2023版高三物理一轮复习专题15原子物理（含2023年高考真题）

PAGEPAGE2专题15原子物理1．[物理——选修3－5][2022·新课标全国卷Ⅰ](1)关于天然放射性，以下说法正确的选项是________．A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线答案:BCD解析：此题考查了原子核的衰变．原子序数大于83的元素才可以发生衰变，原子序数小于83的元素有的可以发生衰变，有的不可以发生衰变，A错误；放射性元素的半衰期与元素所处的物理、化学状态无关，B、C正确；三种射线α、β、γ穿透能力依次增强，D正确；原子核发生α或β衰变时常常伴随着γ光子的产生，但同一原子核不会同时发生α衰变和β衰变，E错误．2．[2022·新课标Ⅱ卷][物理——选修3－5](1)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．以下说法符合历史事实的是________．A．密立根通过油滴实验测出了根本电荷的数值B．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C．居里夫妇从沥青铀矿中别离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷答案:(1)ACE解析：(1)密立根通过油滴实验测出了根本电荷的电量，A项正确；卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，发现了原子中心有一个核，B、D两项错误；居里夫妇从沥青铀矿中别离出了钋和镭两种新元素，并因此获得了诺贝尔奖，C项正确；汤姆逊通过研究阴极射线，发现了电子，并测出了电子的比荷，E项正确．3．[2022·北京卷]质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A．(m1＋m2－m3)cB．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2答案:C解析：此题考查质能方程，ΔE＝Δmc2，其中Δm＝(m1＋m2－m3)，那么ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，C正确，A、B、D错误．4．[2022·全国卷]一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰．假设碰前原子核静止，那么碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()A.eq\f(A＋1,A－1)B.eq\f(A－1,A＋1)C.eq\f(4A,〔A＋1〕2)D.eq\f(〔A＋1〕2,〔A－1〕2)答案:A解析：此题考查完全弹性碰撞中的动量守恒、动能守恒．设碰撞前后中子的速率分别为v1，v′1，碰撞后原子核的速率为v2，中子的质量为m1，原子核的质量为m2，那么m2＝Am1.根据完全弹性碰撞规律可得m1v1＝m2v2＋m1v′1，eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)m1v′eq\o\al(2,1)，解得碰后中子的速率v′1＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(m1－m2,m1＋m2)))v1＝eq\f(A－1,A＋1)v1，因此碰撞前后中子速率之比eq\f(v1,v′1)＝eq\f(A＋1,A－1)，A正确．5．[2022·福建卷Ⅰ](1)如下图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，以下说法正确的选项是________．(填选项前的字母)A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案:C解析：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．在匀强电场中，α射线与β射线分别在电场力的作用下发生偏转，α射线偏向负极板，β射线偏向正极板，γ射线不受电场力，不发生偏转；在磁场中，由左手定那么可以判断α射线向左偏，β射线向右偏，γ射线不受洛伦兹力，不发生偏转．故C项正确．6．[2022·广东卷]在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，以下说法正确的选项是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案:AD解析：增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，那么光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，那么仍会发生光电效应，否那么，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确．7.[2022·江苏卷][选修3－5](1)钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比拟它们外表逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的________．A．波长B．频率C．能量D．动量(2)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是eq\o\al(222,)86Rn→eq\o\al(218,)84Po＋________．eq\o\al(222,)86Rn的半衰期约为3.8天，那么约经过________天，16g的eq\o\al(222,)86Rn衰变后还剩1g.答案:A解析：两种金属的截止频率不同，那么它们的逸出功也不同，由W＝hν0可知截止频率大的，逸出功也大．由Ek＝hν－W可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能较小，由p＝eq\r(2mEk)知，其动量也较小，根据物质波p＝eq\f(h,λ)知，其波长较长．答案:eq\o\al(4,2)He(或α粒子)15.2解析：①根据核反响过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反响的另一种生成物为eq\o\al(4,2)He.②根据m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)知eq\f(t,T)＝4，解得t＝3.8×4＝15.2天．8．[2022·山东卷]【物理35】(1)氢原子能级如下图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm.以下判断正确的选项是________．(双选，填正确答案标号)a．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmb．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级c．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级答案:cd解析：(1)由氢原子能级图可知氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级的能级差大于从n＝3跃迁到n＝2的能级的能级差，根据|En－Em|＝hν和ν＝eq\f(c,λ)可知，|En－Em|＝heq\f(c,λ)，选项a错误；同理从n＝1跃迁到n＝2的能级需要的光子能量大约为从n＝3跃迁到n＝2的能级差的五倍左右，对应光子波长应为从n＝3跃迁到n＝2的能级辐射光波长的五分之一左右，选项b错误；氢原子从n＝3跃迁到n＝1的能级的能级差最多有三种情况，即对应最多有三种频率的光谱线，选项c正确；氢原子在不同能级间跃迁必须满足|En－Em|＝heq\f(c,λ)，选项d正确．9．[2022·天津卷]以下说法正确的选项是()A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同答案:BD解析：此题是对玻尔理论、天然放射现象及多普勒效应等知识的考查，α粒子散射实验导致原子核式结构模型的建立，A错误；紫外线可以使荧光物质发光，B正确；天然放射现象中产生的γ射线在电场或磁场中不会发生偏转，C错误；观察者和波源发生相对运动时，观察者接收到的频率就会发生改变，D正确．10.[2022·浙江卷](2)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图2所示，当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为________Hz的光子．用该频率的光照射逸出功为2.25eV的钾外表，产生的光电子的最大初动能为________eV.(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)nE/eV∞………………06——————－0.385——————－0.544——————－0.853——————－1.512——————－3.401——————－13.60图2答案:(2)6.2×1014Hz0.3eV解析：(2)此题考查能级、光电效应方程等知识．由跃迁条件可知hν＝E4－E2＝(3.40－0.85)eV＝4.08×10－19J，解得辐射出的光子的频率为6.2×1014Hz，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，计算可得产生电子的最大初动能为0.3eV.11．[2022·重庆卷]碘131的半衰期约为8天，假设某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有()A.eq\f(m,4)B.eq\f(m,8)C.eq\f(