20162018高考物理试题分项版解析专题13原子结构原子核和波粒二象性含解析

专题13原子结构、原子核和波粒二象性【2018高考真题】1．在核反应方程中，X表示的是A.质子B.中子C.电子D.α粒子【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）【答案】A【解析】设X为：，根据核反应的质量数守恒：，则：电荷数守恒：，则，即X为：为质子，故选项A正确，BCD错误。点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而确定X的种类。2．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19J。已知普朗克常量为6.6310-34J·s，真空中的光速为3.00108m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（）A.11014HzB.81014HzC.21015HzD.81015Hz【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II卷）【答案】B则代入数据可得：，故B正确；故选B点睛：本题比较简单，知道光电效应方程并利用方程求解即可。3．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n2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【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】A度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错误．【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小．4．国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是A.俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子B.俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子C.俘获一个质子，产生并放出一个粒子D.俘获一个质子，产生并放出一个粒子【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】B【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为、、，，故只有B选项符合题意；【点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反应方程式．5．1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：。X的原子序数和质量数分别为A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III卷）【答案】B【解析】试题分析本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点。解析根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2+13=15，质量数为4+27-1=30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，选项B正确。点睛此题与2014年高考上海试题和2013年高考重庆试题类似，都是给出核反应方程，要求利用核反应同时遵循的质量数守恒和电荷数守恒解答。【2017高考真题】1．【2017·天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是A．23411120HHHenB．1441717281NHeOHC．427301213150HeAlPnD．235114489192056360UnBaKr3n【答案】A【考点定位】核反应的种类【名师点睛】本题的关键是知道核反应的分类，区别衰变和核反应。2．【2017·新课标Ⅰ卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是22311120HHHen→。已知21H的质量为2.0136u，32He的质量为3.0150u，10n的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为A．3.7MeVB．3.3MeVC．2.7MeVD．0.93MeV【答案】B【解析】根据质能方程，释放的核能2mcE，HHen20.0035ummmm，则220.0035u931MeV/3.2585MeV3.3MeVEcc，故B正确，ACD错误。【考点定位】质能方程【名师点睛】本题考查质能方程，注意原子核的质量单位不是kg，由质能方程求核能时要细心。3．【2017·江苏卷】原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有．（A）42He核的结合能约为14MeV（B）42He核比63Li核更稳定（C）两个21H核结合成42He核时释放能量（D）23592U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大【答案】BC【考点定位】比结合能结合能【名师点睛】本题主要是要理解比结合能的含义，知道结合能与比结合能的区分与关系．以及在核反应过程中由比结合能小的反应生成比结合能大的要释放能量．4．【2017·新课标Ⅲ卷】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Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是A．若νaνb，则一定有UaUbB．若νaνb，则一定有EkaEkbC．若UaUb，则一定有EkaEkbD．若νaνb，则一定有hνa–Ekahνb–Ekb【答案】BC【考点定位】光电效应【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；光电子的最大初动能和遏止电压由照射光的频率和金属的逸出功决定；逸出功由金属本身决定，与光的频率无关。5．【2017·北京卷】2017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100nm（1nm=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=3×108m/s）A．10–21JB．10–18JC．10–15JD．10–12J【答案】B【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为18210JhcE，由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B。【考点定位】光子的能量、电离【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。6．【2017·新课标Ⅱ卷】一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238234492902UThHe。下列说法正确的是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【答案】B【解析】根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向，选项B正确；根据2k2pEm可知，衰变后钍核的动能小于α粒子的动能，选项A错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个α粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项C错误；由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误；故选B。【考点定位】半衰期；动量守恒定律；质能方程【名师点睛】此题考查了原子核的反冲问题以及对半衰期的理解；对于有能量放出的核反应，质量数守恒，但是质量不守恒；知道动量和动能的关系2k2pEm。7．【2017·江苏卷】质子（11H）和α粒子（42H）被加速到相同动能时，质子的动量（选填“大于”、“小于”或“等于”）α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为．【答案】小于2:1【解析】动量与动能的关系：2k2pmE，又质子的质量小于α粒子的质量所以质子的动量小于α粒子的动量，且112212pmpm；根据hp，可得质子和α粒子的德布罗意波波长之比为2:1．【考点定位】物质波【名师点睛】考查公式，动量与动能的关系以及物质的波的波长和公式，较容易．8．【2017·北京卷】（18分）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子（42He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。（1）放射性原子核用XAZ表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。【答案】（1）4422XYHeAAZZ（2）2πmqB22πqBm（3）22()()2MmqBRmMc【解析】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为4422XYHeAAZZ（2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有2vqvBmR可得mvqBRvMM根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有2221122mcMvmv解得22()()2MmqBRmmMc说明：若利用44AMm解答，亦可。【考点定位】核反应方程、带电粒子在匀强磁场中的运动、动量守恒定律、爱因斯坦质能方程、能量守恒定律【名师点睛】（1）无论哪种核反应方程，都必须遵循质量数、电荷数守恒。（2）α衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”，反应前后系统动量守恒，因此反应后的两产物向相反方向运动，在匀强磁场中，受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动，且两轨迹圆相外切，应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期，根据电流强度的定义式可求解电流大小。（3）核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解，在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得质量亏损。【2016高考真题】1．【2016·天津卷】物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B．查德威克用α粒子轰击147N获得反冲核178O，发现了中子C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型【答案】AC【考点定位】物理学史【名师点睛】此题是对近代物理学史的考查；都是课本上涉及的物理学家的名字及其伟大贡献，只要多看书、多积累即可很容易得分；对物理学史的考查历来都是考试的热点问题，必须要熟练掌握。2．【2016·上海卷】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在A．电子B．中子C．质子D．原子核【答案】D【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核。故选项D正确。【考点定位】原子核式结构模型【方法技巧】本题需要熟悉α粒子散射实验和原子核式结构模型。3．【2016·上海卷】放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了A．1位B．2位C．3位D．4位【答案】C【考点定位】α衰变和β衰变、衰变前后质量数和电荷数守恒【方法技巧】衰变前后质量数和电荷数守恒，根据发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β衰变电荷数增加1可以计算出放射性元素电荷数的变化量。4．【2016·北京卷】处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有A．1种B．2种C．3种D．4种【答案】C【解析】因为是大量处于n=3能级的氢原子