高考物理專項(xiàng)復(fù)習(xí) 原子物理練習(xí)題及答案解析

高考物理專題復(fù)習(xí)-原子物理練習(xí)題及答案解析

題型一、光電效應(yīng)

1.（2019北京）光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成光電

流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

逸出光電子的最大動(dòng)

組次入射光子的能量/eV相對(duì)光強(qiáng)光電流大小/mA

能/eV

第14.0弱290.9

一24.0中430.9

組34.0強(qiáng)600.9

第46.0弱272.9

二56.0中402.9

組66.0強(qiáng)552.9

由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是（）

A.兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光

B.兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同

C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9eV

D,若入射光子的能量為5.0eV,相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大

【答案】B

【解析】：本題可以結(jié)合愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程比較比較兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)的逸出功和光電流與光強(qiáng)的關(guān)系來(lái)處

理，表格顯示兩組中入射光的能量不同，結(jié)合公式E=可知，由題表格中數(shù)據(jù)可知，兩組實(shí)驗(yàn)所用的入

射光的能量不同，故入射光的頻率不同，由公式線=丸。-嘰可知，/=無(wú)。-紜代入相關(guān)參數(shù)得

嘰=3.1eV,說(shuō)明兩種材料的逸出功相等，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤，結(jié)合愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek^hv-WQ,

當(dāng)E=/zu=5.0HZ時(shí)，代入取=3.1eV時(shí)，得ER=L9eV,故C選項(xiàng)正確，由圖表可知增大入射光的光

強(qiáng)，光電流增大故D選項(xiàng)正確。

2.如圖為a、b,c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測(cè)得的光電流和電壓的關(guān)系。由a、b、c組成的復(fù)色光

通過(guò)三棱鏡時(shí)，下述光路圖中正確的是（）

1

【答案】：C

【解析】由光電效應(yīng)的方程E*=/?v-w,動(dòng)能定理eU=Ek，兩式聯(lián)立可得U=----------,故截止電壓越

大說(shuō)明光的頻率越大，則有三種光的頻率！>Vc>Va^則可知三種光的折射率的關(guān)系為%>/〉%，因此

光穿過(guò)三棱鏡時(shí)b光偏折最大，c光次之，a光最小，故選C,ABD錯(cuò)誤。

3.（2018全國(guó)2）用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28xK?"J。已知普

朗克常量為6.63x10-34J.s,真空中的光速為3.00x能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為

（）

A.lxl014HzB.8x1014HzC.2xl015HzD.8xl015Hz

【答案】:B

【解析】：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：后上=丸。-網(wǎng)，當(dāng)紇=0時(shí)對(duì)應(yīng)入射光的頻率即為發(fā)生光電效應(yīng)的

最小單色光頻率，即。=%,當(dāng)用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板時(shí)，表表面的最大出動(dòng)能為1.28><10“9入

h

結(jié)合愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程紜=丸。-%，。=上代入相關(guān)參數(shù)得Wo=5.3xlO-2。,從而求得：y=8xl014o

A.

4.（2016?全國(guó)2）現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說(shuō)法

正確的是（）

A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大

B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大

C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大

D.保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生

【解析】：產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大，說(shuō)法A

正確。飽和光電流大小與入射光的頻率無(wú)關(guān)，說(shuō)法B錯(cuò)誤。光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增加而增

加，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，說(shuō)法C正確。減小入射光的頻率，如低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒(méi)

2

有光電流產(chǎn)生，說(shuō)法D錯(cuò)誤。

【答案】：AC

5.（2016?全國(guó)卷1）現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說(shuō)

法正確的是（）

A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)度變大，飽和光電流變大

B.入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大

C.保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生

D.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)

【答案】：ABD

【解析】：在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來(lái)決定，與頻率無(wú)關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電

流越大，因此A正確；根據(jù)=W可知，對(duì)于同一光電管，逸出功W不變，當(dāng)頻率變高，最大初動(dòng)

能Ekm變大，因此B正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無(wú)論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光

電流產(chǎn)生，因此C錯(cuò)誤；由Ekm=eUc和&?>=〃"一W,得加一W=eUc，遏止電壓只與入射光頻率有關(guān)，與

入射光強(qiáng)無(wú)關(guān)，因此D正確。

6.（2015天津）現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說(shuō)法正

確的是o（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.保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大

B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大

C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大

D.保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生

E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)

【答案】；ACE

【解析】：由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無(wú)論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電流，因此D錯(cuò)

誤；在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來(lái)決定，與頻率無(wú)關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大,

因此A正確，B錯(cuò)誤，根據(jù)叫可知，對(duì)于同一光電管，逸出功w不變，當(dāng)頻率變高，最大初動(dòng)

能紇”變大，因此C正確，由凡和耳得幼-W=eU0,遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，

與入射光強(qiáng)無(wú)關(guān)，因此E正確。

7.（2017?全國(guó)卷3）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為打、外的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)

3

的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為￡雨和￡心。11為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是（）

A.若Va>V6，則一定有

B.若切〉班，則一定有Eka>Ekb

C.若Ua〈Ub，則一定有Ek0<Ekb

D.若Va>Vb,則一定有hva—E^a>hvb-EU

【解析】：光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動(dòng)能之間的關(guān)系為eU=Ek，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek=〃v—Wo,

若則Eka>Ekfe,Ua>Ub,選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；

若Ua<Ub,則EkaVEkb，選項(xiàng)C正確；

由光電效應(yīng)方程可得Wo=〃v—Ek,則hva-E^hvb-Eu,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

【答案】：BC

8.（2015新課標(biāo)1）在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏制電壓Uc與入射光的頻率1/的關(guān)系如圖所示，若該直線

的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對(duì)值為e,則普朗克常量可表示為,所用材料的逸出功

可表示為o

【答案】ek、-eb

【解析】根據(jù)動(dòng)能定理有:扣eVe2=eUc,和愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：扣eVe?=hU-Wo可得：

遏制電壓Uc="-匚，結(jié)合Uc-U圖，斜率即k=-,截距為b=內(nèi)，可得：普朗克常量h=ek,所用材料

e9ee

的逸出功Wo=-eb.

9.（2014?廣東）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的

是（）

A.增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大

B.減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失

C.改用頻率小于v的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)

D.改用頻率大于v的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大

【答案】AD

4

【解析】：增大入射光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加，則光電流增大，選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)

能否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)，與照射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；改用頻率較小的光照射時(shí)，如果光的頻率

仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，否則，不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能Ek

=hv-Wo，故改用頻率大于v的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大，選項(xiàng)D正確.

10.（2014?江蘇）已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73x1014Hz和5.44x1014Hz,在某種單色光的照射下兩種金

屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的.

A.波長(zhǎng)B.頻率C.能量D.動(dòng)量

【答案】：A

【解析】：兩種金屬的截止頻率不同，則它們的逸出功也不同，由W=//vo可知截止頻率大的，逸出功也大.由

&=八一卬可知，用同樣的單色光照射，鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小，由p=y/2mEk知,其動(dòng)量也較

小，根據(jù)物質(zhì)波知，其波長(zhǎng)較長(zhǎng).

題型二、氫原子能級(jí)躍遷模型

11.（2019全國(guó)1）氫原子能級(jí)示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV~3.10eV的光為可見(jiàn)光。要使處于基態(tài)

（n=l）的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見(jiàn)光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為（）

A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV

“E/eV

2--------------------3.40

1--------------------13.60

【答案】：A

【解析】：氫原子要想發(fā)出可見(jiàn)光必須被激發(fā)到n=3的能級(jí)，故AE=E3-4=12.09eV,故A選項(xiàng)正確。

12.（2018天津）氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)有四條譜線都是氫原子中電子從量子數(shù)〃>2的

能級(jí)躍遷到〃=2的能級(jí)發(fā)出的光，它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短，可以判定（）

A.4對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小

B.同一介質(zhì)對(duì)Ha的折射率最大

C.同一介質(zhì)中的傳播速度最大

D.用照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hp也一定能

【答案】A

5

c

【解析】：根據(jù)hv=Em-En分析前后能級(jí)差的大?。桓鶕?jù)折射率與頻率的關(guān)系分析折射率的大??；根據(jù)v=-

n

判斷傳播速度的大小；根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的條件是入射光的頻率大于該光的極限頻率判斷是否會(huì)發(fā)生

光電效應(yīng).

波長(zhǎng)越大，頻率越小，故Ha的頻率最小，根據(jù)E=hv可知Ha對(duì)應(yīng)的能量最小，根據(jù)hv=En「En可知Ha對(duì)應(yīng)的

前后能級(jí)之差最小，A正確；Ha的頻率最小，同一介質(zhì)對(duì)應(yīng)的折射率最小，根據(jù)v=?可知Ha的傳播速度最

n

大，BC錯(cuò)誤；斗的波長(zhǎng)小于Hp的波長(zhǎng)，故H,的頻率大于H。的頻率，若用照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，

則不一定能，D錯(cuò)誤.

13.(2015海南)氫原子基態(tài)的能量為g=-13.6eV。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)

出的所有光子中，頻率最大的光子能量為-0.964,頻率最小的光子的能量為eV(保留2位有效數(shù)

字)，這些光子可具有種不同的頻率。

【答案】10ev,10

【解析】：頻率最小的光子是從〃=2躍遷，即頻率最小的光子的能量為/n=-3.4eV-(-13.6eV)?10eV

頻率最大的光子能量為—0.96即紇—13.6eV)=-0.96x(—13.6eV),解得紇=-0.54eV

即〃=5,從〃=5能級(jí)開始，共有5->1,5-4,5—3,5—2,4—1,4—2,4—3,3—1,

3-2,2—1,10種不同頻率的光子

14.(2014?浙江卷)玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，氫原子能級(jí)圖如圖所示，當(dāng)氫原子

從"=4的能級(jí)躍遷到〃=2的能級(jí)時(shí),輻射出頻率為Hz的光子.用該頻率的光照射逸出功為2.25eV

的鉀表面，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為eV.

(電子電荷量e=1.60xl0-19C,普朗克常量/?=6.63X10-34J-S)

nE/eV

8.............0

6---------------0.38

5---------------0.54

4---------------0.85

3---------------1.51

2---------------3.40

1---------------13.60

【答案】6.2X1014HZ0.3eV

【解析】:本題考查能級(jí)、光電效應(yīng)方程等知識(shí).由躍遷條件可知〃v=E4—瓦=(3.40—0.85)eV=4.08xl(F

19J,解得輻射出的光子的頻率為6.2X1014HZ,根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程&=施一W，計(jì)算可得產(chǎn)生電子

6

的最大初動(dòng)能為0.3eV.

15.（2014?山東卷）氫原子能級(jí)如圖所示，當(dāng)氫原子從"=3躍遷到〃=2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm.

以下判斷正確的是.（雙選，填正確答案標(biāo)號(hào)）

a.氫原子從〃=2躍遷到w=l的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656nm

b.用波長(zhǎng)為325nm的光照射，可使氫原子從"=1躍遷到〃=2的能級(jí)

c.一群處于"=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線

d.用波長(zhǎng)為633nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí)

【答案】cd

【解析】由氫原子能級(jí)圖可知?dú)湓訌膎=2躍遷到n=l的能級(jí)的能級(jí)差大于從〃=3躍遷到w=2的能級(jí)

的能級(jí)差，根據(jù)|E“一品|=人和尸訶知，|瓦一瓦,|=埠選項(xiàng)a錯(cuò)誤；同理從"=1躍遷到w=2的能級(jí)需

要的光子能量大約為從〃=3躍遷到〃=2的能級(jí)差的五倍左右，對(duì)應(yīng)光子波長(zhǎng)應(yīng)為從〃=3躍遷到"=2的

能級(jí)輻射光波長(zhǎng)的五分之一左右，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；氫原子從"=3躍遷到〃=1的能級(jí)的能級(jí)差最多有三種情

況，即對(duì)應(yīng)最多有三種頻率的光譜線，選項(xiàng)c正確；氫原子在不同能級(jí)間躍遷必須滿足|瓦一￡”|=埠選項(xiàng)

d正確.

題型三、原子核的衰變規(guī)律及核反應(yīng)方程

16.（2019天津）我國(guó)核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度

首次達(dá)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(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說(shuō)法正確的是（）

A.核聚變比核裂變更為安全、清潔

B.任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變

C.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加

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

【答案】AD

【解析】：核聚變的最終產(chǎn)物時(shí)氨氣無(wú)污染，而核裂變會(huì)產(chǎn)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(jìn)行，大核不能發(fā)生核聚變，故B錯(cuò)誤；核聚變反應(yīng)會(huì)放出大量的能

量，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系可知反應(yīng)會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，故C錯(cuò)誤；因聚變反應(yīng)放出能量，因此反應(yīng)前的比結(jié)合能小

于反應(yīng)后的比結(jié)合能，故D正確。

17.（2018北京）在核反應(yīng)方程；+X中，X表示的是

A.質(zhì)子B.中子C.電子D.a粒子

【答案】：A

7

【解析】：設(shè)X為：（X,根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒：4+14=17+Z,貝人Z=1

電荷數(shù)守恒：2+7=8+A,貝|A=1,即X為：；〃為質(zhì)子，故選項(xiàng)A正確，BCD錯(cuò)誤。

點(diǎn)睛：本題考查了核反應(yīng)方程式，要根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得出X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，從而確定X

的種類。

18.（2018全國(guó)3）1934年，約里奧-居里夫婦用a粒子轟擊鋁核冬A1,產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性核素X：

a+盆Al-n+XoX的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為（）

A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31

【答案】B

【解析】：根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為2+13=15,質(zhì)量數(shù)為4+27-1=30,

根據(jù)原子核的電荷數(shù)等于原子序數(shù)，可知X的原子序數(shù)為15,質(zhì)量數(shù)為30,選項(xiàng)B正確。

19.（2016全國(guó)2）在下列描述的核過(guò)程的方程中，屬于a衰變的是,屬于|3衰變的是,屬

于裂變的是,屬于聚變的是o（填正確答案標(biāo)號(hào)）

A.B.P.

C.+D.]N+：He.[O+：H

E.22u+；n.i2Xe+；：Sr+2；nF.:H+；H.；He+jn

【答案】CABEF

【解析】：衰變的反應(yīng)物只有一個(gè)，若生成物中有；形，說(shuō)明是a衰變，若生成物中有說(shuō)明是夕衰變;

重核裂變是用中子轟擊一個(gè)重核，生成一個(gè)較輕的核；輕核的聚變是輕核聚成一個(gè)較重的原子核。

20.（2017?全國(guó)卷2）一靜止的鈾核放出一個(gè)a粒子衰變成牡核，衰變方程為鑼U-鉗T/z+狂％。下列說(shuō)法正確

的是（）

A.衰變后社核的動(dòng)能等于a粒子的動(dòng)能

B.衰變后牡核的動(dòng)量大小等于a粒子的動(dòng)量大小

C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)a粒子所經(jīng)歷的時(shí)間

D.衰變后a粒子與牡核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量

【答案】：B

【解析】：衰變過(guò)程遵守動(dòng)量守恒定律，故選項(xiàng)A錯(cuò)，選項(xiàng)B對(duì)。根據(jù)半衰期的定義，可知選項(xiàng)C錯(cuò)。

a衰變釋放核能，有質(zhì)量虧損，故選項(xiàng)D錯(cuò)。

8

21.（2017天津）我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國(guó)對(duì)

國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是（）

A.汨+：HT■:He+：n

B.[N+；He->i；O+：H

/Zo1

C.:He+；；A—

D.鯊U+：nf嘿Ba+融+3：n

【答案】：A

【解析】：A對(duì)：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核。B錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變。C錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變。

D錯(cuò)：重核裂變。

22.（2017全國(guó)2）—靜止的鈾核放出一個(gè)a粒子衰變成鈕核，衰變方程為膘U->2篇Th+；He。下列說(shuō)法

正確的是（）

A,衰變后社核的動(dòng)能等于a粒子的動(dòng)能

B.衰變后牡核的動(dòng)量大小等于a粒子的動(dòng)量大小

C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)a粒子所經(jīng)歷的時(shí)間

D.衰變后a粒子與牡核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量

【答案】B

2

【解析】根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，生成的社核的動(dòng)量與a粒子的動(dòng)量等大反向，選項(xiàng)B正確；根據(jù)Ek=2

2m

可知，衰變后社核的動(dòng)能小于a粒子的動(dòng)能，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；鈾核的半衰期等于一半數(shù)量的鈾核衰變需要的

時(shí)間，而放出一個(gè)a粒子所經(jīng)歷的時(shí)間是一個(gè)原子核衰變的時(shí)間，故兩者不等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于該反應(yīng)

放出能量，由質(zhì)能方程可知，衰變后a粒子與社核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選

Bo

23.（2015重慶）圖中曲線a、b、c、1為氣泡室中某放射物質(zhì)發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中

磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。以下判斷可能正確的是（）

題1圖

9

A.a、6為萬(wàn)粒子的徑跡B.°、b為,粒子的徑跡C.c、d為a粒子的徑跡D.c、d為夕粒子的徑跡

【答案】D

【解析】：/射線的本質(zhì)是高速的光子流不帶電故a、b不可能是/粒子徑跡，a粒子所帶電性為正，在垂

直向里的磁場(chǎng)中結(jié)合左手定則必定左偏，而尸粒子所帶電性為負(fù)，必定右偏，故D選項(xiàng)正確。

24.（2015廣東）科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氤，再利用笊和氤核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為：X+Y-

iHe+注+4.9MeV和送+阻+X+17.6MeV,下列表述正確的有

A.X是中子BY的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6

C.兩個(gè)核反應(yīng)都沒(méi)有質(zhì)量虧損D.笊和病的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)

【答案】：AD

【解析】：本題中考查了原子物理的基礎(chǔ)知識(shí)。題目中有原子物理的兩個(gè)核反應(yīng)方程，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷

數(shù)守恒規(guī)律，由第二個(gè)核反應(yīng)方程得到X為中子6ri）,選項(xiàng)A正確；再由第一個(gè)方程得到Y(jié)質(zhì)子數(shù)為3,

質(zhì)量數(shù)為6,則中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)=3,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；兩個(gè)核反應(yīng)都產(chǎn)生了能量，根據(jù)愛(ài)因斯坦

質(zhì)能方程可知一定有質(zhì)量虧損，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；笊和瓶的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)，選項(xiàng)D正確。

25.（2015北京）下列核反應(yīng)方程中，屬于a衰變的是（）

A.那+飄―（。+阻B.卻-第+鞏

C.旭+汩.加+）D.23加3肥+。遙

【答案】B

【解析】a衰變是指某一原子核自發(fā)的變成另一種原子核，并放出a粒子的過(guò)程?？梢院苋菀椎倪x出B正

確；A選項(xiàng)為人工轉(zhuǎn)變方程；C選項(xiàng)為輕核聚變；D選項(xiàng)為p衰變。

26.（2015北京）實(shí)驗(yàn)觀察到，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中A點(diǎn)的原子核發(fā)生p衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在

紙面內(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，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外

B.軌跡2是電子的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外

C.軌跡1是新核的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里

D.軌跡2是新核的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里

10

【答案】D

【解析】由動(dòng)量守恒可知，原子核靜止在磁場(chǎng)中，發(fā)生P衰變后的新核與電子的動(dòng)量大小相等，方向相反。

由q3v=」一，得R=，,粒子運(yùn)動(dòng)的半徑與電荷量成反比。新核帶電量大于電子，因此R較小，知

RqB

軌跡2為新核軌跡，由左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。

27.（2014?重慶卷）碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為機(jī)的碘131,經(jīng)過(guò)32天后，該藥物中

碘131的含量大約還有（）

mm?mm

A￡-4C16D-32

【答案】C

1-

【解析】本題考查元素的半衰期.根據(jù)半衰期公式加=加0.（萬(wàn)戶,將題目中的數(shù)據(jù)代入可得C正確，A、B、

D錯(cuò)誤.

28.（2015山東）14c發(fā)生放射性衰變?yōu)榘胨テ诩s為5700年。己知植物存活其間，其體內(nèi)14c與12c的

比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，"C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過(guò)測(cè)量得知，某古木樣品中14c的比例正好是現(xiàn)代

植物所制樣品的二分之一。下列說(shuō)法正確的是o（雙選，填正確答案標(biāo)號(hào)）

a.該古木的年代距今約為5700年

b.I?。、13。、14c具有相同的中子數(shù)

C.14c衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出夕射線

d.增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14c的衰變

【答案】ac

【解析】因古木樣品中"C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過(guò)的時(shí)間為一個(gè)半衰期，

即該古木的年代距今約為5700年，選項(xiàng)a正確；Pc、13。、14c具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，

故中子數(shù)不同，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；根據(jù)核反應(yīng)方程可知，Me衰變?yōu)?4"的過(guò)程中放出電子，即發(fā)出0射線，選

項(xiàng)c正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；故選ac.

29.（2013山東）恒星向外輻射的能量來(lái)自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí)，可以發(fā)生“氫

燃燒”。

11

（i）完成“氫燃燒”的核反應(yīng)方程：M+__+h

（2）：灰是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6X10-%。一定質(zhì)量的：灰,經(jīng)7.8X10」6s后所剩下的：灰占

開始時(shí)的=

【答案】：（1）;He,（2）12.5%

【解析】：核反應(yīng)的過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，故可以左右兩側(cè)作差即可求得空線出的應(yīng)該為：2He；

結(jié)合半衰期公式加=叫）.（5尸，又因?yàn)樵诒绢}中t=7.8xl0」6s=3T,代入得:

m=^mQ,所以占開始的的12.5%。

30.（2014?福建）如圖所示，放射性元素鐳衰變過(guò)程中釋放出a、p>丫三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)

磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法正確的是.（填選項(xiàng)前的字母）

A.①表示丫射線，③表示a射線

B.②表示p射線，③表示a射線

C.④表示a射線，⑤表示丫射線

D.⑤表示P射線，⑥表示a射線

【答案】C

【解析】a射線帶正電，P射線帶負(fù)電，丫射線不帶電.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，a射線與［3射線分別在電場(chǎng)力的作

用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a射線偏向負(fù)極板，。射線偏向正極板，丫射線不受電場(chǎng)力，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；在磁場(chǎng)中，由左

手定則可以判斷a射線向左偏，P射線向右偏，丫射線不受洛倫茲力，不發(fā)生偏轉(zhuǎn).故C項(xiàng)正確.

31.（2014?新課標(biāo)全國(guó)）關(guān)于天然放射性，下列說(shuō)法正確的是.

A.所有元素都可能發(fā)生衰變

B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無(wú)關(guān)

C.放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性

D.a、B和丫三種射線中，丫射線的穿透能力最強(qiáng)

E.一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出a、［3和丫三種射線

【答案】：BCD

12

【解析】：本題考查了原子核的衰變.原子序數(shù)大于83的元素才可以發(fā)生衰變，原子序數(shù)小于83的元素

有的可以發(fā)生衰變，有的不可以發(fā)生衰變，A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)

關(guān)，B、C正確；三種射線a、丫穿透能力依次增強(qiáng)，D正確；原子核發(fā)生a或0衰變時(shí)常常伴隨著丫光

子的產(chǎn)生，但同一原子核不會(huì)同時(shí)發(fā)生a衰變和。衰變，E錯(cuò)誤.

32.（2014江蘇）氨222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷.它是世界衛(wèi)

生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是22286Rn-2i884Po+.已知22286Rn的半衰期約

為3.8天，則約經(jīng)過(guò)天，16g的22286Rn衰變后還剩1g.

【答案】拓e（或a粒子）15.2

【解析】核反應(yīng)過(guò)程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可推得該反應(yīng)的另一種生成物為矩e.②根據(jù)m=機(jī)0.（9廣

知彳=4,解得/"=3.8x4=15.2天.

33.（2014上海）核反應(yīng)方程式：Be+；He-1C+X中的X表示（）

A質(zhì)子B電子C光子D中子

【答案】：D

【解析】：核反應(yīng)時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒

34.（2015江蘇）核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，腎。是常用的核燃料。$U受一

個(gè)中子轟擊后裂變成堞8。和黑K?■兩部分，并產(chǎn)生_____個(gè)中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要

（選填“大于”或者“小于”）它的臨界體積。

【答案】：3、大于

【解析】：由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知：2卻+2熱那2+3."可見(jiàn)產(chǎn)生了3個(gè)中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的

一個(gè)條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。

題型四、愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程

35.（2019全國(guó)2）太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)主要模式之一是質(zhì)子-質(zhì)子循壞，循環(huán)的結(jié)果可表示為

4；Hf；He+2；e+2v,已知;H和；He的質(zhì)量分別為機(jī)p=1.0078u和％=4.0026u,lu=931MeV/02,c為光速。

在4個(gè):H轉(zhuǎn)變成1個(gè)；He的過(guò)程中，釋放的能量約為（）

A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV

【答案】C

13

【解析】由AE=AmC2AE=(4x勺一”一22

XE931x1()6xL6xlC)T9j

162731

了二9xl0?1.7xl0-kg?0.9xl0-kg；忽略電子質(zhì)量，則:

AE=(4XL0078M-4.0026M)?八26MeV,故。選項(xiàng)符合題意;

36.(2017?北京理綜)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次a衰變。放射出

a粒子?He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R。以辦q分別表示a粒子的質(zhì)量和電荷量。

(1)放射性原子核用5X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫出該a衰變的核反應(yīng)方程；

(2)a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?。?/p>

(3)設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為a粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M,求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損Amo

【答案】：⑴女一知Y+犯e(2嗡瑞⑶嘴歲”

【解析】：

⑴宏一卻Y+,He

⑵洛倫茲力提供向心力，有所以v=喈，7=等=第

環(huán)形電流/=*空。

(3)衰變過(guò)程動(dòng)量守恒，有O=PY+Pa所以尸丫=一尸a，“一”表示方向相反。

1

因?yàn)椤?根%」&=產(chǎn),所以石卜二靠

即：EkY:Eka=m:M由能量守恒Am/=EkY+Eka

其中Eka=%t/=q2B”

2m

q2)解M+m

所以Nm=2Mme1

37.(2017全國(guó)1)大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將笊核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電。笊核聚變反應(yīng)方程

是；H+；H-；He+[n。已知；H的質(zhì)量為2.0136u,:He的質(zhì)量為3.0150u,的質(zhì)量為1.0087u,1

u=931MeV/c2o笊核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()

A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV

【答案】：B

【解析】：在核反應(yīng)方程彳H+?H-3He+Rn中，反應(yīng)前物質(zhì)的質(zhì)量如=2x2.0136u=4.0272u,反應(yīng)后物質(zhì)

的質(zhì)量7〃2=3.0150u+1.0087u=4.0237u,質(zhì)量虧損Am=mi-/n2=0.0035u?則笊核聚變釋放的核能為E

=931*0.0035MeVM.3MeV,選項(xiàng)B正確。

14

38.（2014?北京）質(zhì)子、中子和笊核的質(zhì)量分別為機(jī)1、叫和如.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成笊核時(shí)，釋

放的能量是（c表示真空中的光速X）

A.（mi+m2-mi）cB.（mi-m2-mi）c

B.C.m2~D.（m\~mi）（?

【答案】：C

【解析】：本題考查質(zhì)能方程，AE=Amc2,其中△相=（根1+根2—相3），則AE=（mi+m2—根3），，C正確，

A、B、D錯(cuò)誤.

39.（2015江蘇）取質(zhì)子的質(zhì)量勺=1.6726x1。-27依，中子的質(zhì)量加〃=1.6749x1。-27版,a粒子的質(zhì)量

7%=6.6467x10-27炫，光速c=3xl（）8〃2/s,請(qǐng)計(jì)算a粒子的結(jié)合能，（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

【答案】：4.3X1012J

2-12

【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程AE=Am<?,可求：AE=（2mp+2mn-ma）c=4,3x10J

40.（2015海南）運(yùn)動(dòng)的原子核jX放出a粒子后變成靜止的原子核匕已知X、Y和a粒子的質(zhì)量分別是

M、網(wǎng)和機(jī)2，真空中的光速為C，a粒子的速度遠(yuǎn)小于光速。求反應(yīng)后與反應(yīng)前的總動(dòng)能之差以及a粒子

的動(dòng)能。

［答案］:AE?=（河_仍_網(wǎng)）,~~~—（〃_叫_m2）。2

【解析】：反應(yīng)后由于存在質(zhì)量虧損，所以反應(yīng)前后總動(dòng)能之差等于質(zhì)量虧損而釋放出的能量，

故根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可得g網(wǎng)片一^跖4=（M-叫_牡打2①

反應(yīng)過(guò)程中三個(gè)粒子組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故有〃網(wǎng)=%七，②

聯(lián)立①②可得,〃v；=———（M-n\-m^c2

2M-m2

題型五、物理學(xué)史與綜合類科學(xué)問(wèn)題

41.（2016天津）物理學(xué)家通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展。下列

說(shuō)法符合事實(shí)的是（）

A.赫茲通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論

B.查德威克用a粒子轟擊VN獲得反沖核10,發(fā)現(xiàn)了中子

C.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說(shuō)明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

15

D.盧瑟福通過(guò)對(duì)陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型

【答案】AC

【解析】：麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論，選項(xiàng)A正確；盧瑟

福用a粒子轟擊^N,獲得反沖核10,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說(shuō)

明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)C正確；盧瑟福通過(guò)對(duì)a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，

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

42.（2016全國(guó)）下列說(shuō)法正確的是。（）（填入正確選項(xiàng)前的字母，選對(duì)一個(gè)給3分，選對(duì)兩個(gè)

給4分，選對(duì)三個(gè)給5分，每選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分）

A.如果用紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，改用綠光照射該金屬一定發(fā)生光電效應(yīng)

B.a粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)a粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，這是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一

C.在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因此，光子散射后波

長(zhǎng)變長(zhǎng)

D.某放射性原子核經(jīng)過(guò)2次a衰變和一次P衰變，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個(gè)

E.根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的

動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能減小。

【答案】BCE

【解析】：紫光的頻率大于綠光，根據(jù)愛(ài)因斯坦能量方程E=紫光的能量大于綠光，能否發(fā)生光電效應(yīng)

由入射光的能量與逸出功的大小關(guān)系決定，當(dāng)入射光的能量所以紫光不能發(fā)生光電效應(yīng)綠光也一定不能，a

粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)a粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，這是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一是正確的；

結(jié)合公式尸=4在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，所以入

射光的動(dòng)量減小，因此，光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng)；a衰變的產(chǎn)物是；形，兩次衰變后質(zhì)子數(shù)將減少4