历年北京高中物理合格性考试汇编：原子物理学与相对论(教师版)

历年北京高中物理合格性考试汇编：原子物理学与相对论一．选择题（共7小题）1．（2020•北京学业考试）下列说法正确的是（）A．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量增加D．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固2．（2020•北京学业考试）目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（）A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的质子流它具有很强的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则3.8天后，需取走0.5g砝码天平才能再次平衡D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了43．（2020•北京学业考试）下列说法正确的是（）A．U→Th+He是重核裂变的反应方程式B．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量C．β衰变所释放的电子是原子核内的自由电子D．铯原子核Cs的结合能小于铅原子核Pb的结合能4．（2016•北京学业考试）2016年2月11日，美国的研究人员宣布探测到引力波．引力波是爱因斯坦广义相对论中的一个重要预言．爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波．引力波的探测难度很大，因为只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波．由于引力波与宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播．根据以上信息，下列说法正确的是（）A．引力波极容易被探测到B．引力波在宇宙中传播时会迅速衰减C．只有质量非常大的天体加速运动，才能产生引力波D．引力波的发现为爱因斯坦的广义相对论提供了证据5．（2008•东城区学业考试）在核反应方程中，X表示的粒子是（）A．B．C．n D．H6．（2007•北京学业考试）某种聚变的核反应方程是H+H→He+X，其中X所表示的粒子是（）A．H B．He C．n D．7．（2005•东城区学业考试）在镭核Ra中，含有的质子数与中子数分别是（）A．质子数88，中子数226B．质子数226，中子数88C．质子数88，中子数138D．质子数138，中子数226二．多选题（共2小题）8．（2012•西城区学业考试）关于经典力学，下列说法正确的是（）A．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定B．经典力学可看作相对论、量子力学在一定条件下的特殊情形C．经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用D．经典力学对高速运动的微观粒子不适用9．（2005•昌平区学业考试）A．α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核（）．在这个氧原子核中有（）A．8个正电子B．17个电子C．9个中子D．8个质子历年北京高中物理合格性考试汇编：原子物理学与相对论参考答案与试题解析一．选择题（共7小题）1．（2020•北京学业考试）下列说法正确的是（）A．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量增加D．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固【分析】玻尔理论将量子观念引入原子领域，提出定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱；衰变的过程中，电荷数守恒，质量数守恒；核外电子的轨道半径减小，原子能量增大；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固。

【解答】解：A、玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故A正确；B、在α衰变时，质量数守恒，但是新核与α粒子的总质量不等于原来的原子核的质量，会出现质量亏损。

故B错误；C、氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时要辐射光子，则氢原子的能量减小，故C错误；D、在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故D错误；故选：A。

【点评】本题考查了波尔理论、能级的跃迁、衰变、比结合能等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。

2．（2020•北京学业考试）目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（）A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的B．β射线是原子核外电子电离形成的质子流它具有很强的穿透能力C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则3.8天后，需取走0.5g砝码天平才能再次平衡D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4【分析】半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间，具有统计规律；β衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来。

三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强。

发生α衰变时，电荷数少2，质量数少4。

【解答】解：A、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的电子流，故A正确，B 错误；C、氡的半衰期为3.8天，经3.8天后，有0.5克衰变成新核，故取走的砝码小于0.5克，天平就能再次平衡。

故C错误。

D、根据α衰变的特点可知，α衰变时，电荷数少2，质量数少4，中子数减少了2．故D错误。

故选：A。

【点评】解决本题的关键知道α、β、γ射线的特点，以及知道半衰期的定义，知道β衰变所释放的电子的来源。

3．（2020•北京学业考试）下列说法正确的是（）A．U→Th+He是重核裂变的反应方程式B．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量C．β衰变所释放的电子是原子核内的自由电子D．铯原子核Cs的结合能小于铅原子核Pb的结合能【分析】裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的；核力随核子间距离的变化可以表现为引力也可以表现为斥力；核子在结合成原子核的过程中会释放能量，产生质量亏损。

【解答】解：A、裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，所给方程式U→Th+He不是此类，属于α衰变。

故A错误；B、由于质量亏损，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量。

故B错误；C、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的。

故C错误；D、铯原子核Cs的核子数多于铅原子核Pb的核子数，所以铯原子核Cs的结合能小于铅原子核Pb的结合能。

故D正确；【点评】该题考查到原子物理学的多个知识点的内容，知道衰变、裂变过程中的质量亏损以及结合能大小与核子数的关系是解答本题的关键。

4．（2016•北京学业考试）2016年2月11日，美国的研究人员宣布探测到引力波．引力波是爱因斯坦广义相对论中的一个重要预言．爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波．引力波的探测难度很大，因为只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波．由于引力波与宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播．根据以上信息，下列说法正确的是（）A．引力波极容易被探测到B．引力波在宇宙中传播时会迅速衰减C．只有质量非常大的天体加速运动，才能产生引力波D．引力波的发现为爱因斯坦的广义相对论提供了证据【分析】关于引力波，爱因斯坦在提出相对论时已经从理论上预言过，在2016年2月11日被发现，具有波的共性，并为爱因斯坦的广义相对论提供了证据．【解答】解：A、爱因斯坦认为，只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波，所以引力波的探测难度很大。

故A错误；B、由题可知，引力波与宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播。

故B错误；C、爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波。

故C错误；D、由题可知，引力波的发现为爱因斯坦的广义相对论提供了证据。

故D正确。

故选：D。

【点评】本题以发现万有引力波为背景考查波的特性，关键是读懂题意，注意何物体加速运动都会给时空带来扰动都可以形成引力波．5．（2008•东城区学业考试）在核反应方程中，X表示的粒子是（）A．B．C．n D．H【分析】根据核反应方程中的质量数和电荷数守恒判断出X的质子数和质量数，即可判断X是那种粒子．【解答】解：设X的质子数为m，质量数为n，则有：4+2＝m+6，9+4＝12+n，所以m＝0，n＝1，即X为中子，故ABC错误，D正确。

【点评】本题考查了质量数和电荷数守恒的应用，注意记住各种常见粒子的质量数和质子数．6．（2007•北京学业考试）某种聚变的核反应方程是H+H→He+X，其中X所表示的粒子是（）A．H B．He C．n D．【分析】根据核反应方程中的质量数和电荷数守恒判断出X的质子数和质量数，即可判断X是那种粒子．【解答】解：设X的质子数为m，质量数为n，则有：1+1＝2+m，2+3＝4+n，所以m＝0，n＝1，即X为中子，故ABD错误，C正确。

故选：C。

【点评】本题考查了质量数和电荷数守恒的应用，注意记住各种常见粒子的质量数和质子数．7．（2005•东城区学业考试）在镭核Ra中，含有的质子数与中子数分别是（）A．质子数88，中子数226B．质子数226，中子数88C．质子数88，中子数138D．质子数138，中子数226【分析】根据“质子数（Z）+中子数（N）＝质量数（A）”，即可求解．【解答】解：由题意可知该原子的质子数是88，由质子数（Z）+中子数（N）＝质量数（A）得：中子数（N）＝质量数（A）﹣质子数（Z）＝226﹣88＝138，所以，C正确，ABD错误。

故选：C。

【点评】了解原子的定义和构成：原子由原子核和核外电子构成，其中原子核由质子和中子构成的；熟记规律“原子序数＝核内质子数＝核外电子数＝核电荷数”和“质子数+中子数＝相对原子质量”．二．多选题（共2小题）8．（2012•西城区学业考试）关于经典力学，下列说法正确的是（）A．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定B．经典力学可看作相对论、量子力学在一定条件下的特殊情形C．经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用D．经典力学对高速运动的微观粒子不适用【分析】经典力学的适用范围是宏观、低速情形，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学．【解答】解：相对论、量子论的提出，没有否定经典力学，经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用。