2020高考备考物理重难点《原子结构和原子核》(附答案解析版)
重难点10 原子结构和原子核【知识梳理】一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式 1．原子的核式结构（1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
（2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
（3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱 （1）光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。
（2）光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
（3）氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，（n ＝3,4,5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。
3．玻尔理论（1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
（2）跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n 。
（h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s ） （3）轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4．氢原子的能级、能级公式 （1）氢原子的能级 能级图如图所示（2）氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1（n＝1,2,3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。
②氢原子的半径公式：r n＝n2r1（n＝1,2,3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m。
二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2．天然放射现象（1）天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。
天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。
（2）放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。
具有放射性的元素叫放射性元素。
（3）三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
（4）放射性同位素的应用与防护①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。
③防护：防止放射性对人体组织的伤害。
3．原子核的衰变（1）衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
（2）分类α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e（3）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
三、核力、结合能、质量亏损1．核力（1）定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
（2）特点：①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内；③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
2．结合能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。
3．比结合能（1）定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
（2）特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损。
由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2。
四、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程1．重核裂变（1）定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。
（2）典型的裂变反应方程：235U＋10n→8936Kr＋144 56Ba＋310n。
92（3）链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
（4）临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。
（5）裂变的应用：原子弹、核反应堆。
（6）反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
2．轻核聚变（1）定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。
轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。
（2）典型的聚变反应方程：21H ＋31H→42He ＋10n ＋17.6MeV【限时检测】（建议用时：30分钟）1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。
光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光。
要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A ．12.09 eVB ．10.20 eVC ．1.89 eVD ．1.5l eV【答案】A【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV 的可见光。
故 1.51(13.60)eV 12.09eV E ∆=---=。
故本题选A 。
2．（2019·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为1401214H He+2e+2v →，已知11H 和42He 的质量分别为P 1.0078u m =和 4.0026u m α=，1u=931MeV/c 2，c为光速。
在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为A ．8 MeVB ．16 MeVC ．26 MeVD ．52 MeV【答案】C【解析】由2E mC ∆=∆知()242p e E m m m c α∆=⨯--⋅，2Em c∆∆==6191693110 1.610J 910-⨯⨯⨯⨯27311.710kg 0.910kg --≈⨯⨯?，忽略电子质量，则：()24 1.0078 4.0026MeV 26E u u c ≈∆=⨯-⋅，故C 选项符合题意；3．（2019·天津卷）如图为a 、b 、c 三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。
由a 、b 、c 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是【答案】C【解析】由光电效应的方程k E hv W =-，动能定理k eU E =，两式联立可得hv WU e e=-，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率b c a v v v >>，则可知三种光的折射率的关系为b c a n n n >>，因此光穿过三棱镜时b 光偏折最大，c 光次之，a 光最小，故选C ，ABD 错误。
4．（2019·天津卷）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。
下列关于聚变的说法正确的是A ．核聚变比核裂变更为安全、清洁B ．任何两个原子核都可以发生聚变C ．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D ．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 【答案】AD【解析】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A 正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故B 错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C 错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D 正确。
5．下列说法正确的是A ．某种金属能否发生光电效应取决于照射光的强度B ．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验，证实了在原子核内部存在中子C ．—个23892U 原子核衰变为一个20682Pb 原子核的过程中，发生8次衰变D ．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中一种必与入射光频率相同 【答案】D【解析】某种金属能否发生光电效应取决于照射光的频率，选项A 错误；卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验，证实了在原子核内部存在质子，而查德韦克通过实验证实中子，故B 错误；由质量数与质子数守恒，一个23892U 原子核衰变为一个20682b P 原子核的过程中，发生8次α衰变，发生6次β衰变，故C 错误；处于基态的氢原子在某单色光束照射下，先吸收能量向高能级跃迁，然后再从高能级向低能级跃迁，其中从吸收光子后的最高的能级向基态跃迁时发出的光子的能量与吸收的光子的能量是相等的。
故D 正确；故选D. 6．下列说法正确的是A ．用同一频率的光照射不同的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k 越大，则这种金属的逸出功W 越小B ．一个氢原子处在n =5的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出10种频率的光子C ．Csl37是核泄漏时对人体产生有害辐射的重要污染物，其核反应方程式为1371375556Cs Ba+X →，其中的X 为质子D ．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越稳定 【答案】AD【解析】A ．据光电效应方程km E h W ν=-可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，故选项A 正确；B ．一个氢原子处在n =5的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出5→4、4→3、3→2和2→1四种频率的光，故选项B 错误；C ．核泄漏污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射.其核反应方程式为1371375556Cs Ba+X →，由此可以判断X 质量数为零，电荷数为-1，则为负电子，故选项C 错误；D ．原子核内每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，且比结合能越大的原子核，原子核越稳定，故选项D 正确；故选AD 。
7．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射能量。
下列说法正确的是A ．这群氢原子能发出三种频率不同的光B ．从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光最容易发生衍射现象C ．从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光子动量最大D ．从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光照射逸出功为2.49eV 的金属钠，产生的光电子初动能一定为9.60eV 【答案】AC【解析】一群处于激发态的氢原子在向低能级跃迁时，放出2n C 种光子频率，频率最大的光子，波长最短；结合发生明显衍射的条件分析；根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，要理解发生光电效应时产生的光电子的初动能不一定都是最大。
【复习指导】2020年高考物理重点试题分项版汇编系列专题14原子结构原子核和波粒二象性含解析
专题14原子结构、原子核和波粒二象性一、单选题1．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法中正确的是（）A. 从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长B. 处于n=4的定态时电子的轨道半径r4比处于n=3的定态时电子的轨道半径r3小C. 从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小D. 从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子可以使逸出功为2.5eV的金属发生光电效应【答案】 A光电效应，A正确D错误；根据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于n=4的定态时电子的轨道半径4r比处于n=3的定态时电子的轨道半径3r大，B错误；从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，根据222ke mvr r可知，电子越大的半径减小，则电子的动能增大，C错误．2．下列有关光的现象中，不能用光的波动性进行解释的是（）A. 光的衍射现象B. 光的偏振现象C. 泊松亮斑D. 光电效应【答案】 D【解析】光的衍射、偏振都是波特有的性质，故能说明光具有波动性（偏振是横波特有的属性），AB不符合题意；泊松亮斑是由于光的衍射形成的，能用光的波动性进行解释，故C不符合题意；光电效应说明光具有粒子性，D符合题意． 3．用波长为72.010m -⨯的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是194.710J -⨯。
由此可知，钨的极限频率是（ ）。
（普朗克常量346.6310h J s -=⨯⋅，光速83.010/c m s =⨯，结果取两位有效数字）A. 145.510Hz ⨯B. 147.910Hz ⨯C. 149.810Hz ⨯D. 151.210Hz ⨯【答案】 B【解析】据Km E h W υ=-0W h υ=cυλ=可得：0Km E chυλ=-，代入数据得：1407.910Hz υ=⨯故选B 4．如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n = 4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光。
2020年高考物理素养提升专题16 原子结构与原子核(解析版)
素养提升微突破16 原子结构与原子核——认知物体的微观结构原子结构与原子核原子结构与原子核是最近两年调整为必考考点，考试中一般以选择题形式出现，难度不高，属于理解记忆为主，但微观结构看不见，需要考生有丰富的想象能力建模能力。
【2019·新课标全国Ⅰ卷】氢原子能级示意图如图所示。
光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光。
要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A ．12.09 eVB ．10.20 eVC ．1.89 eVD ．1.5l eV【答案】A【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV 的可见光。
故 1.51(13.60)eV 12.09eV E ∆=---=。
故本题选A 。
【素养解读】本题考查波尔原子理论和能级跃迁，意在考查考生的理解能力。
一、原子的核式结构1．电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”。
2．α粒子散射实验 (1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”。
【典例1】【2019·江苏卷】100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α粒子轰击6028Ni 核也打出了质子：460621228291He+Ni Cu+H X →+；该反应中的X 是 （选填“电子”“正电子”或“中子”）．此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能．目前人类获得核能的主要方式是 （选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。
【答案】中子 核裂变【解析】由质量数和电荷数守恒得：X 应为：10n 即为中子，由于衰变是自发的，且周期与外界因素无关，核聚变目前还无法控制，所以目前获得核能的主要方式是核裂变；【素养解读】本题通过原子核的人工转变考查了核反应方程中的质量数守恒、电荷数守恒等规律。
2020高考物理 光电效应、原子与原子核 Word版含答案
专题五原子物理第13讲光电效应、原子与原子核一、对光电效应的理解二、对光的波粒二象性的理解实验根底说明光的波动性干预、衍射和偏振现象①光的波动性不同于宏观观念的波②光是一种概率波,即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述光的粒子性光电效应、康普顿效应①当光同物质发生作用时,这种作用是 "一份一份〞进行的,表现出粒子性,粒子性的含义是 "不连续〞②光子不同于宏观观念的粒子波动性和粒子性的对立、统一①大量光子易显示出波动性,而少量光子易显示出粒子性②波长长(频率低)的光波动性强,而波长短(频率高)的光粒子性强①光子说并未否认波动说,E＝hν＝hc/λ中,ν和λ就是波的概念②波和粒子在宏观世|界是不能统一的,而在微观世|界却是统一的四、对原子核的衰变、半衰期的理解五、核反响方程、核能的计算高频考点1光电效应规律和光电效应方程四类图象比照图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最|||大初动能E k与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝|||对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系①遏止电压U c：图线与横轴的交点②饱和光电流I m：电流的最|||大值③最|||大初动能：E km＝eU c颜色不同时,光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和光电流③最|||大初动能E k1＝eU c1 ,E k2＝eU c2遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴的交点②遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积,即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)1－1.(多项选择)(2021·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b 照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最|||大初动能分别为E k a 和E k b.h为普郎克常量．以下说法正确的选项是()A．假设νa>νb ,那么一定有U a<U bB．假设νa>νb ,那么一定有E k a>E k bC．假设U a<U b ,那么一定有E k a<E k bD．假设νa>νb ,那么一定有hνa－E k a>hνb－E k b解析：此题考查对光电效应方程hν－W0＝E k的理解．光照射到同种金属上,同种金属的逸出功相同．假设νa>νb ,据hν－W0＝E k ,得E k a>E k b ,那么B项正确．由hν－W0＝E k＝eU ,可知当νa>νb时U a>U b ,那么A项错误．假设U a<U b说明E k a<E k b ,那么C项正确．由hν－E k ＝W0 ,而同一种金属W0相同,那么D项错误．答案：BC1－2.(多项选择)(2021·淮北市第|一中学高三周考)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验,发现光电流与电压的关系如以下图．普朗克常量为h ,被照射金属的逸出功为W 0 ,遏止电压为U c ,电子的电荷量为e ,那么以下说法正确的选项是( )A ．甲光的强度大于乙光的强度B ．甲光的频率大于乙光的频率C ．甲光照射时产生的光电子初动能均为eU cD ．乙光的频率为W 0＋eU c h解析：根据光的强度越强 ,那么光电子数目越多 ,对应的光电流越大 ,即可判定甲光的强度较大；选项A 正确；由光电效应方程12m v 2＝hν－W 0 ,12m v 2＝U c e ,由图可知 ,甲乙的遏止电压相同 ,故甲乙的频率相同 ,选项B 错误；甲光照射时产生的光电子的最|||大初动能均为eU c ,选项C 错误；根据12m v 2＝hν－W 0＝U c e ,可得ν＝U c e ＋W 0h,选项D 正确；应选AD ． 答案：AD1－3.(多项选择)(2021·西安长安区一中模拟)2021年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是创造了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的创造利用了爱因斯坦的光电效应原理．如以下图电路可研究光电效应规律．图中标有A 和K 的为光电管 ,其中K 为阴极 ,A 为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流 ,理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源 ,用光子能量为10.5 eV 的光照射阴极K ,电流计中有示数 ,假设将滑动变阻器的滑片P 缓慢向右滑动 ,电流计的读数逐渐减小 ,当滑至|||某一位置时电流计的读数恰好为零 ,读出此时电压表的示数为6.0 V ；现保持滑片P 位置不变 ,以下判断正确的选项是( )A ．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB ．假设增大入射光的强度 ,电流计的读数不为零C ．假设用光子能量为12 eV 的光照射阴极K ,光电子的最|||大初动能一定变大D ．假设用光子能量为9.5 eV 的光照射阴极K ,同时把滑片P 向左移动少许 ,电流计的读数一定不为零解析：此题考查了光电效应实验．由电路图可知图中所加电压为反向减速电压 ,根据题意可知遏止电压为6 V ,由E k＝hν－W0＝eU c得W0＝4.5 eV ,选项A正确；当电压到达遏止电压时,所有电子都不能到达A极,无论光强如何变化,电流计示数仍为零,选项B错；假设光子能量增大,根据光电效应方程,光电子的最|||大初动能一定变大,选项C正确；假设光子能量为9.5 eV的光照射阴极K ,那么遏止电压为5 V ,滑片P向左移动少许,电流计的读数仍为零,选项D错．答案：AC高频考点2光的波粒二象性和物质波2－1.(多项选择)关于物质的波粒二象性,以下说法中正确的选项是()A．不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性解析：由德布罗意波可知A、C正确；运动的微观粒子,到达的位置具有随机性,而没有特定的运动轨道,B正确；由德布罗意理论知,宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性,不是不具有波粒二象性,D错误．答案：ABC2－2.(2021·资阳市高三模拟)以下说法正确的选项是()A．一束光照射到某种金属上不能产生光电效应,可能是因为这束光的强度太小B．238 92U→234 90Th＋42He为α衰变方程C．按照波尔理论,氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时电子动能增大,原子的能量增加D．只有光才具有波粒二象性解析：一束光照射到某种金属上不能产生光电效应,是因为这束光的频率低于这种金属的极限频率,A错误；天然放射现象中放出α粒子的为α衰变,B正确；按照波尔理论,氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要释放能量,原子的能量减小,C 错误；所有物体都具有波粒二象性,D错误．答案：B2－3.(2021·北京卷)2021年年初,我国研制的 "大连光源〞- -极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世|界上最|||强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎．据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s ,真空光速c＝3×108 m/s)()A．10－21J B．10－18JC．10－15J D．10－12J解析：由题意知,电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量,E＝kν＝h cλ＝2×10－18J ,应选项B正确．答案：B高频考点3原子结构与原子光谱3－1.(2021·第二次全国大联考卷Ⅱ)对于原子结构和原子核的结构,经过不断的实验探索,我们已经有了一定的认识,对于这个探索的过程,以下描述错误的选项是() A．卢瑟福根据α粒子轰击金箔时发生散射,提出了原子的核式结构模型B．为了解释原子的稳定性和辐射光谱的不连续性,波尔提出了氢原子结构模型C．卢瑟福通过利用α粒子轰击铍原子核,最|||终发现了中子D．人类第|一次实现的原子核的人工转变核反响方程是147N＋42He→178O＋11H解析：α粒子轰击金箔时大局部粒子没有偏转,有局部发生大角度偏转,卢瑟福提出原子的大局部质量集中在原子中|心,即原子的核式结构模型,选项A正确．按照原子的核式结构模型,原子将不断对外辐射波长连续变化的光波并最|||终消失,为了解释事实上原子的稳定性和辐射光谱的不连续性,波尔结合量子论提出了氢原子结构模型,选项B对．通过利用α粒子轰击铍原子核,最|||终发现了中子的不是卢瑟福,而是查德维克,选项C错．人类第|一次实现的原子核的人工转变核反响方程是14 7N＋42He→17 8O＋11H ,选项D对．答案：C3－2.(2021·泰安市高三质量检测)根据氢原子的能级|||图,现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上,受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光,那么照射氢原子的单色光的光子能量为()A．12.75 eV B．13.06 eVC．13.6 eV D．0.85 eV解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光,知跃迁到第4能级||| ,那么吸收的光子能量为ΔE＝－0.85 eV＋13.6 eV＝12.75 eV.A正确,B、C、D错误．答案：A3－3.(2021·第二次全国大联考Ⅲ卷)预计2021年7月,我国 "北斗三号〞全球组网卫星进行首|||次发射,采用星载氢原子钟.如图为氢原子的能级|||图,以下判断正确的选项是()A．大量氢原子从n＝3的激发态向低能级|||跃迁时,能产生3种频率的光子B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,原子的能量减小C．当氢原子从n＝5的状态跃迁到n＝3的状态时,要吸收光子D．从氢原子的能级|||图可知原子发射光子的频率也是连续的解析：根据C23＝3可知,一群处于n＝3能级|||氢原子向低能级|||跃迁,辐射的光子频率最|||多3种,选项A正确；氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,原子的能量增大,选项B错误；氢原子从高能级|||跃迁到低能级|||时放出光子,选项C错误；玻尔理论指出氢原子能级|||是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的,选项D错误．答案：A高频考点4 原子核的衰变半衰期4－1．(2021·常德市高三模拟)某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线,让这三种射线进入磁场,运动情况如以下图,以下说法正确的选项是()A．该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大B．C粒子是原子核的重要组成局部C．A粒子一定带正电D．B粒子的穿透性最|||弱解析：半衰期由原子核本身决定,与外界因素无关,故A错误；由图可知C粒子为电子,而原子核带正电,故B错误；由安培左手定那么可知,A粒子一定带正电,故C正确；B粒子为γ射线穿透性最|||强,故D错误．答案：C4－2.(2021·安徽省 "江南十校〞高三联考)铀核(23592 U)经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核(20782 Pb) ,关于该过程,以下说法中正确的选项是()A．m＝5 ,n＝4B．铀核(23592 U)的比结合能比铅核(20782 Pb)的比结合能小C．衰变产物的结合能之和小于铀核(23592 U)的结合能D．铀核(23592U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关解析：衰变方程为：23592 U→20782 Pb＋mα＋nβ,那么：235＝207＋4m,解得：m＝7 ,又：92＝82＋7×2－n ,得：n＝4 ,应选项A错误；衰变后的产物相对于衰变前要稳定,所以铀核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能,故B正确,C错误；原子核的半衰期与环境的温度、压强等无关,故D错误．答案：B4－3.(2021·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为238 92U→234 90 Th＋42He.以下说法正确的选项是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：此题考查天然放射现象、半衰期、动量守恒．静止的原子核在衰变前后动量守恒,由动量守恒定律得0＝m1v1＋m2v2 ,可知m1v1＝－m2v2 ,故衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小,选项B正确；而动能E k＝p22m,由于钍核的质量(m1)大于α粒子的质量(m2) ,故其动能不等,选项A错误；铀核的半衰期是大量的铀核半数发生衰变所用的时间,而不是放出一个α粒子所经历的时间,选项C错误；原子核衰变前后质量数守恒,衰变时放出核能,质量亏损,选项D错误．答案：B高频考点5核反响方程与核能计算1．核反响方程的书写与分类(1)必须遵循的两个规律：质量数守恒、电荷数守恒．由此可以确定具体的反响物或生成物．(2)必须熟记根本粒子的符号：如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子( 0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(3)并不是生成物中有42He的就为α衰变,有 0－1e的就为β衰变．2．核能的理解与计算(1)比结合能越大,原子核结合的越牢固．(2)到目前为止,核能发电还只停留在利用裂变核能发电．(3)核能的计算方法：①根据爱因斯坦质能方程,用核反响的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方,即ΔE＝Δmc2(J)．②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量,用核反响的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV ,即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．③如果核反响时释放的核能是以动能形式呈现,那么核反响过程中系统动能的增量即为释放的核能．5－1．(2021·哈尔滨市六中模拟)静止在匀强电场中的碳14原子核,某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直,且经过相等的时间后形成的轨迹如以下图(a、b表示长度)．那么碳14的核反响方程可能是()A．14 6C→42He＋10 4Be B．14 6C→01e＋14 5BC．14 6C→ 0－1e＋14 7N D．14 6C→21H＋12 5B解析：由轨迹弯曲方向可以看出,反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同,均带正电,所以放出的粒子为α粒子,即发生α衰变,那么核反响方程是14 6C→42He＋10 4Be ,故A正确．答案：A5－2.(2021·广州市高三测试)有一钚的同位素239 94Pu核静止在匀强磁场中,该核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后,变成铀(U)的一个同位素原子核．铀核与x粒子在该磁场中的旋转半径之比为1∶46 ,那么()A．放出的x粒子是42HeB．放出的x粒子是 0－1eC．该核反响是核裂变反响D．x粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等解析：钚核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后,动量守恒,根据动量守恒定律可知,生成的铀核和x 粒子的动量大小相等 ,铀核的质子数为92 ,根据R ＝m v qB,那么可知x 粒子质子数为2 ,故为α粒子 ,42He ,选项A 正确 ,B 错误；该反响为衰变反响 ,选项C 错误；根据T ＝2πm qB由于铀核和α粒子的荷质比不等 ,故周期不等 ,选项D 错误；应选A ． 答案：A5－3.(2021·全国卷Ⅰ)大科学工程 "人造太阳〞主要是将氘核聚变反响释放的能量用来发电．氘核聚变反响方程是：21H ＋21H →32He ＋10n.21H 的质量为2.013 6 u ,32He 的质量为3.015 0u ,10n 的质量为1.008 7 u,1 u ＝931 MeV/c 2.氘核聚变反响中释放的核能约为( )A ．3.7 MeVB ．3.3 MeVC ．2.7 MeVD ．0.93 MeV解析：聚变反响中的质量亏损为Δm ＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7)u ＝0.003 5 u ,那么释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝0.003 5×931 MeV ≈3.3 MeV ,B 正确．答案：B专题六 实验技能与创新第14讲 力学实验与创新高频考点1 测速度和加速度的三种方法方法一 打点计时器或频闪照相(2021·第三次全国大联考卷Ⅰ)某同学在做研究匀变速直线运动实验时 ,获取了一条纸带的一局部 ,0、1、2、3、4、5、6、7是计数点 ,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出) ,计数点间的距离如以下图．由于粗心 ,该同学忘了测量3、4两个计数点之间的距离．求：(1)其中6号计数点的瞬时速度的大小v 6＝________ m/s.(保存三位有效数字)(2)利用逐差法处理数据 ,计算出滑块的加速度a ＝________ m/s 2.(保存三位有效数字)．(3)计数点3、4之间的距离是x 4＝____________m ．(保存三位有效数字)【解析】 每相邻两计数点间还有4个点 ,说明相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,6号计数点的瞬时速度的大小v 6＝(3.88＋4.37)×10－22×0.1m/s ＝0.413 m/s ； (2)加速度a ＝[(4.37＋3.88＋3.39)－(1.40＋1.89＋2.40)]×10－23×4×0.12m/s 2＝0.496 m/s 2 (3)有题意可知 ,x 4－x 3＝x 5－x 4 ,计数点3、4之间的距离是x 4＝x 3＋x 52＝2.90 cm 【答案】 (1)0.413 m/s (2)0.496 m/s 2 (3)2.90 cm(2.89～2.91都行)利用纸带求速度和加速度(1)平均速度法求速度：做匀变速直线运动的物体在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度 ,即v n ＝x n ＋x n ＋12T． (2)利用纸带求加速度的三种方法①逐差法：如从纸带上得到6个计数点在相邻相等时间间隔内的位移 ,利用Δx ＝aT 2可得a 1＝x 4－x 13T 2、a 2＝x 5－x 23T 2、a 3＝x 6－x 33T 2 ,再算出a 1、a 2、a 3的平均值 ,即a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2.假设位移段为奇数那么将中间一段去掉 ,然后再将数据分组 ,利用逐差法求解加速度．②利用第m 个T 时间内的位移和第n 个T 时间内的位移求a ,即a ＝x m －x n (m －n )T 2． ③v -t 图象法：求出各点的瞬时速度 ,画出v -t 图线 ,图线的斜率表示加速度a ．1－1.(2021·全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动 ,用自制 "滴水计时器〞计量时间．实验前 ,将该计时器固定在小车旁 ,如图(a)所示．实验时 ,保持桌面水平 ,用手轻推一下小车．在小车运动过程中 ,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴 ,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知 ,小车在桌面上是____________(填 "从右向左〞或 "从左向右〞)运动的．(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A 点位置时的速度大小为__________m/s ,加速度大小为____________m/s 2.(结果均保存2位有效数字)解析：(1)小车在阻力的作用下 ,做减速运动 ,由图(b)知 ,从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小 ,所以小车在桌面上是从右向左运动；(2)滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴 ,所以相邻两水滴间的时间间隔为：Δt ＝3045＝23 s ,所以A 点位置的速度为：v A ＝0.117＋0.1332Δt＝0.19 m/s ,根据逐差法可求加速度：(x 5＋x 4)－(x 2＋x 1)＝6a (Δt )2 ,解得a ＝0.037 m/s 2．答案：(1)从右向左 (2)0.19 0.0371－2． (2021·茂名市高三质监)如图是某同学研究小球下落时的频闪照片 ,频闪仪每隔0.1 s 闪光一次并进行拍照．照片中小球静止时在位置1 ,某时刻释放小球 ,下落中的小球各位置与位置1的距离如图中所标的数据(单位：cm)．实验过程并没有错误 ,但该同学发现图中数据存在以下问题：根据h ＝12gt 2＝12×9.8×0.12m ＝4.90 cm ,而图中标出的位置1和位置2的距离为1.23 cm ,比4.90 cm 小很多 ,你对此问题的解释是___________．下落中小球在位置3的速度为_________m/s ,小球做自由落体运动的加速度为________m/s 2.(计算结果保存3位有效数字)解析：对此问题的解释是：小球下落到位置2时下落的时间小于0.1 s ；下落中小球在位置3的速度为v 3＝h 22T ＝(30.63－1.23)×10－22×0.1m/s ＝1.47 m/s ；小球做自由落体运动的加速度为g ＝Δh T2＝ [(30.63－11.03)－(11.03－1.23)]×10－20.12 m/s 2＝9.80 m/s 2 答案：(1)小球在位置2时下落的时间小于0.1 s (2)1.47 (3)9.80方法二 光电门(2021·全国卷Ⅱ)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度的之间关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a) ,将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上 ,记下挡光片前端相对于斜面的位置 ,令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时 ,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt ；③用Δs 表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示 ,v －表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小 ,求出v －；④将另一挡光片换到滑块上 ,使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同 ,令滑块由静止开始下滑 ,重复步骤②、③；⑤屡次重复步骤④⑥利用实验中得到的数据作出v Δt 图 ,如图(c)所示完成以下填空：(1)用a 表示滑块下滑的加速度大小 ,用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小 ,那么v －与v A 、a 和Δt 的关系式为v －_______．(2)由图(c)可求得v A ＝________cm/s ,a ＝________cm/s 2.(结果保存3位有效数字)【解析】 (1)设遮光片末端到达光电门的速度为v ,那么由速度时间关系可知：v ＝v A＋a Δt ,且v －＝v A ＋v 2联立解得：v －＝v A ＋12a Δt ； (2)由图(c)可求得v A ＝52.1 cm/s ,12a ＝53.6－52.1180×10－3cm/s 2≈8.2 cm/s 2 ,即a ＝16.4 cm/s 2． 【答案】 (1)v －＝v A ＋12a Δt (2)52.1,16.3(15.8～16.8)利用光电门求速度和加速度可以根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出物体运动到光电门处的瞬时速度⎝⎛⎭⎫v ＝d Δt ；可以通过a ＝v 22－v 212L 计算出物体运动的加速度． 注意：只有当时间间隔Δt 趋于零时 ,平均速度才可以认为等于瞬时速度 ,所以挡光片的宽度越小越好.1－3.(2021·河南天一高三联考)某实验小组为测量当地的重力加速度 ,设计了如下实验： ①如以下图 ,把两个完全相同的光电门A 和B 安放在粗糙的水平导轨上 ,用导轨标尺量出两光电门之间的距离s ；②滑块上安装一宽度为d 的遮光板 ,滑块沿水平导轨匀减速地先后通过两个光电门A 和B ,配套的数字毫秒计记录了通过A 光电门的时间为Δt 1 ,通过B 光电门的时间为Δt 2；答复以下问题：(1)计算出通过光电门A 的瞬时速度为__________(用所给出的字母表示)；(2)利用题目的数据 ,请用字母表示出滑块的加速度大小为__________________；(3)假设滑块与水平粗糙导轨间的动摩擦因数为μ ,那么实验小组所在地的重力加速度为__________．解析：(1)滑块通过光电门A 的瞬时速度近似等于滑块通过光电门的平均速度 ,即v A ＝d Δt 1 ,同理滑块通过光电门B 的瞬时速度v B ＝d Δt 2； (2)滑块沿水平导轨匀减速运动 ,那么有v 2A －v 2B ＝2as ,解得：a ＝(Δt 22－Δt 21)d 22Δt 22Δt 21s． (3)根据牛顿第二定律 ,有μmg ＝ma ,解得：g ＝a μ＝(Δt 22－Δt 21)d 22μΔt 22Δt 21s ． 答案：(1)d Δt 1 (2)(Δt 22－Δt 21)d 22Δt 22Δt 21s (3)(Δt 22－Δt 21)d 22μΔt 22Δt 21s 方法三 DIS 传感器(2021·上海静安区质检)在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时 ,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置 ,重物通过滑轮用细线拉小车 ,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器 ,位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动 ,位移传感器(接收器)固定在轨道一端．实验中力传感器的拉力为F ,保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不变 ,改变重物重力重复实验假设干次 ,得到加速度与外力的关系如图(b)所示．(重力加速度g ＝10 m/s 2)．(1)小车与轨道的滑动摩擦力f ＝__________N ．(2)从图象中分析 ,小车(包括位移传感器发射器)的质量为______kg ．(3)为得到a 与F 成正比的关系 ,应将斜面的倾角θ调整到tan θ＝________．【解析】 (1)根据图象可知 ,当F ＝0.5 N 时 ,小车开始有加速度 ,那么f ＝0.5 N ；(2)根据牛顿第二定律得：a ＝F －f M ＝1M F －f M,那么a -F 图象的斜率表示小车质量的倒数 , 那么M ＝1k ＝5－04－0.5kg ＝0.7 kg (3)为得到a 与F 成正比的关系 ,那么应该平衡摩擦力 ,那么有：Mg sin θ＝μMg cos θ解得：tan θ＝μ ,根据f ＝μMg 得：μ＝0.50.7×10＝114所以tan θ＝114【答案】 (1)f ＝0.5 N (2)0.7 (3)1/14利用DIS 能直接将测量数据输入计算机 ,经过处理可得到所需图象 ,如x -t 图、v -t 图和a -t 图等 ,然后分析图象 ,利用图象的斜率和截距等即可求得速度和加速度．注意：在用图象处理实验数据时常利用 "化曲为直〞的思想 ,将非线性关系图象转化为线性关系图象 ,然后由图线的截距和斜率等确定物体的速度和加速度.高频考点2 与 "纸带〞有关的四个力学实验实验一 探究加速度与力、质量的关系(2021·第三次全国大联考卷Ⅱ)如图甲所示为探究加速度与合外力关系的实验装置 ,实验进行前先要平衡摩擦力 ,保证细线拉力等于小车的合外力．(1)为了适当垫高轨道 ,同学们选择了一个适宜的木块 ,通过游标卡尺测量木块的高度 ,示数如图乙所示 ,那么木块高度为________cm ．(2)平衡摩擦力后通过打点计时器得到一条记录小车运动的纸带 ,相邻计数点之间有四个计时点没有画出 ,请计算小车的加速度a ＝____________(保存两位有效数字)．(3)实验进行过程不断增加细线所挂重物的质量m ,测出对应的加速度a ,那么以以下图象中能正确反映小车加速度a 与所挂重物质量m 的关系的是________．【解析】 (1)游标卡尺的主尺刻度为10 mm ,游标尺刻度为11×0.05 mm ＝0.55 mm ,所以游标卡尺读数为10.55 mm ＝1.055 cm ．(2)每相邻两计数点间还有4个计时点未画出 ,说明相邻计数点的时间间隔T ＝0.1 s ,根据逐差法有a ＝(3.39＋3.88＋4.37－1.89－2.40－2.88)cm 9T 2＝0.50 m/s 2． (3)当重物质量远小于小车质量时 ,近似认为拉力等于重力 ,所以有a ＝mg M,图象为倾斜直线；随着重物质量增大 ,二者共同做匀变速直线运动 ,有a ＝mg M ＋m,当m 趋向无穷大时 ,加速度趋向重力加速度 ,所以图象趋向平缓 ,选C ．【答案】 (1)1.055 (2)0.50 m/s 2 (3)C1．实际作出的a -F 图象后面会有些弯曲．如以下图．这是因为a -F 图象的横坐标F 并。
2020届高考物理专题训练：原子物理(两套 附详细答案解析)
高考物理专题训练：原子物理（基础卷）一、(本题共13小题，每小题4分，共52分。
在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～13题有多项符合题目要求。
全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．下列说法正确的是()A．在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但电荷数不守恒B．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期C．18个放射性元素的原子核经一个半衰期一定有9个发生了衰变D．由两种元素的原子核结合成一种新元素的原子核时，一定吸收能量【答案】B【解析】核反应前后质量数守恒，电荷数也守恒，A错误；半衰期是宏观统计概念，C错误；核聚变释放能量，D错误。
2．下列说法正确的是()A．12C与14C是同位素，它们的化学性质并不相同B．核力是原子核内质子与质子之间的力，中子和中子之间并不存在核力C．在裂变反应235U＋1n→144Ba＋89Kr＋31n中，235U的结合能比144Ba和89Kr都大，但比结合能没有92056360925636144 56Ba或89Kr大36D．α、β、γ三种射线都是带电粒子流【答案】C【解析】同位素的核外电子数量相同，所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质，A错误；原子核内相邻的质子和中子之间均存在核力，B错误；核子数越多其结合能也越大，所以23592U的结合能比144Ba和89Kr都大，但235U的比结合能比144Ba和89Kr都小，C正确；α射线、β射线都5636925636是带电粒子流，而γ射线是电磁波，不带电，故D错误。
3．以下说法正确的是()A．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量减小B．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板1表面逸出的光电子的个数增多，光电子的最大初动能增大C．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同的频率的光，但它的光谱不是连续谱D．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流【答案】C【解析】氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量增大，A项错误；由E＝hν－W可知，只增加光照强度而不改变光的频k0率，光电子的最大初动能不变，B项错误；原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流是β射线，不是阴极射线，D项错误。
高考物理近代物理知识点之原子结构知识点总复习含答案(4)
高考物理近代物理知识点之原子结构知识点总复习含答案(4)一、选择题1．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子2．关于近代物理，下列说法正确的是（）A．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短B．α粒子散射实验证明了原子的核式结构C．α、β、γ射线比较，α射线的穿透能力最强D．光电效应现象揭示了光的波动性3．下列说法正确的是A．比结合能越小的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定B．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能与动能之和不变C．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子D．处于激发态的原子核辐射出γ射线时，原子核的核子数不会发生变化4．下列说法正确的是（）A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构B．一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定D．在核反应中，质量数和电荷数都守恒5．下列说法正确的是：（）A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而建立了核式结构模型B．贝克勒尔通过对天然放射现象的硏究，发现了原子中存在原子核C．原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定小于质子数D．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中必有一种与入射光频率相同6．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D．卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征7．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核聚变8．氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，图中①②③三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列 A、B、C、D 光谱图中，与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是下图中的（图中下方的数值和短线是波长的标尺）A．B．C．D．9．一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中A．原子要吸收一系列频率的光子B．原子要吸收某一种频率的光子C．原子要发出一系列频率的光子D．原子要发出某一种频率的光子10．下列有关四幅图的说法中，正确的是( )A．α粒子散射实验证实了汤姆逊原子枣糕模型的正确性B．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．放射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷D．该链式反应属于原子核的聚变反应11．可见光光子的能量在1. 61～3.10 eV范围内。
五年(-)高考物理 真题专题点拨——专题13 原子结构和原子核(含解析)-人教版高三全册物理试题
专题13 原子结构和原子核【2020年】1.〔2020·新课标Ⅰ〕如下核反响方程中，X 1，X 2，X 3，X 4代表α粒子的有〔 〕A. 2211101H +H n +X →B. 2311102H +H n +X →C. 23511448992056363U +n Ba +Kr +3X → D. 1630314n +Li H +X →【答案】BD【解析】α粒子为氦原子核42He ，根据核反响方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A 选项中的X 1为32He ，B 选项中的X 2为42He ，C 选项中的X 3为中子10n ，D 选项中的X 4为42He 。
应当选BD 。
2.〔2020·新课标Ⅱ〕氘核21H 可通过一系列聚变反响释放能量，其总效果可用反响式241112106H 2He 2H+2n+43.15MeV →+表示。
海水中富含氘，1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，假设全都发生聚变反响，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107J ，1 MeV= 1.6×10–13J ，如此M 约为〔 〕A. 40 kgB. 100 kgC. 400 kgD. 1 000kg【答案】C【解析】氘核21H 可通过一系列聚变反响释放能量，其总效果可用反响式241112106H 2He 2H+2n+43.15MeV →+如此平均每个氘核聚变释放的能量为43.15=MeV 66E ε= 1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为0E N ε=由Q mq =可得，要释放的一样的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量400kg E Q m q q==≈ 3.〔2020·新课标Ⅲ〕1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X ，反响方程为：42712130He+Al X+n →。
2020-2022年高考物理真题分专题训练 专题14 原子结构、原子核和波粒二象性(教师版含解析)
不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；
D．由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为
所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激发态，故D错误。
故选B。
7、（2022·浙江1月卷·T14）2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（ ）
A.原子核X是 B.核反应前后的总质子数不变
C.核反应前后总质量数不同D.中微子 的电荷量与电子的相同
【答案】A
【解析】
AC．根据质量数守恒和电荷数守恒有，X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是 ，A正确、C错误；
B．由选项A可知，原子核X是 ，则核反应方程为 + → + ，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；
A.红外线波段的光子B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子D.X射线波段的光子
【答案】A
【解析】
要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为
则被吸收的光子是红外线波段的光子。
故选A。
3、（2022·山东卷·T1）碘125衰变时产生 射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A.X是 B. 可以用作示踪原子
C. 来自原子核外D.经过一个半衰期，10个 将剩下5个
高考物理新近代物理知识点之原子核知识点总复习附答案(1)
高考物理新近代物理知识点之原子核知识点总复习附答案(1)一、选择题1．下列核反应方程及其表述中错误的是（ ）A ．2424011121Na Mg e -→+是原子核的β衰变B ．427301213150He Al P n +→+是原子核的人工转变 C ．42412121He H He H +→+是原子核的α衰变D ．235192141192036560U n Kr Ba 3n +→++是重核裂变2．下列说法正确的是（ ）A ．不确定关系告诉我们，不能准确测量物体的位置或动量的值B ．天然放射现象揭示了原子具有核式结构C ．原子核衰变的半衰期不受温度压强影响，但与元素的状态有关D ．氢弹的原理是核聚变，同等情况释放的能量大于原子弹3．某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图所示，下列说法正确的是A ．射线1的电离作用在三种射线中最强B ．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住C ．放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个D ．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个4．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：234112H+H He+x →，若已知21H 的质量为1m ，31H 的质量为2m ，42He 的质量为3m ，x 的质量为4m ，则下列说法中正确的是A ．x 是质子B ．x 是电子C ．这个反应释放的核能为()21234E m m m m c ∆=+--D ．21H 和31H 在常温下就能够发生聚变5．为提出原子核式结构模型提供依据的实验或现象是 A ．α粒子散射实验 B ．电子的发现 C ．质子的发现 D ．天然放射现象6．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。
下列说法符合历史事实的是（ ）A ．卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了中子B ．爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律提出了光子说C ．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核D ．查德威克利用α射线轰击氮原子核获得了质子 7．下列关于α粒子的说法，正确的是 A ．α粒子是氦原子核，对外不显电性B ．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”C ．天然放射现象中， α粒子形成的射线速度很快，穿透能力很强D ．核反应2382349290U TH X →+中，X 代表α粒子，则是α衰变8．下列实验或发现中能提示原子具有核式结构的是 A ．粒子散射实验 B ．光电效应实验 C ．中子的发现 D ．氢原子光谱的发现9．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A :m B A ．1:2 B ．2:1． C ．30:3 D ．31:3010．23290Th 具有放射性，经以下连续衰变过程：2322282282282089088899082Th Ra Ac Th Pb →→→→→，最后生成稳定的20882Pb ，下列说法中正确的是 A ．23290Th 和22890Th 中子数相同，质子数不同B ．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变C ．22888Ra 发生β衰变后变为22889Ac ，说明22888Ra 原子核内有β粒子D ．22888Ra 的半衰期为6.7年，取40个该种原子核，经过13.4年剩下10个该种原子核11．下列说法正确的是（ ）A ．a 粒子散射实验可以估算原子核的半径的大小B ．玻尔理论可以解释原子的稳定，也能完美解释所有原子光谱规律C ．γ射线是穿透能力极强的电磁波，可以穿透几厘米的铅板D ．结合能越大的原子核越稳定 12．下列说法正确的是（ ）A ．普朗克为了解释黑体辐射的实验结果而提出了光子说B ．康普顿效应说明光子不仅有能量还具有动量C ．是聚变反应D ．据波尔理论可知氢原子从高能级从低能级跃迁时，电子的动能减小，电势能增大 13．有关放射性知识，下列说法正确的是（ ）A ．β衰变是原子核内的中子转化成质子和电子从而放出电子的过程B ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核C ．23892U→23490Th ＋42He ＋γ，其中γ只是高能光子流，说明衰变过程中无质量亏损 D ．γ射线一般伴随着α或β射线产生，这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强14．由于放射性元素镎的半衰期很短，在自然界很难被发现，只有通过人工的方法制造，已知镎经过一系列α衰变和β衰变后变成铋，下列说法正确的是（ ） A ．镎原子核比铋原子核多28个质子B ．发生了7次α衰变和6次衰变C ．一定量的放射性该元素，随着存放时间的推移，放射线的穿透力越来越弱D ．镎原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能15．碘131的半衰期约为8天，某药物中含有质量为m 的碘131，经过48天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ） A ．m/8 B ．m/16 C ．m/32 D ．m/64 16．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是（ ） A ．氢B ．镉C ．氧D ．水17．关于天然放射现象，叙述正确的是（ ） A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少 B ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C ．在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强D ．铀核（23892U ）衰变为铅核（20682U ）的过程中,要经过8次α衰变和10次β衰变18．一个23491Pa 原子核内的质子数、中子数、核子数分别为( )A ．91 个 91 个 234 个B ．143 个 91 个 234 个C ．91 个 143 个 234 个D ．234 个 91 个 143 个19．下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是A ．氢原子辐射出一个光子后，电势能增大，动能减小B ．重核的裂变反应方程可以有C ．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线D ．天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件有关20．“两弹一星”是对中国依靠自己的力量掌握核技术和空间技术的统称，是20世纪下半叶中华民族创建的辉煌伟业，其中“两弹”所涉及的基本核反应方程有：①235190136192038540U+n Sr+Xe+10n →，②23411120H H He n +→+，关于这两个方程，下列说法正确的是A ．方程①属于α衰变B ．方程②属于轻核聚变C ．方程①的核反应是太阳能的源泉D ．方程②中的31H 与42He 互为同位素 21．关于天然放射现象，下列说法正确的是 A ．β衰变所释放的电子是原子核外电子电离所产生的 B ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将增大C ．在α、β、γ这三种射线中，α射线的穿透能力最强，γ射线的电离作用最强D ．铀核23892(U)衰变为铅核20682(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 22．某放射性元素的原子核发生两次α衰变和六次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中正确的是 A ．中子数减小8 B ．质子数减小2 C ．质子数增加2D ．核子数减小1023．关于原子与原子核，下列说法正确的是 A ．将温度升高，放射性元素的半衰期变短B ．核电站要建很厚的水泥防护层，目的是阻隔γ射线C ．对于甲状腺病人，可以用放射性同位素碘131来治疗D ．在α、β、γ三种射线中，β射线的电离本领最强 24．下列说法正确的是A ．汤姆孙通过α粒子散射实验发现了原子的核式结构B ．放射性元素衰变的快慢由核内部自身的因素决定C ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征D ．核反应堆中，镉棒能加快链式反应的速度，而重水等慢化剂能减缓链式反应的速度 25．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( ) A ．利用γ射线使空气电离，消除静电B ．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加C ．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D ．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题 1．C 解析：C 【解析】 【分析】A. 2424011121Na Mg e -→+是原子核的β衰变，选项A 正确；B. 427301213150He Al P n +→+是原子核的人工转变，选项B 正确； C. 42412121He H He H +→+是轻核聚变方程，选项C 错误；D.235192141192036560U n Kr Ba 3n +→++是重核裂变，选项D 正确；此题选择错误的选项，故选C.2．D解析：D 【解析】 【详解】A .根据测不准原理粒子，我们不能同时准确测量物体的位置和动量的值。
2020年高考物理真题分类汇编 原子结构、原子核、波粒二象性
2020年高考物理真题分类汇编（详解+精校）原子结构、原子核、波粒二象性1.（2020年高考•上海卷）卢瑟福利用a粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是A. B. D.1.D解析：本题考查a粒子散射实验的原理，主要考查学生对该实验的轨迹分析和理解。
由于a粒子轰击金箔时，正对金箔中原子核打上去的一定原路返回，故排除A、C选项；越靠近金原子核的a粒子受力越大，轨迹弯曲程度越大，故D正确。
2.（2020年高考•上海卷）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间2.B解析：本题考查光电效应现象，要求学生知道光电效应发生的条件。
根据爱因斯坦对光电效应的研究结论可知光子的频率必须大于金属的极限频率，A错；与光照射时间无关，D错；与光强度无关，C错；X射线的频率比紫外线频率较高，故B对。
3.（2020年高考•上海卷）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。
则（）A.措施①可减缓放射性元素衰变B.措施②可减缓放射性元素衰变C.措施③可减缓放射性元素衰变D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变4.D解析：本题考查衰变及半衰期，要求学生理解半衰期。
原子核的衰变是核内进行的，故半衰期与元素处于化合态、游离态等任何状态无关，与外界温度、压强等任何环境无关，故不改变元素本身，其半衰期不会发生变化，A、B、C三种措施均无法改变，故D对。
5.（2020年高考•北京理综卷）表示放射性元素碘131（i3i I）6衰变的方程是53A.1311—127Sb+4HeB.1311—131Xe+o eC.1311—130I+1n535125354-153530D.131I—130Te+1H535214.B解析：A选项是a衰变，A错误；B选项是6衰变，B正确；C选项放射的是中子，C错误；D选项放射的是质子，D错误。
高考物理最新近代物理知识点之原子结构知识点总复习附答案解析(1)
高考物理最新近代物理知识点之原子结构知识点总复习附答案解析(1)一、选择题1．在科学技术研究中，关于原子定态、原子核变化的过程中，下列说法正确的是 A ．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B ．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C ．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D ．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量2．一个氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级，该氢原子（ ）A ．放出光子，能量增加B ．放出光子，能量减少C ．吸收光子，能量增加D ．吸收光子，能量减少3．下列说法正确的是（ ）A ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B ．在光电效应实验中，只增加入射光的强度，饱和光电流不变C ．在核反应方程41417278He N O X +→+中，X 表示的是中子D ．根据玻尔理论，处于基态的氢原子吸收光子发生跃迁后，其电子的动能减少4．光电效应实验的装置如图所示，用A 、B 两种不同频率的单色光分别照射锌板，A 光能使验电器的指针发生偏转，B 光则不能使验电器的指针发生偏转，下列说法正确的是A ．照射光A 光的频率小于照射光B 光的频率B ．增大照射光A 的强度，验电器指针张角将变小C ．使验电器指针发生偏转的是正电荷D ．若A 光是氢原子从n =5能级向n =1能级跃迁时产生的，则B 光可能是氢原子从n =6能级向n =1能级跃迁时产生的5．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）A ．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短B ．α粒子散射实验证明了原子的核式结构C ．α、β、γ射线比较，α射线的穿透能力最强D ．光电效应现象揭示了光的波动性6．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n >2的能级跃迁到n =2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A ．对应的前后能级之差最小B．同一介质对的折射率最大C．同一介质中的传播速度最大D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能7．图甲所示为氢原子能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则A．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光，一定能使阴极K发生光电效应B．改用从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光，不能使阴极K发生光电效应C．改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射，逸出光电子的最大初动能不变D．入射光的强度增大，逸出光电子的最大初动能也增大8．如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是:A．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强C．电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关D．铀235只要俘获中子就能进行链式反应9．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的规律认识错误．．的是（）A．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离B．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射的光中，有3种不同频率的光能使锌发生光电效应C．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD．用能量为10.21eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态10．氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是A．当氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级时，需要吸收0. 89eV的能量B．处于n=2能级的氢原子可以被能量为2eV的电子碰撞而向高能级跃迁C．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出6 种不同頻率的光子D．n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射出电磁波的波长比n=3能级的氢原子跃迁到n=2能级时辐射出电磁波的波长短11．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核聚变12．如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。