十年高考真题分类汇编20102019物理专题14原子结构原子核和波粒二象性解析教师版

十年高考真题分类汇编(2010－2019)物理专题14原子结构、原子核和波粒二象性选择题：1.(2019•全国Ⅱ卷•T2)太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为1401214HHe+2e+2v，已知11H和42He的质量分别为P1.0078um和4.0026um，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个11H转变成1个42He的过程中，释放的能量约为A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV【答案】C【解析】【详解】由2EmC知242peEmmmc，2Emc=61916931101.610J91027311.710kg0.910kg，忽略电子质量，则：241.00784.0026MeV26Euuc，故C选项符合题意；2.(2019•全国Ⅰ卷•T1)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV~3.10eV的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.5leV【答案】A【解析】由题意可知，基态(n=1)氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光。故1.51(13.60)eV12.09eVE。故本题选A。3.(2019•北京卷•T7)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04.04.0弱中强2943600.90.90.9第二组4566.06.06.0弱中强2740552.92.92.9由表中数据得出的论断中不正确的是A.两组实验采用了不同频率的入射光B.两组实验所用的金属板材质不同C.若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为1.9eVD.若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大【答案】B【解析】由爱因斯坦质能方程0kEhW比较两次实验时的逸出功和光电流与光强的关系解题由题表格中数据可知，两组实验所用的入射光的能量不同，由公式Eh可知，两组实验中所用的入射光的频率不同，故A正确；由爱因斯坦质能方程0kEhW可得：第一组实验：100.94.0W，第二组实验：022.96.0W，解得：01023.1eVWW，即两种材料的逸出功相同也即材料相同，故B错误；由爱因斯坦质能方程0kEhW可得：k(5.03.1)eV=1.9eVE，故C正确；由题表格中数据可知，入射光能量相同时，相对光越强，光电流越大，故D正确。4.(2019•天津卷•T6)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是A.核聚变比核裂变更为安全、清洁B.任何两个原子核都可以发生聚变C.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加【答案】AD【解析】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故B错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D正确。5.(2019•江苏卷•T13)100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子.后来，人们用α粒子轰击6028Ni核也打出了质子：460621228291He+NiCu+HX；该反应中的X是______(选填“电子”“正电子”或“中子”).此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能.目前人类获得核能的主要方式是_______(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”).【答案】(1).中子(2).核裂变【解析】由质量数和电荷数守恒得：X应为：10n即为中子，由于衰变是自发的，且周期与外界因素无关，核聚变目前还无法控制，所以目前获得核能的主要方式是核裂变；6.(2019•海南卷•T7)对于钠和钙两种金属，其遏止电压cU与入射光频率v的关系如图所示。用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则A.钠的逸出功小于钙的逸出功B.图中直线的斜率为heC.在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D.若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高【答案】AB【解析】解：A、根据光电效应方程得：00kmEhWhh，又kmCEeU解得：00CWhhhUeeee；当遏止电压为0时，对应的频率为金属的极限频率，结合图可知钠的极限频率小，则钠的逸出功小。故A正确；B、由0ChhUee知U0-γ图线的斜率hke，故B正确；C、由0ChhUee知图线的特点与光的强度无关。故C错误；D、钠的逸出功小，结合0kmEhW可知，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较小。故D错误故选：AB。7.(2019•天津卷•T5)如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是A.B.C.D.【答案】C【解析】由光电效应的方程kEhvW，动能定理keUE，两式联立可得hvWUee，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率bcavvv，则可知三种光的折射率的关系为bcannn，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，ABD错误。8.(2019•江苏卷•T14)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×107m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10－2J.求每个脉冲中的光子数目.(已知普朗克常量h=6.63×l0－34J·s，光速c=3×108m/s.计算结果保留一位有效数字)【答案】光子能量hc，光子数目n=E，代入数据得n=5×1016【解析】每个光子的能量为0cEhvh，每个激光脉冲的能量为E，所以每个脉冲中的光子个数为：0ENE，联立且代入数据解得：16510N个。9.(2018·北京卷)在核反应方程41417278HeNOX中，X表示的是A.质子B.中子C.电子D.α粒子【答案】A【解析】设X为：，根据核反应的质量数守恒：，则：电荷数守恒：，则，即X为：为质子，故选项A正确，BCD错误。点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而确定X的种类。10.(2016·上海卷)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在A.电子B.中子C.质子D.原子核【答案】D【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核。故选项D正确。【考点定位】原子核式结构模型【方法技巧】本题需要熟悉α粒子散射实验和原子核式结构模型。11.(2016·上海卷·T1)放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了A.1位B.2位C.3位D.4位【答案】C【解析】α粒子是42He，β粒子是01e，因此发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：2213，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位。故选项C正确。【考点定位】α衰变和β衰变、衰变前后质量数和电荷数守恒【方法技巧】衰变前后质量数和电荷数守恒，根据发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β衰变电荷数增加1可以计算出放射性元素电荷数的变化量。12.(2016·上海卷·T10)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则A.a为电源正极，到达A板的为α射线B.a为电源正极，到达A板的为β射线C.a为电源负极，到达A板的为α射线D.a为电源负极，到达A板的为β射线【答案】Bβ射线为高速电子流，质量约为质子质量的1/1800，速度接近光速；α射线为氦核流，速度约为光速的1/10。在同一电场中，β射线偏转的轨迹曲率半径小于α射线的曲率半径，由图知，向左偏的为β射线，向右偏的为α射线，即到达A板的为β射线；因α粒子带正电，向右偏转，说明电场方向水平向右，那么a为电源正极，故B正确，ACD错误。【考点定位】带电粒子在匀强电场中的偏转、α射线和β射线的本质【方法技巧】通过类平抛运动计算粒子在竖直方向的位移关系式，根据公式分析该位移与比荷的关系，再结合图示进行比较判断。13.(2016·江苏卷)贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是.A.14140671CNeB.235113995192053390U+nIY2nC.23411120H+HHe+nD.427301213150He+AlP+n【答案】A【解析】A为β衰变方程，B为重核裂变，C轻核聚变，D原子核的人工转换，所以A正确.【考点定位】核反应方程【方法技巧】区分几种常见的核反应方程。14.(2014·上海卷·T3)不能．．用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是A.原子中心有一个很小的原子核B.原子核是由质子和中子组成的C.原子质量几乎全部集中在原子核内D.原子的正电荷全部集中在原子核内【答案】B【解析】卢瑟福通过α散射实验，发现绝大多数粒子发生了偏转，少数发发生了大角度的偏转，极少数反向运动，说明原子几乎全部质量集中在核内；且和α粒子具有斥力，所以正电荷集中在核内；因为只有极少数反向运动，说明原子核很小；并不能说明原子核是由质子和中子组成的，B项正确。【考点定位】原子核式结构模型15.(2015·福建卷·T30(1))下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是。A.γ射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.Bi21083的半衰期是5天，100克Bi21083经过10天后还剩下50克【答案】B【解析】γ射线是光子流，所以A错误；氢原子辐射光子后，从高轨道跃迁到低轨道，其绕核运动的电子速度增大，动能增大，故B正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，所以C错误；半衰期是大量的统计规律，少数原子核不适应，所以D错误。【考点定位】原子结构和原子核16.(2011·上海卷)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是【答案】D【解析】原子的中心是体积很小的原子核，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，当α粒子接近原子核的时候，就会发生大角度散射，甚至被弹回.所以D选项正确.【考点定位】原子的核式结构及其组成17.(2013·福建卷·T30(1))在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是。(填选图下方的字母)【答案】C【解析】金箔原子核带正电，与α粒子带同种电荷，彼此间相互排斥，又由曲线运动特征可知，α粒子所受金箔的排斥力应指向曲线的凹侧，故只有选项C正确。【考点定位】本题考查卢瑟福的α粒子散射实验现象18.(2011·北京卷)表示放射性元素碘131(53131I)β衰变的方程是A.131127453512ISbHeB.131131053541IXeeC.131130153530IInD.131130153521ITeH【答案】B【解析】β衰变是原子核内的中子转化为质子同时放