2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）验收检测卷十五　原子结构　波粒二象性　原子核

验收检测卷十五原子结构波粒二象性原子核一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分．每小题只有一个选项符合题目要求．1．关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是()A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C．光电效应揭示了光的粒子性D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性2．[2024·青海省西宁市期末考试]在α粒子散射实验中，下列图景正确的是()3．[2024·山东省青岛市调研考试]透射电子显微镜(TEM)使用高能电子作为光源，简称透射电镜．透射电镜工作时电子经过高压加速和强磁场聚焦后得到观察样品的像．已知显微镜的分辨率与使用光源(光子或电子)的波长成正比，普通光学显微镜分辨率为0.2μm，电透镜能清晰地观察到直径2nm的金原子．若光学显微镜使用的可见光平均波长为600nm，动量大小为1.1×10－27N·s.关于高能电子，下列说法正确的是()A．波长约为2nmB．波长约为6×10－6nmC．动量大小约为1.1×10－29N·sD．动量大小约为1.1×10－25N·s4.[2024·河北省秦皇岛市期中考试]我国造出世界首个人造迷你心脏，使用有人体细胞的人造心脏试药，可以有效测试药物毒性，从而改善药效，提高新药研发效率和减少研发成本．人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚238，钚238衰变快慢有一定的规律．如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻钚238的质量m与t＝0时的质量m0的比值．则经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值约为()A．0.250B．0.875C．0.500D．0.7075．[2024·陕西省汉中市联考]铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，元电荷e＝1.60×10－19C)()A．1012HzB．109HzC．105HzD．103Hz6．[2024·湖北省名校联考]食盐被灼烧时会发出黄光，主要是由食盐蒸气中钠原子的能级跃迁造成的．在钠原子光谱的四个线系中，只有主线系的下级是基态，在光谱学中，称主线系的第一组线(双线)为共振线，钠原子的共振线就是有名的黄双线(波长为589.0nm、589.6nm)，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，元电荷e＝1.6×10－19C，光速c＝3×108m/s.下列说法正确的是()A．玻尔理论能解释钠原子的光谱现象B．灼烧时钠原子处于高能级是因为从火中吸收了能量C．黄双线能使逸出功为2.25eV的金属发生光电效应D．太阳光谱中有题述两种波长的光，说明太阳中有钠元素7．[2024·吉林省长春市质量监测]自然界中的碳主要是碳12，也有少量的碳14.碳14具有放射性，能够自发地进行β衰变而变成氮，碳14的半衰期为5730年．在考古和经济建设中可用碳14测定年代．以下说法正确的是()A．β射线是一种穿透能力极强的高频电磁波B．碳14的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→147N＋0−1eC．当环境温度变化时，碳14的半衰期会发生改变，从而影响年代测定的结果D．100个碳14原子核经过11460年一定还剩下25个8．[2024·湖南省先知高考第二次联考]在核反应中105B具有较强的防辐射和吸收中子的功能，其原理为硼核(105B)吸收一个慢中子后释放出一个α粒子，转变成新核，并释放出一定的能量．已知硼核(105B)的比结合能为E1，生成新核的比结合能为E2，α粒子的比结合能为E3A．核反应方程为105B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)HeB．该反应类型为α衰变C．硼核的比结合能E1大于新核的比结合能E2D．该核反应质量亏损为Δm＝eq\f(E3＋E2－E1,c2)二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．9．实物粒子的波动性不容易被观察到，可以利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样从而研究其波动性，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子的质量为m、电荷量为e.初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A．该实验中加速电压U形成的电场一定要是匀强电场B．实验中电子束的德布罗意波长λ＝eq\f(h,\r(2emU))C．加速电压U越大，电子束的衍射现象越不明显D．若用速度相同的质子代替电子，衍射现象将更加明显10.[2024·福建省龙岩市阶段测试]如图所示，托卡马克(tokamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnet(磁)的头两个字母以及kotushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词．根据以上信息，下列判断中可能正确的是()A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似B．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D．这种装置是科学家设想的其中一种方案11．[2024·浙江省杭州市期中考试]某同学设计了一种利用光电效应原理工作的电池，如图所示．K、A电极分别加工成球形和透明导电的球壳．现用波长为λ的单色光照射K电极，K电极发射光电子的最大动能为Ek，电子电荷量为e.忽略光电子重力及之间的相互作用，已知光速为c，普朗克常量为h.下列说法正确的是()A.入射光子的动量p＝hλB．K电极的逸出功W0＝eq\f(hc,λ)－EkC．A、K之间的最大电压U＝eq\f(Ek,e)D．若仅增大入射光强度，A、K之间电压将增大12.[2024·浙江省宁波十校联盟一模]氢原子能级示意如图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间．现有大量氢原子处于n＝5能级上，氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级可产生a光，从n＝4能级跃迁到n＝2能级可产生b光，a光和b光的波长分别为λa和λb，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub，下列说法正确的是()A．a光和b光都是可见光，且λa＜λbB．Ua>UbC．a光产生的光电子最大初动能Ekm＝0.57eVD．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线[答题区]题号123456789101112答案三、非选择题：本题共4小题，共60分．13．[2024·北京市丰台区期中联考]某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同．在M旁放置一个金属网N.如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子落到N上后便会沿导线返回M，从而形成电流．已知电子质量为m，电子电荷量为e.(1)若已知金属网N在时间t内接收的电子数为n，则电流表示数I为多少？(2)现在不把M、N直接相连，而按图那样在M、N之间加电压，发现当M、N间的电压为U0时电流表中就没有电流．则被这束紫外线照射出电子的最大速度vm是多少？(3)若已知U0＝12.5V，M、N间的距离d＝1cm，电子质量m＝9.1×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C，重力加速度g＝10m/s2.利用上述数据通过计算说明：分析电子在电场中的运动时，可以不考虑电子所受重力的影响．14．激光器发光功率为P，所发射的一束水平平行光束在空气中的波长为入光束的横截面积为S，垂直射到放在光滑水平面上的理想黑色物体的竖直表面上，光被完全吸收．光束的照射时间为t，物体的质量为m，光子的动量p＝eq\f(h,λ)，空气中光速为c，求(1)物体在光照射时产生的光压(光子作用力产生的压强)；(2)物体获得的速率和增加的内能．15．[2024·上海市普陀区模拟]氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV，则：(1)当处于n＝3的激发态时，能量为多少？(2)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(3)若有大量的氢原子处于n＝4的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？并在能级图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线．16．镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知eq\o\al(226,88)Ra能自发放出α粒子而变成新核Rn，已知eq\o\al(226,88)Ra的质量m1＝226.0207u，Rn的质量m2＝222.0101u，α粒子的质量mα＝4.0026u．如图所示，一个静止的镭核在匀强磁场中发生衰变，衰变后两粒子运动平面与磁场垂直(涉及比值时，质量可取整数)求：(1)α粒子与Rn核在磁场中运动的半径之比和周期之比；(2)衰变过程中放出的能量(1u＝931.5MeV).

验收检测卷十五原子结构波粒二象性原子核1．答案：C解析：玻尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误；玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规律，B错误；光电效应揭示了光的粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，质子、中子及原子、分子均具有波动性，D错误．2．答案：B解析：当α粒子进入原子区域后，离带正电的原子核远的受到的库仑斥力小，运动方向改变小．只有极少数粒子在穿过时距离正电体很近，受到很强的库仑斥力，发生大角度散射，A错误，B正确；由库仑定律和原子核式结构模型可知，电子的质量只有α粒子的eq\f(1,7300)，它对α粒子速度的大小和方向的影响，完全可以忽略，α粒子偏转主要是带正电的原子核造成的，C、D错误．3．答案：D解析：显微镜的分辨率与使用光源(光子或电子)的波长成正比，则0.2μm＝k600nm，2nm＝k·λ，解得λ＝6nm，A、B错误；根据p＝eq\f(h,λ)可知p＝1.1×10－25N·s，C错误，D正确．4．答案：D解析：原子核发生衰变时，剩余质量m＝m0(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(t,T))，经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值为eq\f(m,m0)＝(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(t,T))＝(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(43.2,86.4))＝eq\f(1,\r(2))≈0.707，D正确．5．答案：B解析：铯原子利用的两能级的能量差量级对应的能量为ε＝10－5eV＝10－5×1.6×10－19J＝1.6×10－24J，由光子能量的表达式ε＝hν可得，跃迁发射的光子的频率量级为ν＝eq\f(ε,h)＝eq\f(1.6×10－24,6.63×10－34)Hz≈2.4×109Hz，跃迁发射的光子的频率量级为109Hz，B正确．6．答案：B解析：玻尔理论成功解释了氢原子光谱的实验规律，但无法解释复杂原子的光谱现象，A错误；食盐被灼烧时，钠原子吸收能量处于高能级，向低能级跃迁时放出光子，故B正确；黄双线的光子能量约为E＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,589.0×10－9)J≈2.10eV，根据发生光电效应的条件可知，不能使逸出功为2.25eV的金属发生光电效应，C错误；太阳光谱是吸收谱，太阳光谱中有题述两种波长的光，说明太阳大气层有钠元素，D错误．7．答案：B解析：β射线是衰变中产生的电子，是原子核中的一个中子转化而来的，不是来源于原子内层电子，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，A错误；碳14能够自发地进行β衰变而变成氮，其核反应方程为146C→147N＋eq\o\al(0,－1)8．答案：A解析：根据反应过程，质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为105B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)He，A正确；该核反应属于人工转变，B错误；反应过程存在质量亏损，反应后的原子核比反应前的原子核更稳定，所以硼核的比结合能E1小于新核的比结合能E2，C错误；该核反应质量亏损为Δm＝eq\f(4E3＋7E2－10E1,c2)，D错误．9．答案：BC解析：根据eU＝eq\f(1,2)mv2和λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)得λ＝eq\f(h,\r(2emU))知加速电场不一定是匀强电场，A错误，B正确；加速电压U越大，电子束的波长越小，衍射现象越不明显，C正确；若用速度相同的质子代替电子，波长大大减小，衍射现象更不明显，D错误．10．答案：ABD解析：轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，又称为热核反应．它需要极大的压强和极高的温度．原因是核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行，和太阳发光的原理类似，A正确；线圈的作用是通电产生磁场使氘核等带电粒子在磁场中旋转而不溢出，B正确；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，C错误；该装置是科学家设想的其中一种方案是磁约束装置，另一种方案是利用聚变物质的惯性进行约束，D正确．11．答案：BC解析：入射光子的动量p＝eq\f(h,λ)，A错误；K电极发射光电子的最大动能为Ek，则Ek＝heq\f(c,λ)－W0，解得W0＝eq\f(hc,λ)－Ek，B正确；电子聚集在A电极后，使A极带负电，因此会在球内部建立一个从K指向A的反向电场，阻碍电子继续往A聚集．当A、K之间达到最大电势差U，最大动能为Ek的电子都无法到达A极．根据动能定理－eU＝－Ek，A、K之间的最大电压U＝eq\f(Ek,e)，C正确；根据Ek＝heq\f(c,λ)－W0可知，若仅增大入射光强度，最大初动能不变，A、K之间电压将不变，D错误．12．答案：ABC解析：氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级可产生a光，能量Ea＝E5－E2＝2.86eV，从n＝4能级跃迁到n＝2能级可产生b光，能量Eb＝E4－E2＝2.55eV，故均在可见光范围内，所以都是可见光，因为a光能量大，根据E＝hν＝heq\f(c,λ)可知λa＜λb，A正确；根据eUc＝hν－W0可知，光子能量越大，遏止电压越大，所以Ua>Ub，B正确；a光产生的光电子最大初动能Ekm＝Ea－W0＝0.57eV，C正确；γ射线是原子核受激而产生的，故D错误．13．答案：(1)eq\f(ne,t)(2)eq\r(\f(2U0e,m))(3)见解析解析：(1)根据电流的定义式可得I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)(2)根据动能定理－U0e＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)解得vm＝eq\r(\f(2U0e,m))(3)电子受到的重力为G＝mg＝9.1×10－30N电子受到的静电力F＝Eq＝eq\f(Ue,d)＝2×10－16N可得eq\f(F,G)＝eq\f(2×10－16,9.1×10－30)≈2×1013电子在电场中运动时，受到的静电力远大于其重力，故电子的重力可以忽略不计．14．答案：(1)eq\f(P,cS)(2)eq\f(Pt,mc)Pt－eq\f(P2t2,2mc2)解析：(1)每个光子的动量为p1＝eq\f(h,λ)取较短时间Δt，Δt时间内物体吸收的光子数为Δn＝eq\f(PλΔt,hc)由动量定理得FΔt＝Δnp1物体受到的光子作用力为F′，由牛顿第三定律有F′＝F该力产生的压强为p压＝eq\f(F′,S)，可得p压＝eq\f(P,cS)(2)光子与物体系统动量守恒有np1＝mv，得v＝eq\f(Pt,mc)系统能量守恒有Pt＝Q＋e