2022届新高考二轮复习原子物理作业

专题综合评价（一）原子物理1．(2021·梅州质检)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eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(m,n)X，则()A．m＝0，n＝1，X是正电子 B．m＝0，n＝1，X是中子C．m＝1，n＝0，X是正电子 D．m＝1，n＝0，X是中子解析：选D由质量数守恒知2＋2＝3＋m，解得m＝1。由电荷数守恒知1＋1＝2＋n，解得n＝0，所以X是中子，故D正确。2．(2019·全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子­质子循环，循环的结果可表示为4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2γ已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c为光速。在4个eq\o\al(1,1)H转变成1个eq\o\al(4,2)He的过程中，释放的能量约为()A．8MeV B．16MeVC．26MeV D．52MeV解析：选C因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损Δm＝4mp－mα，由质能方程得ΔE＝Δm·c2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV，故C正确。3．(2021·河北高三模拟)用频率分别为ν和2ν的光照射某种金属材料，两种情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏止电压之比为1∶3，已知普朗克常量为h，则该金属的逸出功为()A．hν B．eq\f(1,2)hνC．eq\f(1,3)hν D．eq\f(1,4)hν解析：选B设用频率分别为ν和2ν的光照射时，逸出的光电子的最大初动能分别为E1和E2，则由爱因斯坦光电效应方程可得E1＝hν－W0，E2＝2hν－W0，又因为E1＝eUc1，E2＝eUc2，eq\f(Uc1,Uc2)＝eq\f(1,3)，以上各式联立可解得W0＝eq\f(1,2)hν，故选B。4．(2021·铁岭六校联考)(多选)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小重量轻。它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是()A．10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁B．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子C．现用光子能量介于10eV～12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的频率之比为255∶97解析：选CD处于基态的氢原子要吸收光子实现跃迁，则吸收的光子的能量必须等于能级差，而10eV的能量不满足任何一个激发态与基态的能级差，故不能吸收，A错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子，B错误；吸收10.2eV、12.09eV和12.75eV的光子能量可以分别跃迁到2能级、3能级和4能级，则可以被吸收的光子能量只有三种，C正确；E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97eV，根据E＝hν，故两个光子的频率之比为255∶97，D正确。5．(2021·湖北七市联考)新一代“人造太阳”——中国环流二号M装置(HL­2M)放电温度可达太阳内部温度近10倍。“人造太阳”实验中的可控热核反应的方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，海水中富含反应原料氘(eq\o\al(2,1)H)，氚核(eq\o\al(3,1)H)可以用中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)得到。下列说法正确的是()A．上述核反应前后核子数相等，生成物的质量等于反应物的质量B．中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)反应方程为eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)HeC．中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)发生了α衰变D．氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)的比结合能均比氦核(eq\o\al(4,2)He)的比结合能大解析：选B核反应过程中会出现质量亏损，所以生成物的质量不等于反应物的质量，故A错误；中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)反应方程为eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He，故B正确；α衰变是指原子核自发的放射出一个eq\o\al(4,2)He核而转变为其他原子核，故C错误；氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)经聚变反应生成eq\o\al(4,2)He核，同时放出能量，所以氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)的比结合能小于氦核(eq\o\al(4,2)He)的比结合能，故D错误。故选B。6．(2021·河北高考)银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β＋衰变的衰变方程为eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(0,1)e，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是()A．26Al核的质量等于26Mg核的质量B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg解析：选C26Al核发生β＋衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下eq\f(1,4)没有衰变，故D错误。7．(2021·重庆实验外国语学校模拟)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是()A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损要放出能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度解析：选C由题图可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放能量，选项A正确；由图可知，A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，选项B正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项C错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，选项D正确；本题选错误的，故选C。8．(2021·江西临川二模)关于甲、乙、丙、丁四幅图的说法正确的是()A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到少数的闪光点，C处观察不到闪光点B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4eV的光子而发生跃迁C．丙图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，则锌板原来带负电D．丁图中1为α射线，它的电离作用很强，可消除静电解析：选D甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到少数的闪光点，C处也可以观察到极少的闪光点，故A错误；乙图中，处于基态的氢原子想要吸收光子能量发生跃迁，则吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，基态氢原子跃迁到n＝2能级需要吸收的能量为－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，即基态的氢原子吸收能量为10.2eV的光子，可以从基态跃迁到n＝2能级，能量为10.4eV的光子不能被处于基态的氢原子吸收，氢原子不能发生跃迁，故B错误；丙图中用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，发现验电器的张角变大，说明锌板原来就带正电，故C错误；丁图中，根据左手定则可知，1带正电，为α射线，α射线的电离作用很强，可消除静电，故D正确。9．(2021·武汉模拟)已知四个氢核可聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，若未来核电站能使氢完全聚变，则一座100万千瓦的核电站每年(t＝3.15×107s)大约需要消耗的氢的质量为(氢核的质量为1.0078u，氦核的质量为4.0026u,1u为1.66×10－27kg，NA＝6.02×1023mol－1)()A．20kg B．50kgC．150kg D．200kg解析：选B四个氢核聚变成一个氦核亏损的质量约为Δm＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，释放的能量约为ΔE＝Δm·c2＝4.27×10－12J,1kg氢含有的氢原子个数为6.02×1026个，全部发生聚变释放的能量约为E＝eq\f(6.02×1026,4)ΔE＝6.43×1014J，则发电站每年大约消耗的氢的质量为m＝eq\f(109×3.15×107,6.43×1014)kg＝49kg，选项B比较接近，故B正确。10．(多选)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片(如图所示)，已知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是()A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变B．径迹2可能是衰变后新核的径迹C．若衰变方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，则r1∶r2＝1∶45D．若是α衰变，则1和2的径迹均是顺时针方向解析：选CD原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量P大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB＝meq\f(v2,r)，解得r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(P,Bq)，由于P、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为放出新核的运动轨迹，半径为r2的圆为粒子的运动轨迹，r1∶r2＝2∶90＝1∶45，故B错误，C正确；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D正确。11．(2021·广东执信中学模拟)(多选)大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，用这些光照射如图乙所示的光电管的阴极K。已知氢原子的部分能级图如图甲所示，阴极K为金属钨，其逸出功为4.54eV。则下列说法中正确的是()A．这些氢原子最多能发出6种不同频率的光B．跃迁到基态时，会辐射γ射线C．能使金属钨发生光电效应的光有3种D．若将电源的正负极调换，电路中的光电流将变为0解析：选AC这些氢原子最多能发出Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光，故A正确；γ射线是原子核从高能级向低能级跃迁时放出的，故B错误；根据跃迁规律可知从n＝4向n＝1跃迁时辐射光子的能量为hν＝E4－E1＝12.75eV，从n＝3向n＝1跃迁时辐射光子的能量为hν＝E3－E1＝12.09eV，从n＝2向n＝1跃迁时辐射光子的能量为hν＝E2－E1＝10.2eV，故能使金属钨发生光电效应的光有3种，故C正确；若将电源的正负极调换，加反向电压，当电压小于遏止电压时，电路中的光电流不为0，故D错误。12．(2021·鞍山模拟)如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是()A．光电子的最大初动能为6eV，金属的逸出功6.75eVB．氢原子跃迁时共发出4种频率的光C．光电子最大初动能与入射光的频率成正比D．氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象解析：选A大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子是对应着从n＝4到n＝1的跃迁，频率最高光子的能量为hνm＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV。由图可知辐射光电子的最大初动能为6eV，由Ekm＝hν－W可知，金属的逸出功W＝12.75eV－6eV＝6.75eV，选项A正确；从n＝4到低能级的跃迁中能辐射出6种不同频率的光子，其中光子能量大于6.75eV的跃迁有：n＝2到n＝1的跃迁，辐射光子的能量为－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV。n＝3到n＝1的跃迁，辐射光子的能量为－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，n＝4到n＝1的跃迁，辐射光子的能量为－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，其余跃迁光子能量小于6.75eV，所以各种频率的光分别照射到电路阴极K上，共有3种频率的光能产生光电流，选项B、D错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知Ekm＝hν－W，光电子最大初动能随入射光的频率的增大而增大，但不成正比，故C错误。13．(2021·福建省漳州一模)静止的镭核eq