部编版2020年高考物理二轮复习专题六原子物理与物理学史第15讲原子与原子核练案

1、专题六第15讲原子与原子核限时：40分钟一、选择题（本题共12小题，其中19题为单选，1012题为多选）1. （2018 四川省凉山州高三第三次诊断试题）关于近代物理学，下列说法正确的是（A ）A.氢核聚变过程释放能量，一定伴随着质量亏损B.放射性物质的半衰期受环境温度的影响C. a粒子散射实验揭示了原子核是可分的D.能量为4.0eV的光子射到某一金属表面时，从金属表面逸出的电子最大初动能为0.5eV,为使该金属发生光电效应，入射光的能量可以为 1.5eV解析根据爱因斯坦质能方程 E = mC,聚变过程释放能量，一定伴随着质量亏损，故A正确；放射性物质的半衰期与一切物理变化，化学变化无关，故

2、B错误；a粒子散射 实验揭示了原子的核式结构模型，天然放射现象揭示了原子核是可分的，故C错误；根据h v h v °, h v o= 4.5eV- 1.5eV = 3eV,可知为使该金属发生光电效应，入射光的能量 要大于3eVo2. （2018 福建省莆田市高三下学期模拟）下列说法正确的是（C ）A.组成原子核的核子越多，原子核越稳定B. 2382U衰变为Rn经过2次a衰变、4次§衰变C.诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子D.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定解析原子比结合能越大，原子核越稳定，核子越多的原子核不一定稳定，选项A

3、错误；因为3衰变时质量数不变，所以 a衰变的次数n =238 222= 4,在a衰变的过程48- 9286中电荷数总共少 4X2=8,则3衰变的次数 m=1=2,故B错误；诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子，选项C正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项 D错误；故选 G3. （2018 山东省潍坊市高三下学期一模）2017年12月29日，中国首个快堆核电示范工程在福建霞浦开工建设。“快堆”核反应进程依次为2392UR 2392Uf 2，N尸Y4PU,下列说法正确的是（D ）A. 2382U和2392U是同位素，其原子核内中子数相同B. 2

4、382U变为2392U发生了 a衰变c. 2382U变为2392U发生了 3衰变D. 1g2392U经过一个半衰期，2392U原子核数目变为原来的一半解析23；2U的质子数为92,质量数为238,则中子数为146, 2392U的质子数为92,质量数为239,则中子数为147,所以2U和2392U是同位素，其原子核内中子数不相同，故 A 错误；经过1次a衰变，电荷数少 2,质量数少4,发生1次§衰变，电荷数多1,质量 数不变，2382UR 2392U反应过程中，质子数不变，质量数增加 1,既不是a衰变也不是3衰 变，故BC错误；1g2，U经过一个半衰期，2，U原子核数目变为原来的一半，

5、故 D正确；故 选D。4. （2018 陕西省西交大附中高三下学期期中）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（B ）解析根据黑体辐射实验规律， 一方面，各种波长的辐射强度都有增加, 强度的极大值向波长较短的方向移动，黑体热辐射的强度与波长的关系为:则各种频率的辐射强度也都增加，即频率较大的方向移动， 分析图象,随着温度的升高，另一方面，辐射只有B项符合黑体辐射实验规律，故 B项正确。故选 B。5. （2018 北京市平谷区高三下学期理综模拟）2017年11月30日，国际权威学术期刊自然发表了中国首颗暗物质探测卫星“悟空”的首批成果：发现太空中的反常电子信号。

6、“悟空”采用的是由中国科学家自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法，既能探测低能区，也能探测高能区，特别是首次走进能量为1TeV（1TeV= 1.0 x1012eV, e=1.6 X10 19C）以上的“无人区”，“悟空”首次直接测量到了能谱在1TeV处的“拐折”及在 1.4TeV处的“尖峰”。从目前数据分析来看，产生“奇异”电子信号的来源很可能是暗物质湮灭或衰变。如果进一步证实了这种观点，人们就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量和湮灭率。结合上述信息，下列说法正确的是（B ）A. “拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.6 x 1031JB.电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地

7、面时，在地球磁场的作用下会向西偏转C.假设暗物质湮灭亏损的质量为Am,则湮灭过程中释放的能量为AE= AmCc为光 在真空中的传播速度）D.若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，则其半衰期随温度的升高而减小解析 “拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.0X1012eV =1.0 x 1012X1.6 x 10 19J = 1.6 x 10 7J,故A错误；根据左手定则，电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时，在地球磁场的作用下会向西偏转，故B正确；假设暗物质湮灭亏损的质量为Am,根据质能方程则湮灭过程中释放的能量为AE= AmC,故C错误；若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，衰变是由

8、原子核内部因素决定的，与外界环境无关，故D错误；故选Bo6. （2018 广东省汕头市高三下学期4月模拟）紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K极时，c、d端才会有信号输出，已知地球表面太阳光中紫外线波长主要在315nm400nm之间。而明火中的紫外线波长主要在200nm- 280nm之间，下列说法正确的是（C ）境外光电警10A.要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应大于280nmB.明火口射到K极时间要足够长，c、d端才会有输出电压C.仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的电压为零D.火灾报

9、警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子最大初动能越大解析根据题意要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应介于200nm- 280nm之间，故A错；光电效应的发生具有瞬时性，故 B错；仅有太阳光照射光电管时，由于波长大 于明火的波长即频率小于明火的频率，所以不能发生光电效应，回路中没有电流，c、d端也就没有电压，故 C正确；火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，则频率越小，那么 逸出的光电子最大初动能就越小，故D错误；故选 Q7. （2018 厦门市高三下学期第二次质量检测 ）根据玻尔原子理论，氢原子的能级公式 , E 、，,-一，为5=孑（日为氢原子在基态时的能量 ），一群氢原子从

10、n = 4能级向低能级跃迁时，辐射出的光子中能量最大值为（B ）A.15E176"B.15E16D.7E11447E1C144一E八,一,日解析从n=4能级跃迁到n=1能级光子能量最大，最大为 E= E4-E1 = -E1 = -15E1A不-,b正确。8. （2018 全国押题卷二）在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定（B ）A.该核发生的是 a衰变B.该核发生的是 3衰变C. a表示反冲核的运动轨迹D.磁场方向一定垂直纸面向里解析放射性元素放出 a粒子时，a粒子与反冲核的速度相反，而电性相同

11、，则两 个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆。而放射性元素放出3粒子时，3粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两 个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是3粒子A错误，B正确；根据动量守恒定律，质量大的速度小，而速度小的，运动半径较小，而b的质量较大，因此 b是反冲核的运动轨迹，故C错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故D错误。故选Bo9. （2018 北京市平谷区高三下学期理综模拟）LED,英文lightemittingdiode 的简称，又称发光二极管。LED的心脏是一

12、个半导体的晶片，它由两部分组成，一部分是P型半导体，里面拥有多余的带正电荷的空穴，另一端是N型半导体，里面拥有多余的电子。电流通过导线作用于这个晶片，自由电子在通过二极管时会陷入P型层中的空穴，这一过程中电子会从传导带向低轨道跃迁， 因而电子会以光子的形式释放出能量。晶片材料的传导带与低轨道之间的能级差，决定光子的频率，当二极管由某些特定材料制成时，就能发出可见光子。LED因其独特的构造，多数光子不会被半导体材料自身吸收，因而能向外释放大量的光子。 根据以上信息，下列说法正确的是 （C ）A.白炽灯是通过加热灯丝发光的，LED灯也需要通过加热才能发光，它们工作时都会散发大量的热B.传导带与低轨

13、道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的波长越长C.普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带 与低轨道之间的能级差太小D. LED灯与普通灯泡一样，没有正负极解析荧光灯的发光效率比白炽灯高，用起来比白炽灯省电， 其原因在于荧光灯和白炽灯的发光方式不同， 荧光灯的发光原理就有所不同，故A错误；传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的频率越高，电子跃迁时辐射出光子的波长越短，故B错误；普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线， 是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小，电子跃迁时辐射出光子的频率太低，故C正确；单个LED灯是分正负极的，

14、反向不能发光，LED节能灯就不分正负，直接用在交流电上，故D错误；故选 Q10. （2018 山东省历城高三下学期模拟）下列四幅图的有关说法中正确的是 （BC ）验电器金属板紫也灯网nEHi. 5一0国4 -0.B53-1,5113.6图23,40A.图（1）中的人用大锤连续敲打，小车能在光滑的水平面上持续向右运动B.图（2）中若改用绿光照射，验电器金属箔可能不张开C.图（3）为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n= 4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，能使逸出功为 2.21eV的金属钾发生光电效应的光谱线有4条D.图（4）可以得知原子核F的比结合能小于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变

15、成原子核F时会有质量亏损，要释放能量解析用锤打车，是人（包括铁锤）和车系统的内力，系统在水平方向所受的外力之和 为零，所以系统的总动量守恒，人和车的初动量为零，根据动量守恒定律，如果锤头打下去时锤头向右运动，车就向左运动，举起锤头时锤头向左运动，车就向右运动，用锤头连续敲击时，车只是左右运动，锤头不动，车就停下来，故 A项错误；紫光灯照射时，金属板产生 光电效应，换用频率更小的绿光照射，可能不产生光电效应，验电器金属箔可能不张开，故B项正确；一群氢原子处于n= 4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，一共能产生6条光谱线，其中n= 4到n= 3的光子能量不能使钾发生光电效应，还有n= 3到n

16、=2的光子能量不能使钾发生光电效应，其余4种光子能量都大于 2.21eV能使钾发生光电效应，故 C项正确；原子核F的平均核子质量小于原子核E的平均核子质量，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能，原子核 D和E聚变成原子核F时核子平均质量减小，会有质量亏损， 要释放能量，故 D项错误。11. （2018 湖北省襄阳市高三下学期模拟 ）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图所示。已知普朗克常量为h,被照射金属的逸出功为W,遏止电压为UC,电子的电荷量为 e,则下列说法正确的是（AD ）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

17、的光电子初动能均为eUCD.乙光的频率为W+ UCeh解析根据光的强度越强， 则光电子数目越多， 对应的光电流越大， 可判定甲光的强 度较大，选项 A正确；由光电效应方程 Ekm= hv W, Rm= UCe,结合题图可知，甲、乙光的 遏止电压相同，故甲、乙光的频率相同，选项B错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动 一，一一Ule+W ,.能均为eUl,选项C错误；根据 Rk hv W= Ue,可得v =-一，选项D正确。h12. （2018 浙江省杭州市高三下学期预测卷）氢原子的部分能级如图所示，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不同频率的光。已知可见光的光子能

18、量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知（ BCD ）.以nf 0113j6A.从高能级向n= 3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高B.从高能级向n= 2能级跃迁时发出的光均为可见光C.用n= 2能级跃迁到n= 1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属钳能发生光电效应D.频率最小的光是由 n=4能级跃迁到n = 3能级产生的解析能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差，即 已一3=h V。从高 能级向n= 3能级跃迁时发出的光的频率最大为1.51eV ,小于可见光的光子能量，A错误；从高能级向n= 2能级跃迁时辐射的光子能量在1.62eV至U 3.11eV之间，故B正确；从n=2能级跃迁到n= 1能级辐射出的光子的能量 E= E2- Ei= - 3.4eV - （ - 13.6）eV = 10.2eV>6.34eV ,而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于金属的逸出功，故可以发 生光电效应，故 C正确；由n = 4能级跃迁到n= 3能级产生的光，能量最小，频率最小，故