2010-2019十年高考物理真题分类汇编14原子结构、原子核和波粒二象性（附解析）

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 ， 已 知 和 的 质 量 分 别 为 和 ， 1u=931MeV/c2，c 为光速。在 4 个 转变成 1 个 的过程中，释放的能量约为 A. 8 MeV B. 16 MeV C. 26 MeV D. 52 MeV 【答案】C 【解析】 【详解】由 知 ， = ，忽略电子质量， 则： ，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 1.63 eV~3.10 eV 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. 12.09 eV B. 10.20 eV C. 1.89 eV D. 1.5l eV 【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 。故本题选 A。 1 4 0 1 2 14 H He+2 e+2v→ 1 1H 4 2 He P 1.0078um = 4.0026umα = 1 1H 4 2 He 2E mC∆ = ∆ ( ) 24 2p eE m m m cα∆ = × − − ⋅ 2 Em c ∆∆ = 6 19 16 931 10 1.6 10 J 9 10 −× × × × 27 311.7 10 kg 0.9 10 kg− −≈ × × ( ) 24 1.0078 4.00 26MeV26E u u c ≈∆ = × − ⋅ 1.51 ( 13.60)eV 12.09eVE∆ = − − − = 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 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 第 二 组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9 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 5.0 eV，逸出光电子的最大动能为 1.9 eV D. 若入射光子的能量为 5.0 eV，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 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 入射光的能量不同，由公式 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 可得：第一组实验： ，第二组实验： ，解得： ，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 可得： ，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 的 0kE h Wν= − E hν= 0kE h Wν= − 100.9 4.0 W= − 022.9 6.0 W= − 01 02 3.1eVW W= = 0kE h Wν= − k (5.0 3.1)eV=1.9eVE = − 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 核也打出了质子： ；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： 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 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 60 28 Ni 4 60 62 1 2 28 29 1He+ Ni Cu+ H X→ + 1 0 n cU A.钠的逸出功小于钙的逸出功 B.图中直线的斜率为 C.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： ，又 解得： ；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 知 U0-γ 图线的斜率 ，故 B 正确； C、由 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 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 ， 动 能 定 理 ， 两 式 联 立 可 得 ，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率 ，则可 知三种光的折射率的关系为 ，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。 h e 0 0kmE h W h hγ γ γ= − = − km CE eU= 0 0 C W hh hU e e e e γγ γ= − = − 0 C hhU e e γγ= − hk e = 0 C hhU e e γγ= − 0kmE h Wγ= − kE hv W= − keU E= hv WU e e = − b c av v v> > b c an n n> > 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 ，光子数目 n= ，代入数据得 n=5×1016 【解析】 每个光子的能量为 ，每个激光脉冲的能量为 E，所以每个脉冲中的光子个数 为： ，联立且代入数据解得： 。 9.(2018·北京卷)在核反应方程 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 ，β 粒子是 ，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： ，所以新元素在元素周期表中的位置 hcε λ= E ε 0 cE hv h λ= = 0 EN E = 165 10N = × 个 4 14 17 2 7 8He N O X+ + → + 4 2 He 0 1e− 2 2 1 3− × + = − 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】B β 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. B. C. D. 【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 14 14 0 6 7 1C N e−→ + 235 1 139 95 1 92 0 53 39 0U + n I Y 2 n→ + + 2 3 4 1 1 1 2 0H + H He+ n→ 4 27 30 1 2 13 15 0He + Al P+ n→ 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. 的半衰期是 5 天，100 克 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， Bi210 83 Bi210 83 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. B. C. D. 【答案】B 【解析】β 衰变是原子核内的中子转化为质子同时放出电子个过程.该衰变是 α 衰变，故 A 错误；该衰变放出的是 β 粒子，属于 β 衰变，故 B 正确；产生是中子，故 C 错误；产生的 是质子，故 D 错误. 【考点定位】核反应方程 19.(2014·重庆卷)碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 的碘 131，经过 32 天后， 该药物中碘 131 的含量大约还有 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式 ，其中 为半衰期的次数，解得 ，故选 C. 【考点定位】本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算. 20.(2011·上海卷)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中； ③与轻核元素结合成化合物.则 A.措施①可减缓放射性元素衰变 B.措施②可减缓放射性元素衰变 C.措施③可减缓放射性元素衰变 D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变 32 m = nm m⋅余 1（ ） 2 32 48 tn T = = = =16 mm余 131 127 4 53 51 2I Sb He→ + 131 131 0 53 54 1I Xe e−→ + 131 130 1 53 53 0I I n→ + 131 130 1 53 52 1I Te H→ + m 4 m 8 m 16 m 【答案】D 【解析】改变放射性元素所处的物理状态或化学状态都不会改变元素的原子核，所以，放射 性衰变的快慢与题中叙述的几种因素无关，D 正确 【考点定位】天然放射现象 21.(2011·上海卷·T9)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可 推知 A.②来自于原子核外的电子 B.①的电离作用最强，是一种电磁波 C.③的电离作用较强，是一种电磁波 D.③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子 【答案】D 【解析】根据天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图判断，应该①是 β 射 线，②是 α 射线，③是 x 射线，x 射线的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子。所以本 题选 D。 【考点定位】天然放射现象 22.(2011·浙江卷)关于天然放射现象，下列说法正确的是 A.α 射线是由氦原子核衰变产生 B.β 射线是由原子核外电子电离产生 C.γ 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D.通过化学反应不能改变物质的放射性 【答案】D 【解析】α 射线是由 α 衰变产生的核原子核，A 错误；β 衰变现象是原子核内部的中子转化 为质子同时失去一个电子，B 错误；γ 射线是由原子核外的外层电子跃迁产生，C 错误；放 射线是从原子核中释放出来的，通过化学反应并不能改变物质的放射性，故正确答案为 D。 【考点定位】天然放射现象 23.(2011·重庆卷)核电站核泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137.碘 131 的半衰期约为 8 天， 会释放 β 射线；铯 137 是铯 133 的同位素，半衰期约为 30 年，发生衰变期时会辐射 γ 射线. 下列说法正确的是 A.碘 131 释放的 β 射线由氦核组成 B.铯 137 衰变时辐射出的 γ 光子能量小于可见光光子能量 C.与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢 D.铯 133 和铯 137 含有相同的质子数 【答案】D 【解析】β 射线是高速电子流，α 射线才是由氦核组成，故 A 错误；γ 光子在所有电磁波中 频率最高，能量最大，故 B 错误；半衰期越小衰变越快，应该是碘 131 衰变更快，故 C 错 误；铯 133 和铯 137 是同位素，质子数相同中子数不同，故 D 正确. 【考点定位】元素半衰期 24.(2012·大纲全国卷) U 经过 m 次 α 衰变和 n 次 β 衰变 Pb，则 A.m=7，n=3 B.m=7，n=4 C.m=14，n=9 D.m=14，n=18 【答案】B 【解析】原子核每发生一次 α 衰变，质量数减少 4，电荷数减少 2；每发生一次 衰变，质 量数不变，电荷数增加 1.比较两种原子核，质量数减少 28，即发生了 衰变次数： ； 电 荷 数 应 减 少 14 ， 而 电 荷 数 减 少 10 ， 说 明 发 生 了 衰 变 次 数 ： n=m×2-(92-82)=4，所以 B 项正确. 【考点定位】本题考查原子核衰变次数的计算 25.(2012·上海物理)与原子核内部变化有关的现象是( ) A.电离现象 B.光电效应现象 C.天然放射现象 D.α 粒子散射现象 【答案】C 【解析】电离现象是电子脱离原子核的束缚，不涉及原子核内部变化.故 A 错误；光电效应 是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故 B 错误；天然 放射现象是原子核内部自发的放射出 α 粒子或电子的现象，反应的过程中核内核子数，质子 数，中子数发生变化，涉及到原子核内部的变化.故 C 正确；α 粒子散射实验表明了原子内 部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化.故 D 错误；故选 C. 【考点定位】本题考查一些物理现象的产生原因及其相关知识 235 92 207 82 β α 28 74m＝ ＝ β 26.(2012·上海卷·T5)在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器 等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是( ) A.x 射线 B.α 射线 C.β 射线 D.γ 射线 【答案】D 解析：首先，放射源放出的是 α 射线、β 射线 、γ 射线，无 x 射线，A 不对，另外 α 射线穿 透本领最弱，一张纸就能挡住，而 β 射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，γ 射线穿透 本领最强可以穿透几厘米厚的铅板，而要穿过轧制钢板只能是 γ 射线，因此 D 正确 【考点定位】本题考查放射线的穿透能力及其相关知识 27.(2012·上海卷·T9)某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数 A 与中子数 N 关 系的是图( ) 【答案】B 【解析】某种元素中质子数与中子数基本相当，质量数等于质子数与中子数之和，因此当中 子数 N 增多时，质量数 A 也会增大，因此 A、D 两个选项不对，只能从 B、C 两个选项中 选，又因为氢原子中只有一个质子，无中子，也就是中子数 N 为零时，质量数 A 不为零， 因此只有 B 正确。 【考点定位】本题考查同位素的质量数 A 与中子数 N 的关系及其相关知识 28.(2012·重庆卷)以下是物理学史上 3 个著名的核反应方程 x+ Li→2y，y+ N→x+ O，y+ Be→z+ C。 x、y 和 z 是 3 种不同的粒子，其中 z 是 A.α 粒子 B.质子 C.中子 D.电子 【答案】C 【解析】将上述三个方程相加，整理后得 ，根据电荷数守 7 3 14 7 17 8 9 4 12 6 7 14 9 17 12 3 7 4 8 6Li N Be O C z+ + − → + + 恒和质量数守恒，z 的质量数为 1，电荷数为 0，为中子，C 正确.A、B、D 错误. 【考点定位】本题考查核反应方程及其相关知识 29.(2015·上海卷·T7)在 粒子散射实验中，电子对 粒子运动的影响可以忽略，这是因为与 粒子相比，电子 A.电量太小 B.速度太小 C.体积太小 D.质量太小 【答案】D 【解析】在 α 粒子散射实验中，由于电子的质量太小，电子的质量只有 α 粒子的 ，它 对 α 粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。故 D 正确，A、 B、C 错误。 【考点定位】α 粒子散射实验 30.(2015·上海卷·T6) 经过一系列 衰变和 衰变后变成 ，则 比 少 A.16 个中子，8 个质子 B.8 个中子，16 个质子 C.24 个中子，8 个质子 D.8 个中子，24 个质子 【答案】A 【解析】 比 质子数少(90-82)=8 个，核子数少(232-208)=24 个，所以中子数少 (24-8)=16 个，故 A 正确；B、C、D 错误。 【考点定位】核反应方程 31.(2015·北京卷·14)下列核反应方程中，属于 衰变的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】A 选项是人工核转变，用人工方法 核轰击 产生质子；选项 A 错误。B、衰 变是原子核自发放射 α 粒子的核反应，选项 B 正确；C、两个轻核结合成中核的反应为轻核 聚变反应，选项 C 错误；D 为 β 衰变。故选 B。 【考点定位】四类核反应方程的特点。 32.(2017· 新 课 标 Ⅱ 卷 ) 一 静 止 的 铀 核 放 出 一 个 粒 子 衰 变 成 钍 核 ， 衰 变 方 程 为 。下列说法正确的是 α β Pb232 90 α 14 4 17 1 7 2 8 1N He O H+ → + 238 234 4 92 90 2U Th He→ + 2 3 4 1 1 1 2 0H H He n+ → + 234 234 0 90 91 1Th Pa e−→ + α α α 7300 1 232 90 Th 208 82 Pb 208 82 Pb 232 90 Th Pb208 82 4 2 He 14 7 N α 238 234 4 92 90 2U Th He→ + A.衰变后钍核的动能等于 粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间 D.衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 【答案】B 【解析】根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与 α 粒子的动量等大反向，选项 B 正 确；根据 可知，衰变后钍核的动能小于 α 粒子的动能，选项 A 错误；铀核的半衰 期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个 α 粒子所经历的时间是一个原子核衰变 的时间，故两者不等，选项 C 错误；由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后 α 粒 子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项 D 错误；故选 B。 【考点定位】半衰期；动量守恒定律；质能方程 【名师点睛】此题考查了原子核的反冲问题以及对半衰期的理解；对于有能量放出的核反应， 质量数守恒，但是质量不守恒；知道动量和动能的关系 。 33.(2014·新课标全国卷Ⅰ)关于天然放射性，下列说法正确的是 ， A.所有元素都可能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.α、β 和 γ 三种射线中，γ 射线的穿透能力最强 E.一个原子核在一次衰变中可同量放出 α、β 和 γ 三种射线 【答案】BCD 【解析】并不是所有的元素都能衰变，只有原子序号超过 83 的元素才都能发生衰变，选项 A 错。放射性元素的半衰期由原子核内部的结构决定，与外界温度无关，选项 B 对。放射性 元素其放射性来自于原子核内部的，与其他元素形成化合物并没有改变其内部原子核结构所 以仍具有放射性，选项 C 对。α、β 和 γ 三种射线中，γ 射线能量最高，穿透能力最强，选 项 D 对。一个原子核在一次衰变中，要么是 α 衰变要么是 β 衰变，同时伴随着能量的释放 即 γ 射线，选项 E 错。 【考点定位】原子核结构 衰变 α α α α 2 k 2 pE m = 2 k 2 pE m = 34.(2013·海南卷·T17(1))原子核 具有天然放射性，它经过若干次 α 衰变和 β 衰变后会 变成新的原子核。下列原子核中，有三种是 衰变过程中可以产生的，它们是 A. B. C. D. E. 【答案】ACD 发生 α 衰变是放出 42He，发生 β 衰变是放出电子 0-1e，根据质量数和电荷数守恒有，每发生 一次 α 衰变质量数减少 4，电荷数减少 2，每发生一次 β 衰变质量数不变化，电荷数增加 1， 由质量数的变化可确定 α 衰变的次数(必须是整数)，进而可知 β 衰变的次数。逐一判断可知 ACD 符合要求。 【考点定位】核反应方程 35.(2015·山东卷·T39(1)) 发生放射性衰变为 ，半衰期约为 5700 年。已知植物存活其 间，其体内 与 的比例不变；生命活动结束后， 的比例持续减少。现通过测量得 知，某古木样品中 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是 a.该古木的年代距今约为 5700 年 b. 、 、 具有相同的中子数 c. 衰变为 的过程中放出 β 射线 d.增加样品测量环境的压强将加速 的衰变 【答案】ac 【解析】因古木样品中 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间 为一个半衰期，即该古木的年代距今约为 5700 年，选项 a 正确； 、 、 具有相同 的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项 b 错误；根据核反应方程可知， 衰变 为 的过程中放出电子，即发出 β 射线，选项 c 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰 期，选项 d 错误；故选 aC. 【考点定位】半衰期；核反应方程. 36.(2018·天津卷·T5)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 ，都是氢原子中 电子从量子数 n>2 的能级跃迁到 n=2 的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可 以判定 Th232 90 Th232 90 Pb204 82 Pb203 82 Po210 84 Ra224 88 Ra226 88 14C 14N 14C 12C 14C 14C 12C 13C 14C 14C 14N 14C 14C 12C 13C 14C 14C 14N A. 对应的前后能级之差最小 B. 同一介质对 的折射率最大 C. 同一介质中 的传播速度最大 D. 用 照射某一金属能发生光电效应，则 也一定能 【答案】A 【解析】试题分析：根据 分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析 折射率的大小；根据 判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频 率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应. 波长越大，频率越小，故 的频率最小，根据 可知 对应的能量最小，根据 可知 对应的前后能级之差最小，A 正确； 的频率最小，同一介质对应的折射率最小， 根据 可知 的传播速度最大，BC 错误； 的波长小于 的波长，故 的频率大于 的 频率，若用 照射某一金属能发生光电效应，则 不一定能，D 错误. 波长越大，频率越小，故 的频率最小，根据 可知 对应的能量最小，根据 可知 对应的前后能级之差最小，A 正确； 的频率最小，同一介质对应的折射率最小， 根据 可知 的传播速度最大，BC 错误； 的波长小于 的波长，故 的频率大于 的频率，若用 照射某一金属能发生光电效应，则 不一定能，D 错误. 【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小. 37.(2016·北京卷)处于 n=3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有 A.1 种 B.2 种 C.3 种 D.4 种 【答案】C 【解析】因为是大量处于 n=3 能级的氢原子，所以根据 可得辐射光的频率可能有 3 种， 故 C 正确。 【考点定位】考查了氢原子跃迁 【方法技巧】解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级 差，知道数学组合公式 的应用，另外需要注意题中给的是“大量”氢原子还是一个氢原子。 38.(2012·四川卷)如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子 2Cn 2Cn A.从 n = 4 能级跃迁到 n = 3 能级比从 n = 3 能级跃迁到 n = 2 能级辐射出电磁波的波长长 B.从 n = 5 能级跃迁到 n = 1 能级比从 n = 5 能级跃迁到 n = 4 能级辐射出电磁波的速度大 C.处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的 D.从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量 【答案】A 【解析】由 v 和 ，可知 ，再根据 ，所以 ，A 正确。所有电磁波的速度都相同，B 错误。处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不 一样，出现不同形状的电子云，C 错误。从高能级向低能级跃迁时，氢原子向外放出能量， D 错误。 【考点定位】本题考查玻尔理论及其相关知识 39.(2012·天津卷·T1)下列说法正确的是 A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期 B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子 C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力 D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量 【答案】B 【解析】半衰期是原子的物理属性，不能采用物理或化学方法改变；高空遥感是用红外线的； 由于核子结合为原子核时能量增加必然存在质量亏损；氢原子从高能量的激发态跃迁到低能 量的基态时放出能量，所以放出光子。答案 B。 【考点定位】本题考查半衰期、波尔理论等相关知识 40.(2011·四川卷)氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为 v1，从能级 n 跃迁到能 级 k 时吸收紫光的频率为 v2，已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m，则 A.吸收光子的能量为 - m nhv E E= 4 3 3 2--E E E E< 43 32v v< c vλ= 43 32 λ λ> 1 2hv hv+ B.辐射光子的能量为 C.吸收光子的能量为 D.辐射光子的能量为 【答案】D 氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光，Em－En=hν1，从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫 光 Ek－En=hν2，则从能级 k 跃迁到能级 m 有 Ek－Em=(Ek－En)－(Em－En)=hν2－hν1，因红光 的能量小于紫光的能量，故能量降低辐射光子；故 A 正确，BCD 错误； 【考点定位】氢原子跃迁 41.(2012·北京卷)一个氢原子从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级，该氢原子 A.放出光子，能量增加 B.放出光子，能量减少 C.吸收光子，能量增加 D.吸收光子，能量减少 【答案】B 【解析】一个氢原子从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级，即从高能级向低能级跃迁，释放光子， 能量减少，故选项 B 正确。 【考点定位】本题考查了原子的能级 42.(2011·全国卷)已知氢原子的基态能量为 E1，激发态能量 ，其中 n=2、3、4…….， 用 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波 长为 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】第一激发态即第二能级，是能量最低的激发态，则有： ；电离是氢原子从 第一激发态跃迁到最高能级 0 的过程，需要吸收的光子能量最小为： ，所以 有： ，解的： ，故 C 正确. 【考点定位】氢原子跃迁 43.(2014·山东卷)氢原子能级如图，当氢原子从 n=3 跃迁到 n=2 的能级时，辐射光的波长为 656nm。以下判断正确的是 1 2hv hv+ 1 2hv hv+ 1 2hv hv+ 1 n EE n = 13 4- E hc 1 2- E hc 1 4- E hc 1 9- E hc 1 2 4 EE ＝ 1 20 4 EE− −＝ 1 4 E ch λ− ＝ 1 4hc E λ −＝ a.氢原子从 n=2 跃迁到 n=1 的能级时，辐射光的波长大于 656nm b.用波长为 325nm 的光照射，可使氢原子从 n=1 跃迁到 n=2 能级 c.一群处于 n=3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线 d.用波长为 633nm 的光照射，不能使氢原子从 n=2 跃迁到 n=3 的能级 【答案】cd 【解析】由于 n=3 与 n=2 间的能量差为 ，而 n=1 与 n=2 间的能量 差为 ，根据 可知，氢原子从 n=2 跃迁到 n=1 的能 级时辐射的波长 小于 656nm，a 错误；同样从 n=1 跃迁到 n=2 能级需要的光子 的波长也恰好为 ，b 错误；一群处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时可能会出现 3 种可能，因此会放出 3 种不同频率的光子，c 正确；电子发生跃迁时，吸收或放出的能量 一定等于这两个能级间的能量差，为一特定值，大于或小于这个特定的值都不能使之发生跃 迁。因此 d 正确。 【考点定位】能级跃迁 44.(2018·全国 II 卷)用波长为 300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.28 10-19 J。已知普朗克常量为 6.63 10-34 J·s，真空中的光速为 3.00 108 m·s-1，能使锌产生 光电效应的单色光的最低频率约为 A. 1 1014 Hz B. 8 1014 Hz C. 2 1015 Hz D. 8 1015 Hz 【答案】B 【解析】试题分析：知道光电效应方程 ；知道逸出功 并结合两个公式 求解。 由光电效应方程式得： 得： 刚好发生光电效应的临界频率为 ，则 1.51 ( 3.4) 1.89eV− − − = 3.4 ( 13.6) 10.2eV− − − = cE h hγ λ∆ = = 121.6nmλ = 121.6nm 代入数据可得： ，故 B 正确； 故选 B 点睛：本题比较简单，知道光电效应方程并利用方程求解即可。 45.(2011·上海卷)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效 应的措施是 A.改用频率更小的紫外线照射 B.改用X射线照射 C.改用强度更大的原紫外线照射 D.延长原紫外线的照射时间 【答案】B 【解析】每一种金属对应一个极限频率，低于极限频率的光，无论照射时间有多长，光的强 度有多大，都不能使金属产生光电效应，只要照射光的频率大于或者等于极限频率，就能产 生光电效应，因为 X 射线的频率高于紫外线的频率，所以改用 X 射线照射能发生光电效应， B 正确。 【考点定位】光电效应 46.(2014·江苏卷·T12C(1))已知钙和钾的截止频率分别为 7.73×10 14Hz 和 5.44×1011Hz，在某种 单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子， 钙逸出的光电子具有较大的 A.波长 B.频率 C.能量 D.动量 【答案】A 【解析】(1)根据光电效应方程 ；因为钙的截止频率较大，所以光电子的最 大初动能较小，动量也较小，CD 项错误；根据德布罗意波长 可知从钙中逸出的光 电子具有较大波长，A 项错误；波长大的，频率小，B 项错误。 【考点定位】本题主要考查了对爱因斯坦光电效应方程、德布罗意波长公式的理解与应用问 题，属于中档偏低题。 47.(2013·上海卷)当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时 A.锌板带负电 B.有正离子从锌板逸出 C.有电子从锌板逸出 D.锌板会吸附空气中的正离子 【答案】C 【解析】光电效应发生的过程是锌板原子核外层电子在吸收光子后摆脱原子核 的束缚逃离 0kE h hν ν= - h P λ = 锌板，导致锌板带正电，选项 AB 错误，C 正确；锌板失去电子后带正电，因同种电荷排斥， 所以锌板不会吸引空气中的正离子，D 错误。 【考点定位】光电效应的发生。 48.(2013·天津卷)下列说法正确的是 A.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B. 射线、 射线、 射线都是高速运动的带电粒子流 C.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 D.发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关 【答案】C 【解析】A、原子核发生衰变时，电荷守恒，但会有质量亏损，遵循的是爱因斯坦的质能方 程而非质量守恒规律； 故 A 错误. B、α 射线和 β 射线分别是带正电的氦核流和带负电的电 子流，而 γ 射线不带电；故 B 错误.C、根据玻尔氢原子模型的相关理论，电子轨道和能量都 是量子化的，而在“跃迁”过程中要遵循 hυ=E m-En，故只能辐射特定频率的光子.故 C 正 确. D、由光电效应的方程 Ek=hυ-W0 可知，光电子的动能由入射光频率决定.故 D 错误.故选 C 【考点定位】原子核衰变、玻尔理论、光电效应。 49.(2012·上海卷)在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电 子的最大初动能取决于入射光的( ) A.频率 B.强度 C.照射时间 D.光子数目 【答案】A 【 解 析 】 发 生 光 电 效 应 的 条 件 是 入 射 光 的 频 率 大 于 金 属 的 极 限 频 率 ， 由 公 式 知，W 为逸出功不变，所以光电子的最大初动能取决于入射光的频率，A 正确。 【考点定位】本题考查光电效应及其相关知识 50.(2012·上海卷·T4)根据爱因斯坦的“光子说”可知 A.“光子说”本质就是牛顿的“微粒说” B.光的波长越大，光子的能量越小 C.一束单色光的能量可以连续变化 D.只有光子数很多时，光才具有粒子性 21 2h W mvν − = 【答案】B 【解析】爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份的不连续的它并不否定光的波动性，而牛顿 的“微粒说”而波动说是对立的，因此 A 不对 在爱因斯坦的“光子说”中光了的能量； 可知波长越长，光子的能量越小，因 此 C 正确。 某一单色光，波长恒定，光子的能量也是恒定的，因此 C 不对 大量光子表现为波动性，而少数光子才表现为粒子性，因此 D 不对。 【考点定位】本题考查爱因斯坦的光子学说及其相关知识 51.(2014·上海卷)在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是 A.光电效应是瞬时发生的 B.所有金属都存在极限频率 C.光电流随着入射光增强而变大 D.入射光频率越大，光电子最大初动能越大 【答案】C 【解析】按照光的波动理论，电子通过波动吸收能量，若波的能量不足以使得电子逸出，那 么就需要多吸收一些，需要一个能量累积的过程，而不是瞬时的，选项 A 对波动理论矛盾。 根据波动理论，能量大小与波动的振幅有关，而与频率无关，即使光的能量不够大，只要金 属表面的电子持续吸收经过一个能量累积过程，都可以发生光电效应，与选项 B 矛盾；光 电子逸出后的最大初动能与入射光的能量有关，即与入射光的波动振幅有关，与频率无关， 所以波动理论与选项 D 矛盾。对于光电流大小，根据波动理论，入射光增强，能量增大， 所以光电流增大，选项 C 与波动理论并不矛盾，选项 C 正确。 【考点定位】光电效应与波动性 52.(2016·天津卷·T2)如图是 a、b 两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样， 则 A.在同种均匀介质中，a 光的传播速度比 b 光的大 B.从同种介质射入真空发生全反射时 a 光临界角大 C.照射在同一金属板上发生光电效应时，a 光的饱和电流大 CE h hν λ= = D.若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生 a 光的能级能量差大 【答案】 【解析】A、由图可知 a 光的干涉条纹间距小于 b 光，根据 可知，a 的波长小于 b 光，则 a 光的频率大于 b 光，a 的折射率大于 b 光，根据 n=c/v 可知，在同种介质中传播时 a 光的传播速度比 b 光的小，故 A 错误； B、根据 sinC＝1/n 可知，同种介质射入真空发生全反射时 a 光临界角小，故 B 错误； C、光电效应时饱和电流与入射光的强度有关，所以无法判断饱和电流的大小，故 C 错误； D、因 a 光的频率大，故若两光均由氢原子能级跃迁产生，则产生 a 光的能级差大，故 D 正 确。 【考点定位】双缝干涉、全反射、光电效应、玻尔理论 【名师点睛】此题考查了双缝干涉、全反射、光电效应以及玻尔理论等知识点；要知道双缝 干涉中条纹间距的表达式 ，能从给定的图片中得到条纹间距的关系；要知道光的 频率越大，折射率越大，全反射临界角越小，波长越小，在介质中传播的速度越小。 53.(2011·福建卷)爱因斯坦因提出光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年 诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm 与入射光频率 ν 的关系如图所示， 其中 ν0 为极限频率。从图中可以确定的是 A.逸出功与 ν 有关 B.Ekm 与入射光强度成正比 C.当 ν=ν0 时会逸出光电子 D.图中直线斜率与普朗克常量有关 【答案】D 【解析】逸出功与 ν0 有关，选项 A 错误；Ekm 与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项 B 错误；当 ν=ν0 时入射光光子能量等于逸出功，不会逸出光电子，选项 C 错误；由爱因斯 坦光电效应方程可知，图中直线斜率与普朗克常量有关，选项 D 正确。 【考点定位】光电效应 54.(2015·上海卷·T11)某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示， 表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料 Lx d λ∆ ＝ Lx d λ∆ = A.仅钠能产生光电子 B.仅钠、铜能产生光电子 C.仅铜、铂能产生光电子 D.都能产生光电子 【答案】D 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程可知，只有光源的波长小于某金属的极限波长，就有光 电子逸出，该光源发出的光的波长有小于 100nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产 生光电子，故 D 正确，A、B、C 错误。 【考点定位】光电效应 55.(2013·北京卷·T20)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内 能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强 激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形 成多光子电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为 v 的普通光源照 射阴极 k，没有发生光电效应，换同样频率为 v 的强激光照射阴极 k，则发生了光电效应； 此时，若加上反向电压 U，即将阴极 k 接电源正极，阳极 A 接电源负极，在 k、A 之间就形 成了使光电子减速的电场，逐渐增大 U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所 加反向电压 U 可能是下列的(其中 W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量) A.U= - B.U= - C.U=2hv-W D. U= - 【答案】B 【解析】由题意可知，用强激光照射发生光电效应时有 (n=2，3，4，5， 6……) ， 在 kA 之 间 逐 渐 增 大 U ， 当 光 电 流 恰 好 减 小 到 零 时 ， 由 动 能 定 理 可 得 ，联立可得 (n=2，3，4，5，6……)，对比各选项可知选 B。 【考点定位】光电效应 56.(2011·广东卷)光电效应实验中，下列表述正确的是 A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关 D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子 【答案】CD 【解析】光电流的大小与光照时间无光，与光的强度有关.故 A 错误；发生光电效应的条件 是入射光频率大于极限频率，入射光强，不一定能发生光电效应.故 B 错误；根据光电效应 方程 ，知遏止电压与入射光的频率有关.故 C 正确；发生光电效应的条 件是入射光频率大于极限频率.故 D 正确. 【考点定位】光电效应 57.(2015·全国新课标Ⅱ卷·T35(1))实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波 动性的是 A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样 B. β 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C.人们利慢中子衍射来研究晶体的结构 D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E.光电效应实验中，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 【答案】ACD 【解析】电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故 A 正确； β 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明 β 射线是一种粒子，故 B 错误； 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故 C 正确； 人们利用电子显微镜现测物质的微观结构，利用了电子的干涉现象，说明电子是一种波， 故 D 正确； 光电效应实验中，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，说明光 是一种粒子，故 E 错误。 【考点定位】波粒二象性；光电效应 kE nh Wυ= − 0 keU E− = − nh WU e e υ= − 0km cE eU h Wγ= = − 58.(2015·江苏卷·T12C(1))波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有 A.光电效应现象揭示了光的粒子性 B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等 【答案】AB 【解析】光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的 实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电 磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释， 即C错误；根据的德布罗意波长公式 ， ，又质子的质量大于电子的质量， 所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误。 【考点定位】光的效应、黑体辐射、物质波 59.(2014·海南卷)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生 光电效应。对于这两个过程。下列四个物理量中，一定不同的是__________ A.遏制电压 B.饱和光电流 C.光电子的最大初动能 D.逸出功 【答案】ACD 【解析】不同的金属具有不同的逸出功，遏制电压为 ，光电子的最大初动能 为 ，饱和光电流由单位时间内的入射光子数决定，综上可知 ACD 正确。 【考点定位】光电效应 60.(2014·广东卷)在光电效应实验中，用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生了光电效应， 下列说法正确的是 A.增大入射光强度，光电流增大 B.减小入射光的强度，光电效应现象消失 C.改用频率小于 ν 的光照射，一定不发生光电效应 D.改用频率大于 ν 的光照射，光电子的最大初动能变大 【答案】AD p h=λ kmEp 22 = e WhU 0−= ν 0WhEk −= ν 【解析】已知用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生光电效应，可知光电管阴极金属材料的 极限频率肯定小于 ν，改用频率较小的光照射时，仍有可能发生光电效应，选项 C 错误；根 据爱因斯坦光电效应方程 可知，增加照射光频率，光电子最大初动能也增大， 故选项 D 正确；增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流 将增大，故选项 A 正确；光电效应是否产生于照射光频率有关而与照射光强度无关，故选 项 B 错误。 【考点定位】本题考查光电效应 61.(2014·天津卷·T8)一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后， 出射光分成 a、b 两束，如图所示，则 a、b 两束光 A.垂直穿过同一块平板玻璃，a 光所用的时间比 b 光长 B.从同种介质射入真空发生全反射时，a 光临界角比 b 光的小 C.分别通过同一双缝干涉装置，b 光形成的相邻条纹间距小 D.若照射同一金属都能发生光电效应，b 光照射时逸出的光电子最大初动能大 【答案】AB 【解析】由题图可知，在玻璃中，a 光折射率大于 b 光，所以玻璃中的光速 a 小于 b，A 正 确。由全反射可知，同种介质中 a 的折射率大于 b，则临界角 a 小于 b，B 正确。a 光波长 小于 b 光，则双缝干涉中，a 光的相邻亮条纹间距小，C 错。a 光频率大于 b 光，因此 a 光 的光子能量大，在光电效应中，逸出电子的最大初动能更大，D 错。 【考点定位】光的折射规律、双缝干涉、光电效应 62.(2011·上海卷)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如 图(a)、(b)、(c)所示的图像，则 k 0=E h Wν − A.图像(a)表明光具有粒子性 B.图像(c)表明光具有波动性 C.用紫外光观察不到类似的图像 D.实验表明光是一种概率波 【答案】ABD 【解析】少数光子的行为表现为光的粒子性，A 正确；大量光子的行为表现为光的波动性， B 正确；出现亮条纹的地方是光子达到概率大的地方，出现暗条纹的地方是光子到达概率小 的地方，光时概率波 D 正确；紫外光虽然不是可见光，但也能够产生光的干涉现象，C 错 误； 【考点定位】考查了光的波粒二象性， 63.(2012·上海卷)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能 Ek，下列说法正确的是 A.对于同种金属，Ek 与照射光的强度无关 B.对于同种金属，Ek 与照射光的波长成反比 C.对于同种金属，Ek 与光照射的时间成正比 D.对于同种金属，Ek 与照射光的频率成线性关系 E.对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek 与金属的逸出功成线性关系 【答案】ADE 【解析】根据光电效应规律，对于同种金属，Ek 与照射光的强度无关，Ek 与光照射的时间 无关，Ek 与照射光的频率成线性关系，Ek 与照射光的波长有关，但不是成反比，选项 AD 正确 BC 错误；对于不同种金属，若照射光频率不变，根据光电效应方程， ， 与金属的逸出功成线性关系，选项 E 正确。 【考点定位】本题考查光电效应及其相关知识 64.(2017·新课标Ⅲ卷)在光电效应实验中，分别用频率为 νa、νb 的单色光 a、b 照射到同种金 属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb。h 为普 朗克常量。下列说法正确的是 A.若 νa>νb，则一定有 Uaνb，则一定有 Eka>Ekb C.若 Uahνb–Ekb kEkE hv W= − 【答案】BC 【解析】由爱因斯坦光电效应方程 ，又由动能定理有 ，当 时， ， ，A 错误，B 正确；若 ，则有 ，C 正确；同种 金属的逸出功不变，则 不变，D 错误。 【考点定位】光电效应 【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限 频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；光电子的最大初动能和遏止电压由照 射光的频率和金属的逸出功决定；逸出功由金属本身决定，与光的频率无关。 65.(2017·北京卷)2017 年 年 初 ， 我 国 研 制 的 “大 连 光 源 ”——极 紫 外 自 由 电 子 激 光 装 置 ， 发 出 了 波 长 在 100 nm(1 nm=10–9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。 大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中 发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分 子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h=6.6×10–34 J·s，真空光速 c=3×108 m/s) A.10–21 J B.10–18 J C.10–15 J D.10–12 J 【答案】B 【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为 ，由题意可知，光子的 能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选 B。 【考点定位】光子的能量、电离 【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的 电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。 66.(2018·天津卷·T1)国家大科学过程——中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28 日首次 打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核 反应中放出的粒子为中子的是 mkE h Wν= − mkE eU= a b ν ν> k ka bE E> a bU U> a bU U< k ka bE E< kmW h Eν= − 182 10 JhcE λ −= ≈ × A. 俘获一个 α 粒子，产生 并放出一个粒子 B. 俘获一个 α 粒子，产生 并放出一个粒子 C. 俘获一个质子，产生 并放出一个粒子 D. 俘获一个质子，产生 并放出一个粒子 【答案】B 【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为 、 、 ， ，故只有 B 选项符合题意； 【点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反 应方程式. 67.(2018·全国 III 卷·T1)1934 年，约里奥-居里夫妇用 α 粒子轰击铝核 ，产生了第一个人 工放射性核素 X： 。X 的原子序数和质量数分别为 A. 15 和 28 B. 15 和 30 C. 16 和 30 D. 17 和 31 【答案】B 【解析】试题分析 本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点。 解析 根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的电荷数为 2+13=15，质量数为 4+27-1=30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知 X 的原子序数为 15，质量数为 30， 选项 B 正确。 点睛 此题与 2014 年高考上海试题和 2013 年高考重庆试题类似，都是给出核反应方程，要 求利用核反应同时遵循的质量数守恒和电荷数守恒解答。 68.(2015·上海卷·T5)铀核可以发生衰变和裂变，铀核的 A.衰变和裂变都能自发发生 B.衰变和裂变都不能自发发生 C.衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D.衰变不能自发发生而裂变能自发发生 【答案】C 【解析】铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的， 是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变，不能自发发生，故 A、B、D 错误，C 正确。 【考点定位】衰变；裂变 69.(2014·北京卷)质子、中子和氘核的质量分别为 m 1、m2 和 m3，当一个质子和一个中子结 合成氘核时，释放的能量是(c 表示真空中的光速) A.(m1+m2-m3)c B.(m1-m2-m3)c C.(m1+m2-m3)c2 D.(m1-m2-m3)c2 【答案】C 【解析】根据质能方程 知，核反应过程中释放的能量等于质量的减少量与光速 c 平方的乘积，C 正确，A、B、D 错误。 【考点定位】主要考查质能方程 70.(2012·福建卷)关于近代物理，下列说法正确的是 A. 射线是高速运动的氦原子 B.核聚变反应方程 表示质子 C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D.玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征 【答案】D 【解析】α 射线是高速运动的氦核流，不是氦原子，故 A 错误； 核聚变反应方程 中， 表示中子，故 B 错误； 根据光电效应方程 ，知最大初动能与照射光的频率成线性关系，不是成正比， 故 C 错误； 玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，故 D 正确。 【考点定位】本题考查了核反应相关知识 71.(2013·重庆卷·T2)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应： ，则 a+b 可能是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】由原子核反应的质量数守恒及电荷数守恒规律知 D 正确. α 2E mc∆ = ∆ 2 3 4 1 1 1 2 0H H He n+ − → + 1 0 n 0kmE hv W= − n2banU 1 0 1 0 235 92 ++→+ KrXe 93 36 140 54 + KrBa 92 36 141 56 + SrBa 93 38 141 56 + SrXe 49 38 140 54 + 【考点定位】重核裂变反应方程的书写 72.(2014·上海卷)核反应方程式 Be+ He C+X 中的 X 表示 A.质子 B.电子 C.光子 D.中子 【答案】D 【解析】核反应方程式遵循电荷数守恒和质量数守恒，设 X 的质量数为 ，电荷数为 ，则 有 ， ，可得 ， ，所有对应得粒子是中子，选项 D 对。 【考点定位】电荷数守恒和质量数守恒 73.(2014·上海卷)链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是 A.质子 B.中子 C.β 粒子 D.α 粒子 【答案】B 【解析】重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这就是链 式反应，比如铀核的裂变 ，选项 B 对。 【考点定位】链式反应 74.(2017·天津卷·T1)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机 构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下(如超高温和高压)， 发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核 反应形式，用快速粒子(天然射线或人工加速的粒子)穿入原子核的内部使原子核转变为另一 种原子核的过程，这就是原子核的人工转变由此可知：核反应方程 是 原子核的聚变反应；B 与 C 属于原子核的人工核转变；D 属于裂变反应；故只有 A 正确；BCD 错误； 9 4 4 2 → 12 6 a b 9 4 12 a+ = + 4 2 6 b+ = + 1a = 0b = 235 1 137 97 1 92 0 52 40 0U+ n Te+ Zr+2 n→ 2 3 4 1 1 1 2 0H H He n+ → + 14 4 17 1 7 2 8 1N He O H+ → + 4 27 30 1 2 13 15 0He Al P n+ → + 235 1 144 89 1 92 0 56 36 0U n Ba Kr 3 n+ → + + 2 3 4 1 1 1 2 0H H He n+ → + 【考点定位】核反应的种类 【名师点睛】本题的关键是知道核反应的分类，区别衰变和核反应。 75.(2017·新课标Ⅰ卷)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 。已知 的质量为 2.013 6 u， 的质量为 3.015 0 u， 的质量为 1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为 A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV 【答案】B 【解析】根据质能方程，释放的核能 ， ，则 ，故 B 正确，ACD 错误。 【考点定位】质能方程 【名师点睛】本题考查质能方程，注意原子核的质量单位不是 kg，由质能方程求核能时要 细心。 76.(2015·广东卷·T18)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方 程分别为：X＋Y→ ＋ ＋4.9MeV 和 ＋ → ＋X＋17.6MeV，下列表述正确的 有 A.X 是中子 B.Y 的质子数是 3，中子数是 6 C.两个核反应都没有质量亏损 D.氘和氚的核反应是核聚变反应 【答案】AD 【解析】由 ＋ → ＋X＋17.6MeV，根据反应前后质量数、电荷数守恒可知，X 的质 量数为 1，电荷数为 0，因此 X 是中子，故选项 A 正确；再由 X＋Y→ ＋ ＋4.9MeV， 根据反应前后质量数、电荷数守恒可知，Y 的质量数为 6，电荷数为 3，即其质子数为 3， 中子数也为 3，故选项 B 错误；由于两个反应中都释放了能量，因此根据爱因斯坦质能方程 可知，两个反应中都存在质量亏损，故选项 C 错误；根据核聚变反应的定义可知，氘和氚 反应生成了一个核 ，故选项 D 正确。 【考点定位】对爱因斯坦质能方程、核聚变反应概念的理解，及核反应方程中质量数、电荷 数守恒的应用。 2 2 3 1 1 1 2 0H H He n+ +→ 2 1 H 3 2 He 1 0 n 2mcE ∆=∆ H He n2 0.003 5um m m m∆ = − − = 2 20.003 5u 931MeV/ 3.258 5 MeV 3.3 MeVE c c∆ = × × = ≈ He4 2 H3 1 H2 1 H3 1 He4 2 H2 1 H3 1 He4 2 He4 2 H3 1 He4 2 77.(2012·广东卷·T18)能源是社会发展的基础，发展核能是发展能源的途径之一。下列释放 核能的反应方程，表述正确的有 A. 是核聚变反应 B. 是 衰变 C. 是核裂变反应 D. 是 衰变 【答案】AC 【解析】B 选项是核聚变，D 选项是核裂变，所以 BD 不正确，故选 AC。 【考点定位】本题考查核反应相关知识 78.(2016·全国新课标Ⅲ卷)一静止的铝原子核 俘获一速度为 m/s 的质子 p 后， 变为处于激发态的硅原子核 ，下列说法正确的是 A.核反应方程为 B.核反应方程过程中系统动量守恒 C.核反应过程中系统能量不守恒 D.核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E.硅原子核速度的数量级为 m/s，方向与质子初速度方向一致 【答案】ABE 【解析】根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程 ，A 正确；过程中释放 的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B 正确；核反应过程中系统能量守恒，C 错误；由 于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质 量之和，D 错误；由动量守恒可知， ，解得 ，故数量级约为 105 m/s，故 E 正确。 【考点定位】考查了动量守恒、能量守恒、核反应方程 【方法技巧】由质量数、电荷数守恒可知核反应方程；由动量守恒可知硅原子核速度的数量 级及速度方向，本大题包含了 3-5 原子物理的内容，难度不大，但从题目来看考查范围很广， 要求能全面掌握。 nHeHH 1 0 4 2 2 1 3 1 +→+ nHeHH 1 0 4 2 2 1 3 1 +→+ β nKrBanU 1 0 89 36 144 56 1 0 235 92 3++→+ nSrXenU 1 0 94 38 140 54 1 0 235 92 2++→+ α 27 13 Al 71.0 10× 28 * 14 Si 27 28 * 13 14p Al Si+ → 510 27 28 * 13 14p Al Si+ → 28mv mv′= 71.0 10 m/s28v′ = × 79.(2017·江苏卷)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有 . (A) 核的结合能约为 14 MeV (B) 核比 核更稳定 (C)两个 核结合成 核时释放能量 (D) 核中核子的平均结合能比 核中的大 【答案】BC 【解析】由图知 核的比结合能约为 7 MeV，所以结合能约为 4×7=28 MeV，故 A 错误； 核比 核的比结合能大，所以 核比 核更稳定，B 正确；两个 核结合成 核时，即由比结合能小的反应生成比结合能大的释放能量，C 正确；由图知 核中核子 的平均结合能比 核中的小，所以 D 错误. 【考点定位】比结合能 结合能 【名师点睛】本题主要是要理解比结合能的含义，知道结合能与比结合能的区分与关系.以 及在核反应过程中由比结合能小的反应生成比结合能大的要释放能量. 80.(2010·浙江卷·T16)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了 三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出 4 2 He 4 2 He 6 3 Li 2 1H 4 2 He 235 92 U 89 36 Kr 4 2 He 4 2 He 6 3 Li 4 2 He 6 3 Li 2 1H 4 2 He 235 92 U 89 36 Kr A.甲光的频率大于乙光的频率 B.乙光的波长大于丙光的波长 C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 【答案】B 【解析】本题考查光电效应的规律，同时考查考生对规律的掌握和从图像中提取有效信息的 能力。根据图像可知，丙光的频率最高，甲光和乙光的频率相同，但是甲光的强度大，所以 A 项错误，B 项正确；丙光的截止频率最大，C 项错误；丙光对应的光电子最大初动能最大， D 项错误。 81.(2010·天津卷·T8)用同一光电管研究 a、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流 I 与光 电管两极间所加电压 U 的关系如图。则这两种光 A.照射该光电管时 a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大 C.通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大 D.通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大 【答案】BC 【解析】本题考查的是光电效应。通过图象我们可以根据 得出 a 光的频率小，使逸 出的电子最大动能就小，A 项错误；频率小则波长大，双缝干涉时根据 可知 C 项 hvUe = λ d lx =∆ 正确；又频率小折射率就小，D 项错误；由 可知 B 项正确。 82.(2010·四川卷·T18)用波长为 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最 大的动能是 4.7×10－19J。由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量 h=6.63×10－34J·s)，光速 c=3.0×108m/s，结果取两位有效数字) A.5.5×1014Hz Ｂ.7.9×1014Hz C.9.8×1014Hz D.1.2×1015Hz 【答案】B 【解析】本题主要考查了光电效应的理解，由光电效应方程 和波长与频率的 关系 金属的逸出功 代入数据可知金属极限频率为 7.9x1014HZ,选项 B 正确。 83.(2010·上海卷·T6)根据爱因斯坦光子说，光子能量 E 等于(h 为普朗克常量，c、λ 为真空中 的光速和波长) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 。 本题考查光子能量公式和光速公式。 难度：易。 84.(2010·天津卷·T2)下列关于原子和原子核的说法正确的是 A.β 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B.玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 【答案】B 【解析】本题考查的知识点是原子物理。β 射线只能说明电子是原子的一部分，而不能说是 原子核的一部分，故 A 项错；半衰期是由放射性元素的原子核内部因素决定的，与原子所 处的物理状态或化学状态无关，C 项错；D 项中所述的比结合能越小应该是说明要破坏它们 需要的能量越小，核子结合的越不牢固，所以错误，只有 B 项正确。 85.(2010·四川卷·T15)下列说法正确的是 nC 1sin = 72.0 10 m−× νhW = ch λ h c λ hλ h λ cE hv h λ= = kh E Wυ = − 逸 cυ λ= A.α 粒子大角度散射表明 α 粒子很难进入原子内部 B.氨原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射 C.裂变反应有质量亏损，质量数不守恒 D.γ 射线是一种波长很短的电磁波 【答案】D 【解析】本题主要考查近代物理知识的理解和识记，是一拼盘式的选择题。α 粒子散射实验 大角度偏转是因为原子核集中大量正电荷和质量，半径很小；A 错误；氢原子越迁，光从空 气射入水中不可能发生全反射，B 项错误；在衰变时释放能量质量亏损，而质量数守恒，C 选项错；由电磁波谱可知 γ 射线是一种波长很短的电磁波 D 项正确。 【误区警示】本题中答案 C 很多同学会觉的有问题。主要是对质量和质量数没区别开来。 质量是指原子核的总质量，单位为千克，而质量数是指原子核内质子和中子的总个数，它们 两者之间的关系时原子核的质量等于质量数乘以每个核子的平均质量。。在核反应中质量会 亏损，而质量数却守恒。 86.(2010·北京卷·T15)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟 辐射出的能量约为 4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近 A.1036 kg B.1018 kg C.1013 kg D.109 kg 【答案】D 【解析】根据爱因斯坦的质能方程， kg，D 正确 87.(2010·新课标Ⅰ卷·T35(1))[物理——选修 3－5](15 分) 用频率为 ν0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 ν1、 ν2、ν3 的三条谱线，且 ν1