2020年高考物理真题模拟题汇编14原子结构原子核和波粒二象性含解析

1专题14原子结构、原子核和波粒二象性1．（2020·新课标Ⅱ卷）氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式241112106H2He2H+2n+43.15MeV表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107J，1MeV=1.6×10–13J，则M约为A．40kgB．100kgC．400kgD．1000kg【答案】C【解析】氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式241112106H2He2H+2n+43.15MeV则平均每个氘核聚变释放的能量为43.15=MeV66E1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为0EN由Qmq可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量0400kgEQmqq2．（2020·江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是A．I增大，增大B．I增大，减小C．I减小，增大D．I诚小，减小【答案】B【解析】黑体辐射的实验规律如图2特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度I增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。故选B。3．（2020·浙江卷）下列说法正确的是A．质子的德布罗意波长与其动能成正比B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性【答案】D【解析】A．由公式k2hhpmE可知质子的德布罗意波长1p，k1E，故A错误；B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故B错误；C．由kEhW当0hW，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C错误；D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。故选D。4．（2020·山东卷）氚核31H发生β衰变成为氦核32He。假设含氚材料中31H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104s时间内形成的平均电流为5.010-8A。已知电子电荷量为1.610-19C，在这段时间内发生β衰变的氚核31H的个数为（）A．145.010B．161.010C．162.010D．181.010【答案】B【解析】根据qneItt，可得产生的电子数为8416195.0103.210101.610Itne个因在β衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。故选B．5．（2020·天津卷）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研3究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是A．B．C．D．【答案】D【解析】A．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；B．光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；C．实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；D．卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确；故选D。6．（2020·新课标Ⅰ卷）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有A．2211101H+Hn+X→B．2311102H+Hn+X→C．23511448992056363U+nBa+Kr+3X→D．1630314n+LiH+X→【答案】BD【解析】α粒子为氦原子核42He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A选项中的X1为32He，B选项中的X2为42He，C选项中的X3为中子10n，D选项中的X4为42He。故选BD。7．（2020·新课标Ⅲ卷）1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：42712130He+AlX+n→。X会衰变成原子核Y，衰变方程为01XY+e→，则A．X的质量数与Y的质量数相等B．X的电荷数比Y的电荷数少1C．X的电荷数比2713Al的电荷数多2D．X的质量数与2713Al的质量数相等【答案】AC4【解析】设X和Y的质子数分别为1n和2n，质量数分别为1m和2m，则反应方程为1142712130He+AlX+nmn，121201XY+mmnne根据反应方程质子数和质量数守恒，解得12+13=n，121nn14+27=1m，120mm解得115n，214n，130m，230mAC．X的质量数（130m）与Y的质量数（230m）相等，比2713Al的质量数多3，故A正确，D错误；BC．X的电荷数（115n）比Y的电荷数（214n）多1，比2713Al的电荷数多2，故B错误，C正确；故选AC。8．（2020·浙江省1月学业水平测试选考）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线B．氢原子从3n的能级向2n的能级跃迁时会辐射出红外线C．处于3n能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D．大量氢原子从4n能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光【答案】CD【解析】A．射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射射线，故A错误；B．氢原子从3n的能级向2n的能级辐射光子的能量：1.51eV(3.40eV)1.89eVE在可见光范围之内，故B错误；C．氢原子在3n能级吸收1.51eV的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率大于51.51eV，可以使处于3n能级的氢原子电离，故C正确；D．氢原子从4n能级跃迁至2n能级辐射光子的能量：0.85eV(3.40eV)2.55eVE在可见光范围之内；同理，从3n的能级向2n的能级辐射光子的能量也在可见光范围之内，所以大量氢原子从4n能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，故D正确。故选CD．9．（2020·浙江卷）太阳辐射的总功率约为26410W´，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为21876.1MeV/c（c为真空中的光速）的氘核（21H）和一个质量为22809.5MeV/c的氚核（31H）结合为一个质量为23728.4MeV/c的氦核（42He），并放出一个X粒子，同时释放大约17.6MeV的能量。下列说法正确的是（）A．X粒子是质子B．X粒子的质量为2939.6MeV/cC．太阳每秒因为辐射损失的质量约为94.410kgD．太阳每秒因为辐射损失的质量约为217.6MeV/c【答案】BC【解析】A．由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，选项A错误；B．根据能量关系可知21876.12809.53728.417.6nmc解得2939.6MeV/nmc，选项B正确；C．太阳每秒放出的能量26410JEPt损失的质量269216410kg4.410kg910Emc选项C正确；D．因为62626453919410410J=eV2.510eV=2.510MeV1.610E则太阳每秒因为辐射损失的质量为39222.510MeV/cEmc选项D错误。故选BC。10．（2020·河北省唐山市高三下学期第一次模拟）用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014Hz。已知普朗克常量h=6.63×10－34J·s。则下列说法中正确的是A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek=1.2×10－19J【答案】D【解析】A、图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压cU与入射光频率，因此光电管左端应该是阴极，则电源左端为负极，故A错误；B、当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，光电流增大，当电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，故选项B错误；C、光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选7项C错误；D、根据图象可知，铷的截止频率145.1510CHz，根据0chvW，则可求出该金属的逸出功大小34141906.63105.15103.4110WJJ根据光电效应方程0kmEhvW，当入射光的频率为147.0010Hz时，则最大初动能为：341419196.63107.0103.41101.210kmEJJ，故选项D正确。11．（2020·陕西省西安市高二下学期期中）一个23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为2351941920380+2UnXSrn，则下列叙述正确的是A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据2Emc，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少【答案】A【解析】A．设X的原子核中含有x个质子，质量数为y，根据电荷数和质量数守恒有：92=x+38，235+1=y+94+2解得x=54，y=140，所以X的中子数为y-x=86故A正确；B．根据A选项的论述可知X含义质量数为140，即核子数为140，故B错误；CD．裂变反应过程中质量数守恒，质量数不会增加，裂变过程存在质量有亏损，质量不守恒，故CD错误．故选A。12．（2020·四川省成都第七中学高三综合能力测试）下列各种关于近代物理学的现象中，与原子核内部变化有关的是A．紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象B．a粒子轰击金箔时，少数发生大角度偏转的现象C．氢原子发光时，形成不连续的线状光谱的现象D．含铀的矿物质自发向外放出β射线（高速电子流）的现象【答案】D8【解析】A为光电效应现象，原子核外层电子吸收光子能量后从金属表面逸出；B为α粒子的散射实验，少数粒子发生大角度偏转说明了原子的核式结构；C中氢原子光谱不连续是其原子的能量状态不连续导致的；D中含铀的矿物质自发向外放出的β射线叫β衰变，它来自原子核内部，是原子核内中子转变成质了时放出的。故答案选D。13．（2020·宁夏银川市高三质量检测）国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事．据科学家论证，太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为4824HeBe+X，方程中X表示某种粒子，84Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是A．X粒子是42HeB．若使84Be的温度降低，其半衰期会减小C．经过2T，一定质量的84Be占开始时的18D．“核燃烧”的核反应是裂变反应【答案】A【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，X粒子的质量数为4，电荷数为2，为42He，选项A正确；温度不能改变放射性元素的半衰期，选项B错误；经过2T，一定质量的84Be占开始时的14，选项C错误；“核燃烧”的核反应是轻核聚变反应，选项D错误；故选A.14．（2020·四川省广元市高三第三次高考适应性统考）钍基熔盐堆核能系统（TMSR）是第四代核能系统之一．其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次β衰变而来；铀的一种典型裂变产物是钡和氪．以下说法正确的是A．题中铀核裂变的核反应方程为23311428