2019-2020年北京專版高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十六原子物理與原子核物理講義

專題十六原子物理與原子核物理高考物理

(北京市專用)A組

自主命題·北京卷題組1.(2016北京理綜,13,6分,0.93)處于n=3能級的大量氫原子,向低能級躍遷時,輻射光的頻率有

(

)A.1種

B.2種

C.3種

D.4種五年高考答案

C處于能級為n的大量氫原子向低能級躍遷能輻射光的種類為

,所以處于n=3能級的大量氫原子向低能級躍遷,輻射光的頻率有

=3種,故C項正確。考查點(diǎn)能級躍遷。方法歸納

利用能級圖,結(jié)合排列組合的知識,把氫原子從高能級向低能級躍遷釋放光子種類的

規(guī)律總結(jié)明白,并不斷強(qiáng)化。2.(2015北京理綜,14,6分,0.89)下列核反應(yīng)方程中,屬于α衰變的是

(

)A

N

He

O

H

B

U

Th

HeC

H

H

He

n

D

Th

Pa

e答案

B

A項屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變,B項屬于α衰變,C項屬于聚變反應(yīng),D項屬于β衰變。考查點(diǎn)核反應(yīng)方程。思路點(diǎn)撥

α衰變是放出α粒子的過程。3.(2015北京理綜,17,6分,0.45)實驗觀察到,靜止在勻強(qiáng)磁場中A點(diǎn)的原子核發(fā)生β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,運(yùn)動方向和軌跡示意如圖。則

(

)

A.軌跡1是電子的,磁場方向垂直紙面向外B.軌跡2是電子的,磁場方向垂直紙面向外C.軌跡1是新核的,磁場方向垂直紙面向里D.軌跡2是新核的,磁場方向垂直紙面向里答案

D由靜止的原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核和電子做勻速圓周運(yùn)動的方向相反及原子

核衰變前后動量守恒得meve-m核v核=0,粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑r=

,因為qe<q核,所以re>r核,故軌跡1是電子的,軌跡2是新核的,根據(jù)左手定則可判定磁場方向垂直紙面向里,故D項正

確?？疾辄c(diǎn)衰變、動量守恒、勻速圓周運(yùn)動。思路點(diǎn)撥衰變過程動量守恒;衰變后的粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的向心力是洛倫茲

力。4.(2014北京理綜,14,6分,0.97)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。當(dāng)一個質(zhì)子和一個

中子結(jié)合成氘核時,釋放的能量是(c表示真空中的光速)

(

)A.(m1+m2-m3)c

B.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2

D.(m1-m2-m3)c2

答案

C此核反應(yīng)方程為

H

n

H,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得ΔE=Δm·c2=(m1+m2-m3)c2,C正確?？疾辄c(diǎn)質(zhì)能方程。思路點(diǎn)撥質(zhì)量虧損是反應(yīng)物的總質(zhì)量減去生成物的總質(zhì)量。5.(2017北京理綜,23,18分)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α衰變。放射出的α粒子

He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量。(1)放射性原子核用

X表示,新核的元素符號用Y表示,寫出該α衰變的核反應(yīng)方程。(2)α粒子的圓周運(yùn)動可以等效成一個環(huán)形電流,求圓周運(yùn)動的周期和環(huán)形電流大小。(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能,新核的質(zhì)量為M,求衰變過程的質(zhì)量

虧損Δm。解析本題考查了原子核的衰變、動量和能量守恒、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動、質(zhì)能方

程等多個考點(diǎn),是一道綜合題,難度中等。(1

X

Y

He(2)設(shè)α粒子的速度大小為v,由qvB=m

,T=

,得α粒子在磁場中運(yùn)動周期T=

環(huán)形電流大小I=

=

(3)由qvB=m

,得v=

設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v',系統(tǒng)動量守恒Mv'-mv=0v'=

=

由Δmc2=

Mv'2+

mv2得Δm=

答案見解析說明:若利用M=

m解答,亦可。方法技巧衰變中的動量和能量守恒在α衰變過程中,靜止的原子核放射α粒子,新核與α粒子的總動量保持不變(為零),而衰變釋放的

能量與質(zhì)量虧損之間必然遵循質(zhì)能方程ΔE=Δmc2。B組

統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組考點(diǎn)一原子物理1.(2016天津理綜,2,6分)如圖是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,

則

(

)

A.在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時,a光的飽和電流大D.若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生,產(chǎn)生a光的能級能量差大答案

D由a、b兩光的干涉圖樣結(jié)合Δx=

λ知,λa<λb,則νa>νb、na>nb,由n=

知va<vb,A項錯誤。sinC=

,故Ca<Cb,選項B錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)時,飽和電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān),C項錯誤;由能級躍遷hν=Em-En,由于a光的光子能量大,因此產(chǎn)生a光的能級能量差大,選項D正確。易錯點(diǎn)撥由干涉圖樣中條紋的寬度確定波長、折射率、頻率的關(guān)系,易錯點(diǎn)在于認(rèn)為飽和電

流與光的頻率有關(guān)而錯選C選項。評析本題以光的雙縫干涉圖樣為背景材料,綜合考查雙縫干涉、折射率、臨界角、光電效應(yīng)

規(guī)律和氫原子的能級躍遷,試題涉及內(nèi)容多,知識覆蓋面廣,雖然難度適中,真正考查了學(xué)生的綜

合應(yīng)用能力。2.(2015安徽理綜,14,6分)圖示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動軌跡,M、N、P、

Q是軌跡上的四點(diǎn),在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)

處的加速度方向正確的是

(

)

A.M點(diǎn)

B.N點(diǎn)

C.P點(diǎn)

D.Q點(diǎn)答案

C

α粒子與重金屬原子核帶同種電荷,由于庫侖力作用,α粒子在運(yùn)動過程中發(fā)生偏轉(zhuǎn),由

牛頓第二定律可知,α粒子的加速度方向為其所受庫侖力方向,指向軌跡彎曲方向的內(nèi)側(cè),故圖中

P點(diǎn)所示加速度方向正確,選項C正確。3.(2014天津理綜,6,6分)(多選)下列說法正確的是

(

)A.玻爾對氫原子光譜的研究導(dǎo)致原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立B.可利用某些物質(zhì)在紫外線照射下發(fā)出熒光來設(shè)計防偽措施C.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場或磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.觀察者與波源互相遠(yuǎn)離時接收到波的頻率與波源頻率不同答案

BD玻爾對氫原子光譜的研究完善了核式結(jié)構(gòu)模型,選項A錯誤;紫外線有熒光效應(yīng),故B

選項正確;天然放射現(xiàn)象中的γ射線不帶電,在電場或磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn),選項C錯誤;觀察者與波

源互相遠(yuǎn)離,由多普勒效應(yīng)可知接收到的頻率變小,故選項D正確。4.[2014山東理綜,39(1),4分]【物理—物理3-5】氫原子能級如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時,輻射光的波長為656nm。以下判斷正確

的是

。(雙選,填正確答案標(biāo)號)

a.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時,輻射光的波長大于656nmb.用波長為325nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級c.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線d.用波長為633nm的光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級答案

cd解析由E初-E終=hν=h

可知,氫原子躍遷時始末能級差值越大,輻射的光子能量越高、波長越短,由能級圖知E3-E2<E2-E1,故a錯誤。由

=

得λ=121.6nm<325nm,故b錯誤。由

=3可知c正確。因躍遷中所吸收光子的能量必須等于始末能級的差值,即從n=2躍遷到n=3的能級時必須吸收λ=656nm的光的光子,故d正確。5.(2017天津理綜,1,6分)我國自主研發(fā)制造的國際熱核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

(

)

A.

H

H

He

n

B

N

He

O

HC

He

Al

P

n

D

U

n

Ba

Kr+

n考點(diǎn)二原子核物理答案

A本題考查核反應(yīng)類型。選項A是質(zhì)量小的核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,屬于核聚變。選

項B是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的人工轉(zhuǎn)變方程。選項C是約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的

人工轉(zhuǎn)變方程。選項D是鈾核在中子轟擊下分裂為中等質(zhì)量的核的過程,屬于核裂變。易混點(diǎn)撥輕核聚變與人工轉(zhuǎn)變從本質(zhì)過程來看,輕核聚變是質(zhì)量較小的原子核在高溫下或在高壓下接近到核力能發(fā)生作用的

范圍時,在核力作用下結(jié)合為質(zhì)量較大的原子核,同時放出能量;人工轉(zhuǎn)變是在高速粒子的轟擊

下使靶核發(fā)生轉(zhuǎn)變,同時被擊出某種粒子,此過程中通常要吸收能量。從方程形式來看,二者相

近,不易區(qū)分?？赏ㄟ^典型人工轉(zhuǎn)變方程的記憶來解決,幾種典型人工轉(zhuǎn)變是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子、

放射性同位素與正電子的核反應(yīng)。6.(2017課標(biāo)Ⅱ,15,6分)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核,衰變方程為

U

Th

He。下列說法正確的是

(

)A.衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案

B本題考查天然放射現(xiàn)象、半衰期、動量守恒。靜止的原子核在衰變前后動量守恒,

由動量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,故衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小,

選項B正確;而動能Ek=

,由于釷核的質(zhì)量(m1)大于α粒子的質(zhì)量(m2),故其動能不等,選項A錯誤;鈾核的半衰期是大量的鈾核半數(shù)發(fā)生衰變所用的時間,而不是放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間,選

項C錯誤;原子核衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒,衰變時放出核能,質(zhì)量虧損,選項D錯誤。關(guān)聯(lián)知識原子核衰變前后動量守恒、質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒;動能和動量與質(zhì)量的關(guān)系;半衰期

的定義及其含義。7.(2017課標(biāo)Ⅰ,17,6分)大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。

氘核聚變反應(yīng)方程是:

H→

n。已知

H的質(zhì)量為2.0136u

He的質(zhì)量為3.0150u

n的質(zhì)量為1.0087u,1u=931MeV/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為

(

)A.3.7MeV

B.3.3MeVC.2.7MeV

D.0.93MeV答案

B本題考查核能的計算。聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm=(2×2.0136-3.0150-1.0087)u=

0.0035u,則釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.0035×931MeV≈3.3MeV,B正確。方法技巧由質(zhì)量虧損計算核能由Δm計算核反應(yīng)過程中釋放的核能時,若Δm以u為單位,可由1u=931MeV/c2,得到釋放的以MeV

為單位的核能;若Δm以kg為單位,則由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2獲得以J為單位的釋放的核能。8.(2015重慶理綜,1,6分)圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的

徑跡,氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里。以下判斷可能正確的是

(

)A.a、b為β粒子的徑跡

B.a、b為γ粒子的徑跡C.c、d為α粒子的徑跡

D.c、d為β粒子的徑跡答案

D

γ粒子不帶電,不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故B錯。由左手定則可判定,a、b粒子帶正電,c、d粒子

帶負(fù)電,又知α粒子帶正電,β粒子帶負(fù)電,故A、C均錯,D正確。9.(2015廣東理綜,18,6分)(多選)科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚,再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量。核

反應(yīng)方程分別為:X+Y→

H+4.9MeV和

H

H

He+X+17.6MeV。下列表述正確的有

(

)A.X是中子B.Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6C.兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)答案

AD設(shè)X、Y的電荷數(shù)分別為Z、Z',質(zhì)量數(shù)分別為A、A',由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有:

A+A'=4+3,2+3=A+4,Z+Z'=2+1,1+1=2+Z,可得A=1,A'=6,Z=0,Z'=3,故X是中子,Y是

Li,A正確;由

Li知Y的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)都是3,故B錯誤;兩個核反應(yīng)中都釋放了能量,故都有質(zhì)量虧損,C錯誤;

氘和氚的核反應(yīng)中質(zhì)量較小的核結(jié)合成了質(zhì)量較大的核,故D正確。10.(2014重慶理綜,1,6分)碘131的半衰期約為8天。若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131,經(jīng)過32天后,

該藥物中碘131的含量大約還有

(

)A.

B.

C.

D.

答案

C設(shè)剩余質(zhì)量為m剩,則由m剩=m(

,得m剩=m(

=

=

,C正確。11.[2017江蘇單科,12C(1)]原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線,下列判斷正確的有

。

A

He核的結(jié)合能約為14MeVB

He核比

Li核更穩(wěn)定C.兩個

H核結(jié)合成

He核時釋放能量D

U核中核子的平均結(jié)合能比

Kr核中的大答案

BC解析本題考查原子核的相關(guān)知識。由圖像可知

He的比結(jié)合能約為7MeV,其結(jié)合能應(yīng)為28MeV,故A錯誤。比結(jié)合能較大的核較穩(wěn)定,故B正確。比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能較大的核時釋放能量,故C正確。比結(jié)合能

就是平均結(jié)合能,故由圖可知D錯誤。知識歸納對比結(jié)合能的理解①比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能大些的核為輕核聚變;比結(jié)合能較小的重核,分裂成幾個

比結(jié)合能較大的中等質(zhì)量的核,為重核裂變。上述兩類核反應(yīng)均放出核能。②比結(jié)合能越大的核越穩(wěn)定。12.[2016課標(biāo)Ⅲ,35(1),5分][物理——選修3-5]一靜止的鋁原子核

Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后,變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核

Si*。下列說法正確的是

。A.核反應(yīng)方程為p

Al

Si*B.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒C.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等,所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E.硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s,方向與質(zhì)子初速度的方向一致答案

ABE解析質(zhì)子p即

H,核反應(yīng)方程為p

Al

Si*,A項正確;核反應(yīng)過程遵循動量守恒定律,B項正確;核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒,C項錯誤;在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒,但會發(fā)生質(zhì)量虧損,所以D項

錯誤;設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,則

Si*的質(zhì)量為28m,由動量守恒定律有mv0=28mv,得v=

=

m/s≈3.6×105m/s,方向與質(zhì)子的初速度方向相同,故E項正確。規(guī)律總結(jié)核反應(yīng)過程遵守動量守恒定律,核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒,但會發(fā)生質(zhì)量虧

損。評析本題考查核反應(yīng)過程所遵循的規(guī)律及動量守恒定律,難度較易。13.[2015山東理綜,39(1)]14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5700年。已知植物存活期間,其體

內(nèi)14C與12C的比例不變;生命活動結(jié)束后,14C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知,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。下列說法正確的是

。(雙選,填正確答

案標(biāo)號)a.該古木的年代距今約5700年b.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)c.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線d.增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變答案

ac解析古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一,說明該古木恰好經(jīng)歷了一個

半衰期的時間,故a正確。12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的中子數(shù),故b錯。14C的衰變方

程為:

C

N

e,可見c正確。放射性元素的半衰期與外界因素?zé)o關(guān),故d錯。14.[2015福建理綜,30(1),6分]下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識,其中正確的是

。(填

選項前的字母)A.γ射線是高速運(yùn)動的電子流B.氫原子輻射光子后,其繞核運(yùn)動的電子動能增大C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D

Bi的半衰期是5天,100克

Bi經(jīng)過10天后還剩下50克答案

B解析

γ射線是光子流,選項A錯誤;氫原子輻射光子后能量減小,軌道半徑減小,其繞核運(yùn)動的電

子動能增大,總能量減小,選項B正確;太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的氫核聚變,選項C

錯誤;由m=

,n=

=2得m=

=

g=25g,選項D錯誤。C組教師專用題組1.(2012北京理綜,13,6分,0.77)一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,該氫原子

(

)A.放出光子,能量增加

B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加

D.吸收光子,能量減少答案

B根據(jù)玻爾原子理論知,氫原子從高能級n=3向低能級n=2躍遷時,將以光子形式放出能

量,放出光子后原子能量減少,故B選項正確。2.[2016江蘇單科,12C(1)]貝可勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,如今原子核的放射性在

眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。下列屬于放射性衰變的是

。A

C

N

e

B

U

n

I

Y+

nC

H

H

He

n

D

He

Al

P

n答案

A解析

A是β衰變,B是核裂變,C是核聚變,D是原子核的人工轉(zhuǎn)變,所以A符合題意。3.[2014課標(biāo)Ⅰ,35(1),6分,0.537]關(guān)于天然放射性,下列說法正確的是

。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關(guān)C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D.α、β和γ三種射線中,γ射線的穿透能力最強(qiáng)E.一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線答案

BCD解析原子序數(shù)大于或等于83的元素,都能發(fā)生衰變,而原子序數(shù)小于83的部分元素能發(fā)生衰

變,故A錯。放射性元素的衰變是原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,與核外電子的得失及環(huán)境溫度無關(guān),故

B、C項正確。在α、β、γ三種射線中,α、β為帶電粒子,穿透本領(lǐng)較弱,γ射線不帶電,具有較強(qiáng)的

穿透本領(lǐng),故D項正確。一個原子核不能同時發(fā)生α衰變和β衰變,故E項錯誤。4.[2014課標(biāo)Ⅱ,35(1),5分,0.336]在人類對微觀世界進(jìn)行探索的過程中,科學(xué)實驗起到了非常重要

的作用。下列說法符合歷史事實的是

。A.密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值B.貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核C.居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D.盧瑟福通過α粒子散射實驗證實了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子E.湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗,發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,

并測出了該粒子的比荷答案

ACE解析密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值,選項A正確;原子中存在原子核是盧瑟福通

過α粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)的,選項B、D錯誤;居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙和鐳是從瀝青鈾礦中分離出來的,選

項C正確;湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,

并測出其比荷,選項E正確。5.[2013課標(biāo)Ⅱ,35(1),5分,0.27]關(guān)于原子核的結(jié)合能,下列說法正確的是

。A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C.銫原子核

Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核

Pb)的結(jié)合能D.比結(jié)合能越大,原子核越不穩(wěn)定E.自由核子組成原子核時,其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能答案

ABC解析由原子核的結(jié)合能定義可知,原子核分解成自由核子時所需的最小能量為原子核的結(jié)合

能,選項A正確;重原子核衰變過程中有質(zhì)量虧損,即有能量釋放,因此原子核衰變產(chǎn)物的結(jié)合能

之和一定大于衰變前的結(jié)合能,選項B正確;銫原子核的核子數(shù)相對鉛原子核的少,因此其結(jié)合能

小,選項C正確;比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定,選項D錯誤;自由核子組成原子核時,其質(zhì)量虧損

所對應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能,選項E錯誤。A組

2015—2017年高考模擬·基礎(chǔ)題組（時間:40分鐘分值:60分）選擇題(每題5分,共60分)1.(2017北京西城一模,14)下列核反應(yīng)方程中,屬于核聚變的是

(

)A

H

H

He

n

B

Th

Pa

eC

U

Th

He

D

U

n

Ba

Kr+

n三年模擬答案

A

B為β衰變,C為α衰變,D為核裂變,A正確。2.(2017北京海淀一模,13)核反應(yīng)方程

U

n→

Ba+

Kr+

n表示中子轟擊

U原子核可能發(fā)生的一種核反應(yīng),該核反應(yīng)釋放出的核能為ΔE。關(guān)于這個核反應(yīng),下列說法中正確的是

(

)A.該反應(yīng)屬于核聚變B

Ba中的X為146C

Ba中含有56個中子D.該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為

答案

D該反應(yīng)屬于核裂變,A錯。由反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒,可知X=144,則

Ba中所含中子數(shù)為88個,B、C錯。根據(jù)ΔE=Δmc2,可知Δm=

,D正確。3.(2017北京順義二模,14)用中子

n)轟擊鋁27

Al),產(chǎn)生鈉24

Na)和X,則X是

(

)A.電子B.質(zhì)子C.正電子D.α粒子答案

D根據(jù)核反應(yīng)過程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒有:

n+

Na

He,X是α粒子,選D。4.(2017北京豐臺一模,13)根據(jù)盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型解釋α粒子散射實驗,使極少數(shù)α

粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是

(

)A.原子核對α粒子的庫侖引力B.原子核對α粒子的庫侖斥力C.核外電子對α粒子的庫侖引力D.核外電子對α粒子的庫侖斥力答案

B

α粒子跟電子的碰撞過程動量守恒,因電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于α粒子的,所以α粒子的速度

變化很小,故電子不可能使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。因為原子核帶正電而α粒子也帶正電,故它們

間的作用力是庫侖斥力。5.(2017北京朝陽一模,13)開發(fā)更為安全、清潔的能源是人類不懈的追求。關(guān)于核反應(yīng)

H

H

He

n,下列說法正確的是

(

)A.該核反應(yīng)屬于重核的裂變B.該核反應(yīng)屬于輕核的聚變C.該核反應(yīng)過程沒有質(zhì)量虧損D.目前核電站利用的就是該核反應(yīng)所釋放的能量答案

B該核反應(yīng)屬于輕核的聚變,核反應(yīng)過程中有質(zhì)量虧損;核電站中的核反應(yīng)屬于重核的

裂變。6.(2017北京東城二模,14)已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別是m1、m2、m3,光速為c。在質(zhì)子和

中子結(jié)合成氘核的過程中

(

)A.釋放的能量為(m1+m2+m3)c2B.釋放的能量為(m1+m2-m3)c2C.吸收的能量為(m1+m2+m3)c2D.吸收的能量為(m1+m2-m3)c2

答案

B質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3,則釋放的能量ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3)c2。7.(2017北京海淀二模,15)下列說法中正確的是

(

)A.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B.氫原子的能級理論是玻爾在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出來的C.湯姆孫通過對陰極射線的研究提出了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D.盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案

B天然放射現(xiàn)象揭示了原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu),A錯。湯姆孫通過對陰極射線的研究

發(fā)現(xiàn)了電子,C錯。盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,D錯。8.(2017北京昌平二模,18)圖為一放射源發(fā)出的α、β、γ射線進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(磁場未畫出)中

的徑跡。表中列出了三種射線的本質(zhì)和特性。由此可知

(

)

種類本質(zhì)質(zhì)量(u)電荷(e)速度(c)α射線氦核4+20.1β射線電子1/1840-10.99γ射線光子001A.磁場方向垂直紙面向里,a為α射線,b為β射線B.磁場方向垂直紙面向里,a為β射線,b為α射線C.磁場方向垂直紙面向外,a為β射線,b為α射線D.磁場方向垂直紙面向外,b為α射線,c為γ射線答案

A帶電粒子垂直于磁場方向進(jìn)入磁場,做勻速圓周運(yùn)動,Bqv=m

,R=

,

=

=

>1,圖中a的軌跡半徑大,a為α射線,b為β射線,c不偏轉(zhuǎn),為γ射線。由左手定則可知磁場方向垂直紙面向里。9.(2016北京海淀零模,14)下列說法中正確的是

(

)A.盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.α射線、β射線、γ射線都是高速運(yùn)動的帶電粒子流C.目前核電站內(nèi)釋放的核能來自于輕核的聚變D.放射性元素的半衰期會隨溫度的變化而改變答案

A

γ射線是光子流,故B項錯誤;目前核電站內(nèi)釋放的核能來自于重核的裂變,故C項錯誤;

放射性元素的半衰期跟溫度無關(guān),故D項錯誤。10.(2016北京海淀一模,14)已知氦離子(He+)的能級圖如圖所示,根據(jù)能級躍遷理論可知

(

)

A.氦離子(He+)從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出光子的頻率低B.大量處在n=3能級的氦離子(He+)向低能級躍遷,只能發(fā)出2種不同頻率的光子C.氦離子(He+)處于n=1能級時,能吸收45eV的能量躍遷到n=2能級D.氦離子(He+)從n=4能級躍遷到n=3能級,需要吸收能量答案

A氦離子由高能級向低能級躍遷,輻射光子的能量等于兩能級的能量差,對應(yīng)光子頻率

ν滿足:hν=En-Em(n>m),A正確。大量處于n=3能級的氦離子向低能級躍遷,能發(fā)出3種不同頻率的

光子,B錯誤。離子只能吸收能量等于能級差的光子才能躍遷到高能級,C錯誤。離子從高能級

躍遷到低能級,以光子的形式輻射能量,D錯誤。11.(2016北京東城一模,15)下列表述正確的是

(

)A.

He

N

O+X,X表示

HeB

H

H

He

n是重核裂變的核反應(yīng)方程C.放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D.β衰變中放出的β射線是核外電子掙脫原子核的束縛而形成的答案

C

He

N

O

H,故A錯誤

H

H

He

n是輕核聚變的核反應(yīng)方程,故B錯誤;放射性元素的半衰期是其固有性質(zhì),與其所處的化學(xué)狀態(tài)、外部條件均無關(guān),故C正確;β射線是β衰變

時原子核內(nèi)發(fā)生變化產(chǎn)生的,與核外電子無關(guān),故D錯誤。12.(2015北京順義一模,13)根據(jù)玻爾理論,氫原子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時

(

)A.輻射能量,能級升高B.輻射能量,能級降低C.吸收能量,能級升高D.吸收能量,能級降低答案

C氫原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時,將吸收能量,能量增加,能級升高。故C正確,A、B、D

錯誤。B組

2015—2017年高考模擬·綜合題組（時間:45分鐘分值:75分）一、選擇題(每題6分,共60分)1.(2017北京東城一模,20)宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子流,由各種原子核以及非常少量的

電子、光子和中微子等組成,它可能攜帶著宇宙起源、天體演化的信息,一直吸引著科學(xué)家的關(guān)

注。宇宙線粒子的能量范圍非常大,有的可以高達(dá)5×1019eV。宇宙線逃逸出宇宙線源在星際空間中

傳播時,會與磁場、星際介質(zhì)等發(fā)生相互作用,導(dǎo)致一系列復(fù)雜的物理效應(yīng)產(chǎn)生。利用空間探測器可以得到宇宙線在銀河系中傳播的一些數(shù)據(jù),比如:鈹10鈹9比(

),其中鈹9是宇宙線中原有的鈹10在傳播過程中衰變產(chǎn)生的。據(jù)此材料,以下敘述正確的是

(

)A.宇宙線粒子的能量可以高達(dá)8×1038JB.宇宙線中的電子不會受到星際磁場的影響C.根據(jù)

可以得到宇宙線在銀河系中平均傳播時間的相關(guān)信息D.根據(jù)宇宙線到達(dá)探測器時的方向可以得到宇宙線源方位的相關(guān)信息答案

C由5×1019eV=5×1019×1.6×10-19J=8J知,A錯誤。宇宙線中的電子會與磁場、星際介質(zhì)

發(fā)生相互作用,B錯誤。由于衰變的半衰期固定,故可以根據(jù)

得到宇宙線在銀河系中平均傳播時間的相關(guān)信息,C正確。在運(yùn)動中宇宙線會受到電、磁場力的作用而改變運(yùn)動方向,故不

能根據(jù)宇宙線到達(dá)探測器時的方向判斷宇宙線源方位的相關(guān)信息,D錯誤?？疾辄c(diǎn)高能粒子的傳播、衰變。解題關(guān)鍵此題屬于信息題,解題關(guān)鍵是很好地讀取題干信息,弄清信息含義,在這個基礎(chǔ)上分

析相關(guān)選項的正誤,如“鈹9是宇宙線中原有的鈹10在傳播過程中衰變產(chǎn)生的”這句話,就是告

訴考生,這里發(fā)生了衰變,再結(jié)合衰變的半衰期知識判斷選項C的正誤。2.(2017北京海淀零模,14)許多科學(xué)家對物理學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn),下列說法中正確的是

(

)A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律后,用實驗的方法測出了引力常量G的數(shù)值B.盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C.伽利略用實驗證明了力是使物體運(yùn)動的原因D.赫茲從理論上預(yù)言了電磁波的存在答案

B用實驗方法測定了引力常量G的是卡文迪許,A錯。伽利略用實驗證明了力是改變物

體運(yùn)動狀態(tài)的原因,C錯。麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,赫茲通過實驗證明了電磁波的存在,D

錯?？疾辄c(diǎn)物理學(xué)史。解題關(guān)鍵對物理學(xué)史基礎(chǔ)知識的熟練應(yīng)用。3.(2017北京海淀零模,15)下列說法中正確的是

(

)A.放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短B.β射線是原子被電離后核外電子形成的電子流C.同種元素的兩種同位素具有相同的核子數(shù)D.大量處于n=2能級的氫原子自發(fā)躍遷發(fā)光時只能發(fā)出一種頻率的光答案

D放射性元素的半衰期與溫度無關(guān),A錯。β射線是原子核內(nèi)釋放出的電子流,B錯。同

種元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)子數(shù),C錯。大量處于n=2能級的氫原子自發(fā)躍遷時只能到n=

1能級,只能發(fā)出一種頻率的光,D對?？疾辄c(diǎn)原子核相關(guān)知識。知識拓展衰變快慢由核內(nèi)部自身因素決定,與原子所處化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),所以一種放

射性元素,無論是單質(zhì),還是化合物,無論對它加壓,還是提升溫度,都不會改變它的半衰期。4.(2017北京西城二模,13)關(guān)于α、β、γ三種射線,下列說法正確的是

(

)A.α射線是帶負(fù)電的高速電子流B.β射線是帶正電的高速粒子流C.γ射線是能量很高的電磁波D.α、β、γ三種射線都是高速運(yùn)動的帶電粒子流答案

C

α射線是帶正電的高速

He核流,β射線是帶負(fù)電的高速電子流,γ射線是高速光子流,是電磁波。5.(2017北京朝陽二模,13)根據(jù)玻爾的原子模型,一個氫原子從n=3能級躍遷到n=1能級時,該氫原

子

(

)A.吸收光子,能量減小B.放出光子,能量減小C.放出光子,核外電子動能減小D.吸收光子,核外電子動能不變答案

B氫原子在量子數(shù)較大的能級上時,具有的能量也較大,故從n=3能級躍遷到n=1能級時,

放出光子,能量減小,故B對而A、D均錯誤。原子處于較低能級時,電子繞核運(yùn)動的軌道也較低,

由k

=m

可知在低軌道上運(yùn)動時電子的動能較大,故C錯誤。6.(2016北京東城零模,14)關(guān)于原子模型,下列說法錯誤的是

(

)A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子具有核式結(jié)構(gòu)B.盧瑟福完成的α粒子散射實驗,說明了原子的“棗糕”模型是不正確的C.按照玻爾理論,氫原子核外電子從高能級向低能級躍遷時,輻射出光子D.按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減

小,原子總能量增加答案

A湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子是有結(jié)構(gòu)的,原子是可再分的,故A不正確。盧瑟福完成的

α粒子散射實驗,說明原子中有核結(jié)構(gòu)存在,故說明“棗糕”模型是不正確的,B說法正確。氫原

子核外電子從高能級向低能級躍遷時,輻射出光子,C說法正確。氫原子核外電子從半徑較小的

軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電場力做負(fù)功,電子動能減小,躍遷過程需要吸收光子,故總能量

增加,D說法正確。考查點(diǎn)物理學(xué)史。解題關(guān)鍵從湯姆孫研究陰極射線到發(fā)現(xiàn)電子,盧瑟福α粒子散射實驗結(jié)果分析,到玻爾假設(shè)的

物理學(xué)史了解清楚是解題關(guān)鍵。7.(2016北京豐臺一模,14)一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成氦核和中子,同時放出一個γ光

子。已知氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4,普朗克常量為h,真空中的光

速為c。下列說法正確的是

(

)A.這個核反應(yīng)是裂變反應(yīng)B.這個反應(yīng)的核反應(yīng)方程是

H

H

He+

n+γC.輻射出的γ光子的能量E=(m3+m4-m1-m2)c2D.輻射出的γ光子在真空中的波長λ=

答案

D一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成一個氦核和一個中子,同時放出一個γ光子,

這是核聚變反應(yīng),所以A、B選項錯誤。核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3-m4,輻射出的γ光子的能

量E=(m1+m2-m3-m4)c2,所以C選項錯誤。γ光子在真空中的頻率ν=

,波長λ=

=

=

=

,所以D選項正確。8.(2016北京西城二模,20)許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動產(chǎn)生的,因此光譜研究是探索

原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。利用氫氣放電管可以獲得氫原子光譜,根據(jù)玻爾理論可以很好地解

釋氫原子光譜的產(chǎn)生機(jī)理。已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1,激發(fā)態(tài)能量為En=

,其中n=2,3,4…。1885年,巴耳末對當(dāng)時已知的在可見光區(qū)的四條譜線做了分析,發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能夠用一個

公式表示,這個公式寫做

=R(

-

),n=3,4,5…。式中R叫做里德伯常量,這個公式稱為巴耳末公式。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則里德伯常量R可以表示為

(

)A.-

B.

C.-

D.

答案

C氫原子光譜由氫原子躍遷形成。由躍遷條件知hν=En-Em(n>m),因為En=

,c=λν,所以

=E1(

-

)(n>m),當(dāng)m=2時,

=-

(

-

)(n=3,4,5,…),則R=-

,C項正確,A、B、D項錯誤?？疾辄c(diǎn)光子說及玻爾假設(shè)。思路點(diǎn)撥由玻爾的能級躍遷理論hν=En-Em(n>m),hν=h

得到h

=En-Em,由于En=

,則由h

=

-

推出

=

(

-

)=-

(

-

),當(dāng)m=2時,得到R=-

。9.(2015北京豐臺一模,20)每種原子都有自己的特征譜線,所以運(yùn)用光譜分析可以鑒別物質(zhì)和進(jìn)

行深入研究。氫原子光譜中巴耳末系的譜線波長公式為:

=

(

-

),n=3、4、5…,E1為氫原子基態(tài)能量,h為普朗克常量,c為光在真空中的傳播速度。鋰離子Li+的光譜中某個線系的波

長可歸納成一個公式:

=

(

-

),m=9、12、15…,E1'為鋰離子Li+基態(tài)能量,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這個線系光譜與氫原子巴耳末系光譜完全相同。由此可以推算出鋰離子Li+基態(tài)能量與