能量，是一種電磁波，D正確。故選D。9.（2024·山東煙臺(tái)市德州市高三下學(xué)期一模）有些元素的原子核有可能從很靠近它的核外電子中“俘獲”一個(gè)電子形成一個(gè)新原子核，從離原子核最近的K層電子中俘獲電子，叫“K俘獲”。現(xiàn)有一個(gè)鈹原子核（）發(fā)生了“K俘獲”，生成一個(gè)新的原子核，并放出一個(gè)不帶電的、質(zhì)量接近于零的中微子（），核反應(yīng)方程為。關(guān)于鈹原子核（）的“K俘獲”的過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A.新原子核帶負(fù)電B.新原子核比原來(lái)的鈹原子核少一個(gè)中子C.新原子核比原來(lái)的鈹原子核少一個(gè)質(zhì)子D.新原子核與原來(lái)鈹原子核的核子數(shù)不同【答案】C【解析】A．依據(jù)電荷數(shù)守恒得，新原子核X的電荷數(shù)是3，則新原子核X帶正電，故A錯(cuò)誤；BCD．依據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得，新原子核X的電荷數(shù)是3，核子數(shù)是7，新原子核與鈹核相比，電荷數(shù)少一個(gè)而核子數(shù)相同，所以是質(zhì)子數(shù)少一個(gè)，中子數(shù)多一個(gè)，故BD錯(cuò)誤，C正確。故選C。10.（2024·湖南岳陽(yáng)市高三下學(xué)期二模）在火星上，太陽(yáng)能電池板的發(fā)電實(shí)力有限，因此科學(xué)家用放射性材料作為發(fā)電能源為火星車(chē)供電。中的元素是，具有自然放射性，半衰期為87.7年。發(fā)生衰變的核反應(yīng)方程為，則下列說(shuō)法正確的是（）A.原子核的中子數(shù)為141B.原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核的比結(jié)合能比核的比結(jié)合能小C.10個(gè)原子核經(jīng)過(guò)87.7年后肯定還會(huì)剩余5個(gè)D.的半衰期是由核內(nèi)部自身的因素確定，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系【答案】D【解析】A．依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，原子核的中子數(shù)為故A錯(cuò)誤；B．原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核更穩(wěn)定，所以新核的比結(jié)合能比核的比結(jié)合能大