三年高考(2017-2019)物理真題分項版解析——專題14原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性(解析版)

1、專題14原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性（2019新課標(biāo)全國I卷）氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63 eV3.10 eV的光為可見光。要使處于基態(tài)（n=1）的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為13 64)A . 12.09 eV B . 10.20 eV C. 1.89 eV D . 1.5l eV【答案】A【解析】由題意可知，基態(tài)（n=1）氫原子被激發(fā)后，至少被激發(fā)到n=3能級后，躍遷才可能產(chǎn)生能量在 1.63eV3.10eV 的可見光。故 AE =-1.51 -（-13.60）eV =12.09eV。故本題選 A。（2019新課標(biāo)全國n卷）太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主

2、要模式之一是質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為4；HT；He+20e+2v,已知；H 和；He 的質(zhì)量分別為 mp =1.0078u 和 m0t=4.0026u , 1u=931MeV/c； c為光速。在4個1H轉(zhuǎn)變成1個2He的過程中，釋放的能量約為A . 8 MeV B . 16 MeV C. 26 MeV D . 52 MeV【答案】C2. E解析由 Ae =AmC2 知 AE =(4Mmp _m2me) c , Am = = c_ _ 6_90.9M10，1kg ,忽略電子質(zhì)量，則:931 101.6 10 J27. 16 1.7 10 kg L9 10162E =（4M1.0078u

3、 4.0026u ） c 26MeV ,故 C選項符合題意；3.（2019天津卷）如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系。由 a、b、c組成的復(fù)色光通過三棱鏡時，下述光路圖中正確的是CD【答案】C【解析】由光電效應(yīng)的方程Ek=hv-W,動能定理eU =Ek,兩式聯(lián)立可得U =W_W 故截止電e e壓越大說明光的頻率越大，則有三種光的頻率Vb AVcA Va,則可知三種光的折射率的關(guān)系為nb nc na,因此光穿過三棱鏡時 b光偏折最大，c光次之，a光最小，故選C, ABD錯誤。4. （2019天津卷）我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置人造太陽” 018年獲得重大突破，等離

4、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)于聚變的說法正確的是A.核聚變比核裂變更為安全、清潔B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變C.兩個輕核結(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)物時氨氣無污染，而核裂變會產(chǎn)生固體核廢料，因此核聚變更加清潔和安全,B錯誤；核聚變反應(yīng)會放出大量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，故的能量，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系可知反應(yīng)會發(fā)生質(zhì)量虧損，故 C錯誤；因聚變反應(yīng)放出能量，因此反應(yīng)前的比結(jié)啦子轟擊20Ni核也打出合能小于反應(yīng)后的比結(jié)合能

5、，故D正確。5. （2019江蘇卷）100年前，盧瑟福用 溫子轟擊氮核打出了質(zhì)子.后來，人們用了質(zhì)子：4He+28NiT 22Cu+1H +X ；該反應(yīng)中的X是 （選填 電子”正電子“或中子”）.此后，對原子核反應(yīng)的持續(xù)研究為核能利用提供了可能.目前人類獲得核能的主要方式是 （選填核衰變核裂變或核聚變”）。【答案】中子核裂變1【解析】由質(zhì)量數(shù)和電何數(shù)守恒得：X應(yīng)為：n即為中子，由于衰變是自發(fā)的，且周期與外界因素?zé)o關(guān)，入=6.4 X71m,每個激光脈沖的能量 E=核聚變目前還無法控制，所以目前獲得核能的主要方式是核裂變;h=6.63 江34 J s,光速 c=3X108 m/s.計算結(jié)果6. （

6、2019江蘇卷）在焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長1.5 10-2 J.求每個脈沖中的光子數(shù)目.（已知普朗克常量保留一位有效數(shù)字）【答案】光子能量光子數(shù)目兒n=E,代入數(shù)據(jù)得n=5X1016c【解析】每個光子的能量為 E0=hv = h，每個激光脈沖的能量為 E,所以每個脈沖中的光子個數(shù)為: 九N =言，聯(lián)立且代入數(shù)據(jù)解得：N =5父1016個。Eo7. （2019浙江選考）處于較高能級的氫原子向較低能級躍遷時，能輻射出a、b兩種可見光，a光照射某金屬表面時有光電子逸出，b光照射該金屬表面時沒有光電子逸出，則A.以相同的入射角射向一平行玻璃磚，a光的側(cè)移量小于b光的B.垂直入射到同一單

7、縫衍射裝置，a光的衍射中央亮條紋寬度小于b光的C. a光和b光的頻率之比可能是20/27D, a光子的動量大于b光子的【答案】BD【解析】根據(jù)題意可知a光頻率低于b光頻率，玻璃磚對a光的折射率大于對 b光的折射率，b光的折射率較小，以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光的折射角較大，所以 b光側(cè)移量小，即 a光的側(cè)移量大于 b光的，A錯誤；頻率越大，波長越小，通過同一單縫衍射裝置時，中央亮條紋寬度越小，B正確；a光的頻率大，故頻率之比不可能為20 , C錯誤；頻率越大，波長越小，即 7、.a0.86MeV,為釋放的核能，不是鋰核獲得的動能，B錯誤；衰變過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，故反應(yīng)前后動

8、量守恒，故中微子與鋰核（7Li）的動量之和等于反應(yīng)前電子的動量，C正確；由于反應(yīng)過程中存在質(zhì)量虧損，所以中微子與鋰核（；Li）的能量之和小于反應(yīng)前電子的能量，D錯誤。一 、一 414 .179. （2018北京卷）在核反應(yīng)方程2He+7NT 8O+X中，X表小的是A.質(zhì)子 B.中子C.電子D. “粒子【答案】A【解析】設(shè)X為：；ZX，根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒：4+14=17+Z，則：Z =1,電荷數(shù)守恒：2 + 7 = 8+A,1則A =1 ,即X為：iH為質(zhì)子，故選項 A正確，BCD錯誤。點睛：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。191

9、0. （2018全國II卷）用波長為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為 1.28X10 J。 已知普朗克常量為 6.63 X 10$4 J s,真空中的光速為 3.00X 108 msL能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的 最低頻率約為 A. 1 1014 HzB. 8 1014 HzC. 2 1015 HzD. 8 1015 Hz【答案】B【解析】知道光電效應(yīng)方程Ek =hv -WO；知道逸出功 W0 = h%并結(jié)合兩個公式求解。由光電效應(yīng)方c程式得：Ek =h -W0，得:W0 = hv Ek = h Ek,剛好發(fā)生光電效應(yīng)的臨界頻率為v。，則W0 = hv,九14代入數(shù)據(jù)可

10、得：V0 =8父10 Hz ,故B正確。11. （2018天津卷）氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線H。、Hq H ? H s,都是氫原子中電子從量子數(shù)n2的能級躍遷到n=2的能級發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定A. H 0對應(yīng)的前后能級之差最小B.同一介質(zhì)對 Ha的折射率最大C.同一介質(zhì)中H s的傳播速度最大D.用H 丫照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則 H b也一定能【答案】A【解析】根據(jù)hv = Em -En分析前后能級差的大小；根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系分析折射率的大??；根 c據(jù)v =一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 n是否會發(fā)

11、生光電效應(yīng)。 波長越大，頻率越小，故Ha的頻率最小，根據(jù)E = hv可知Hq對應(yīng)的能量最小，根據(jù)hv =Em -En可知H 0對應(yīng)的前后能級之差最小，A正確；H 0的頻率最小，同一介質(zhì)對應(yīng)的折射c率最小，根據(jù)v =可知Ha的傳播速度最大，BC錯誤；Hy的波長小于Hp的波長，故Hy的頻率大于Hp的頻率，若用 Hy照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hp不一定能，D錯誤。【點睛】光的波長越大，頻率越小，同一介質(zhì)對其的折射率越小，光子的能量越小。12. （2018天津卷）國家大科學(xué)過程 中國散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，獲 得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研

12、究平臺，下列核反應(yīng)中放出的粒子為中 子的是1417 .A. 7 N俘獲一個“粒子，產(chǎn)生8。并放出一個粒子2730B. 13Al俘獲一個a粒子，產(chǎn)生15P并放出一個粒子C. 51B俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生4 Be并放出一個粒子D. 3Li俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生3 He并放出一個粒子【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知四個核反應(yīng)方程分別為74 N +4 HeT 87 O +1 H、27 4,30 _1114,8_7,.6.4.3.7.13 Al +2 He T 15 P +0 n、5 B +2 HeT 4 Be+3 Li , 3U +2 HeT 2 He+3 Li ,故只有 B 選項符合題意；【點睛

13、】核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒即可寫出核反應(yīng)方程式。2713.（2018全國III卷）1934年，約里奧 吊里夫婦用a粒子轟擊鋁核13Al ,產(chǎn)生了第一個人工放射性核素27X： o+13Al T n+X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為A. 15 和 28 B, 15 和 30 C, 16 和 30 D, 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 1二30,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B正確。14.（2017天津卷）我國自主研發(fā)制造的國際熱核

14、聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我14417 c 1 ,B.7N +2He- 8。+ 1H國對國際熱核聚變項目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是2341A. 1H+HT2He + 0nC. 2He +23AlT 30P + ；n2351144891D .92 U 0 n T 56 Ba36 Kr30 n2 一一 3 一一 4 一一 1【解析】1H+Ht 2He+0是一個笊核與一個瓶核結(jié)合成一個氨核，同時放出一個中子，屬于聚144171.變反應(yīng)，故A正確；7N+2HeT 8。+1H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)，他用“粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生氧的同位素 一一氧17和一個質(zhì)子，是人

15、類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應(yīng)，故427301B錯誤；2He +13AI t 15P + n是小居里夫婦用 “粒子轟擊鋁片時發(fā)現(xiàn)了放射性磷(磷 30),屬于人2351144891工核反應(yīng)，故C錯反；92U+nT 56Ba + 36Kr +3n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應(yīng)，故 D錯誤?！久麕燑c睛】本題的關(guān)鍵是知道核反應(yīng)的分類，區(qū)別衰變和核反應(yīng)。15.(2017新課標(biāo)I卷)大科學(xué)工程 人造太陽”主要是將笊核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。笊核聚變反2231231應(yīng)萬程是1H+ 1 H-2He+on。已知H的質(zhì)量為2.013 6 u, 2He的質(zhì)量為3.015 0 u, 0n的質(zhì)量

16、為1.008 7 u, 1 u=931 MeV/c2。笊核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為A. 3.7 MeV B. 3.3 MeV C. 2.7 MeV D. 0.93 MeV【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能AE = Amc2 , Am = 2mH -mHe -mn = 0.003 5u ,則22AE =0.0035uM931 MeV/c c =3.2585MeV &3.3MeV ,故 B 正確，acd 錯誤。【名師點睛】本題考查質(zhì)能方程，注意原子核的質(zhì)量單位不是kg,由質(zhì)能方程求核能時要細(xì)心。16.(2017江蘇卷)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的有10 20

17、50 (MJ 150 2OD 2504(A) 2He核的結(jié)合能約為14 MeV46.(B) 2He核比3Li核更穩(wěn)定(C) 兩個2 H核結(jié)合成4He核時釋放能量(D) 235U核中核子的平均結(jié)合能比 39Kr核中的大【答案】BC【解析】由圖知4He核的比結(jié)合能約為 7 MeV,所以結(jié)合能約為4X7=28 MeV,故A錯誤；2 He核比646243口核的比結(jié)合能大，所以2He核比3口核更穩(wěn)定，B正確；兩個iH核結(jié)合成2He核時，即由比結(jié)合能小的反應(yīng)生成比結(jié)合能大的釋放能量，C正確；由圖知235 U核中核子的平均結(jié)合能比 33Kr核中的小，所以D錯誤.【名師點睛】本題主要是要理解比結(jié)合能的含義，知

18、道結(jié)合能與比結(jié)合能的區(qū)分與關(guān)系.以及在核反 應(yīng)過程中由比結(jié)合能小的反應(yīng)生成比結(jié)合能大的要釋放能量.17. （2017新課標(biāo)出卷）在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為 出、由的單色光a、b照射到同種金屬上，測得 相應(yīng)的遏止電壓分別為 Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是A.若W2,則一定有Ua 2,則一定有 EkaEkbC.若 UaUb,則一定有 Eka則一定有 h an -Ekah Io -Ekb【答案】BC【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ekm =hv W，又由動能定理有Ekm =eU，當(dāng)Ta 九時，Eka Ekb ,Ua Ub, A錯誤，B正確；若

19、Ua Ub,則有Eka Ekb , C正確；同種金屬的逸出功不變，則W=hYEkm不變，D錯誤?！久麕燑c睛】本題主要考查光電效應(yīng)。發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，光 的強(qiáng)弱只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目；光電子的最大初動能和遏止電壓由照射光的頻率和金屬 的逸出功決定；逸出功由金屬本身決定，與光的頻率無關(guān)。18. （2017北京卷）2017年年初，我國研制的 大連光源”一一極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在1-900 nm （1 nm=10 m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖。大連光源因其光子的能量大、 密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮

20、重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為（取普朗克常量h=6.6M0S4 J s,真空光速c=3M08 m/s）21181512A. 10 J B. 10 J C. 10 J D. 10 J【答案】Bhc【解析】一個處于極紫外波段的光子的能量約為E=電2黑1078 J,由題意可知，光子的能量應(yīng)比電A離一個分子的能量稍大，因此數(shù)量級應(yīng)相同，故選Bo【名師點睛】根據(jù)題意可知光子的能量足以電離一個分子，因此該光子的能量應(yīng)比該分子的電離能大，同時又不能把分子打碎，因此兩者能量具有相同的數(shù)量級，不能大太多。19. （2017

21、新課標(biāo)n卷）一靜止的鈾核放出一個 a粒子衰變成杜核，衰變方程為 238UT 23；（Th+2He。下列說法正確的是A.衰變后社核的動能等于a粒子的動能B.衰變后社核的動量大小等于a粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間D.衰變后“粒子與社核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量【答案】B【解析】根據(jù)動量守恒定律可知，生成的社核的動量與a粒子的動量等大反向，選項 B正確；根據(jù)2Ek =上可知，衰變后社核的動能小于a粒子的動能，選項 A錯誤；鈾核的半衰期等于一半數(shù)量的鈾2m核衰變需要的時間，而放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間是一個原子核衰變的時間，故兩者不等，選項 C錯誤；由于該反應(yīng)放出

22、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D錯誤；故選B?！久麕燑c睛】此題考查了原子核的反沖問題以及對半衰期的理解；對于有能量放出的核反應(yīng)，質(zhì)量數(shù)守恒，但是質(zhì)量不守恒；知道動量和動能的關(guān)系Ek2P2m-一 一 1.一4.20. （2017江蘇卷）質(zhì)子（iH ）和“粒子（2H ）被加速到相同動能時，質(zhì)子的動量 （選填 大于、小于”或 等于“）“粒子的動量，質(zhì)子和“粒子的德布羅意波波長之比為 .【答案】小于 2：1【解析】動量與動能的關(guān)系：p2 =2mEk ,又質(zhì)子的質(zhì)量小于 a粒子的質(zhì)量所以質(zhì)子的動量小于a粒子的動量，且也=m1 =1 ；根據(jù) =紅，可得質(zhì)子和a粒子的德布羅意波波長之比為2:1.P2, m2 2p【名師點睛】考查公式，動量與動能的關(guān)系以及物質(zhì)的波的波長和公式，較容易.21 . （2017北京卷）在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次a衰變。放射出的“粒子（4He）在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，其軌道半徑為R