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”主要是将气核聚变反应释放的能量用来发

电，气核聚变反应方程是彳H+汨一汨e+hX,贝!!（）

A."?=0,n=\,X是正电子B.7/i=0,n=l,X是中子

C.m=T,"=0,X是正电子D.机=1,"=0,X是中子

解析：选D由质量数守恒知2+2=3+机，解得m=1。由电荷数守恒知1+1=2+”,

解得”=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

4|H--iHe+2Ye+2y

已知1H和寸He的质量分别为“3=1.0078u和m„=4.0026u,lu=931MeV/c2,c为光

速。在4个|H转变成1个?He的过程中，释放的能量约为（）

A.8MeVB.16MeV

C.26MeVD.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Am=4/np

—mu,由质能方程得

AE=Am-c2=（4X1.0078-4.0026）X931MeV=26.6MeV,故C正确。

3.（2021•河北高三模拟）用频率分别为v和2y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.hvB."zhv

C.^hvD.

解析：选B设用频率分别为v和2V的光照射时，逸出的光电子的最大初动能分别为

Ei和Ez,则由爱因斯坦光电效应方程可得Ei=/?v—Wo,E2=2hv-Wu,又因为Ei=eUci,

1

E2=eUC2,77=1,以上各式联立可解得故选B。

Uc2JZ

4.（2021•铁岭六校联考）（多选）我国自主研发的氢原子钟现已nE/eV

-0

--0.54

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--0.85

--1.51

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

2-3.40

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〃=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Ei时产生的光子a与Es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"=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"=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,氏跃迁到&时产生的

光子〃的能量为0.97eV,根据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（HL-2M）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汨+汨一?He

+山，海水中富含反应原料宛GH）,瓶核GH）可以用中子轰击锂核（§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（§Li）反应方程为，n+§Li-汨+?He

C.中子轰击锂核（，Li）发生了a衰变

D.笊核（汨）和晁核（汨）的比结合能均比氮核GHe）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（§Li）反应方程为，n+§Li-[H+?He,故B正确；a衰变是指原子

核自发的放射出一个蛆e核而转变为其他原子核，故C错误；冗核（汨）和羸核（汨）经聚变反

应生成?He核，同时放出能量，所以九核（汨）和氤核6H）的比结合能小于氧核©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26A1。26Al核0+衰变的衰变方程为德

AI一的Mg+怕，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0+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〃|=26—13=

13,而26Mg核的中子数“2=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1没有衰变，故D

错误。

7.（2021•重庆实跄外国语学校模拟）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。和E聚变成原子核产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4裂变成原子核〃和C时放出的丫射线能使某金属板逸出光电子，若

增加Y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，。和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核。

和E聚变成原子核尸时，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8与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核8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=/"-Wo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.（2021H西咕川二棋）关于甲、乙、丙、丁四幅图的说法正确的是（）

n£/eV

5-0.54

4-------------0.85

3--------------1.51

2-------------3.4

1-------------13.6

甲：卢瑟福a粒子散射实验乙：玻尔的氢原子能级示意图

丙：光电效应演示实验丁：三种射线在磁场中的偏移

A.甲图中A处能观察到大量的闪光点，8处能看到少数的闪光点，。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a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，3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“=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〃=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a射线，a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氮核，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（f=3.15X107s）大约需要消耗的氢的

质量为（氢核的质量为1.0078u,氮核的质量为4.0026u,lu为1.66X10-27kg,NA=

6.02X1023mor*）（）

A.20kgB.50kg

C.150kgD.200kg

解析：选B四个氢核聚变成一个氢核亏损的质量约为AZM=4X1.0078u-4.0026u=

0.0286u,释放的能量约为AE=A/n-c2=4.27X10~12J,1kg氢含有的氢原子个数为

602X］。26

6.02X1026个，全部发生聚变释放的能量约为E==~------AE=6.43X10乜j,则发电站每

1（）9X315X107

年大约消耗的氢的质量为m=-.-kg=49kg,选项B比较接近，故B正确。

A11AU14

io.（多选）在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射•广7•

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•（2>nC5

示），已知两个相切圆半径分别为九、下列说法正确的是（）•VL-/•

A.原子核可能发生的是a衰变，也可能发生的是衰变.,,.

B.径迹2可能是衰变后新核的径迹

C.若衰变方程是受U-镉*Th+?He,则八：功=1：45

D.若是a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，袤变生成的两粒

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a衰变，但不是。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，由牛顿第二定律得皎3="?：,

1117）P

解得'=行=而，由于尸、8都相同，则粒子电荷量g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，则半径为八的圆为

放出新核的运动轨迹，半径为/*2的圆为粒子的运动轨迹，n:力=2:90=1：45,故B错误，

C正确；若是a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。

H.（2021•广东执信中学模拟）（多选）大量处于"=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为金属鸨，其逸出功为4.54eV。则下列说法中正确的是（）

B.跃迁到基态时，会辐射丫射线

C.能使金属筲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C?=6种不同频率的光，故A正确；丫射线是原

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〃=4向〃=1跃迁

时辐射光子的能量为/JV=E4-£I=12.75eV,从〃=3向n=l跃迁时辐射光子的能量为hv

=E3-EI=12.09eV,从n=2向”=1跃迁时辐射光子的能量为hv=E2-Ei=10.2eV,故

能使金属鸨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"=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（）

nE/eV

8-----------------------0

4--0.85

3--------------------------1.51

2---------------------------3.4

1---------------------------13.6

甲

丙

A.光电子的最大初动能为6eV,金属的逸出功6.75eV

B.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〃=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

“=4到〃=1的跃迁，频率最高光子的能量为/ivm=E4-£i=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75

eVo由图可知辐射光电子的最大初动能为6eV,由Ekm=/“一W可知，金属的逸出功印=

12.75eV-6eV=6.75eV,选项A正确；从"=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：〃=2