10年高考（2011-2020年）全国II卷物理试题-分项全解全析--专题17 原子物理（解析版）

10 年高考（2011-2020 年）全国 II 卷物理试题分项全解全析 专题 17 原子物理 1、全国 II 卷 2020 年高考使用的省份：甘肃、青海、内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、宁夏、新疆、陕西、 重庆等 10 个省份 2、2011-2020 年全国 II 卷分布情况概况： 考点 年份 题型 题号 分值 2020 年 选择题 18 6 分 2019 年 选择题 15 6 分 2018 年 2017 年 选择题 15 6 分 2016 年 选择题 35 5 分 2015 年 2014 年 选择题 35 5 分 2013 年 选择题 35 5 分 2012 年 选择题 35 5 分 原子物理 2011 年 3、2011-2020 年全国 II 卷试题赏析： 1、（2020·全国 II 卷·T18）氘核 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 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 1 kg 标准煤燃烧释放 的热量约为 2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13J，则 M 约为（　　） 2 1H 2 4 1 1 1 2 1 06 H 2 He 2 H+2 n+43.15MeV→ +A. 40 kg B. 100 kg C. 400 kg D. 1 000 kg 【答案】C 【解析】氘核 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 则平均每个氘核聚变释放的能量为 1kg 海水中含有的氘核约为 1.0×1022 个，可以放出的总能量为 由 可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量 2、（2019·全国 II 卷·T15）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 ，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】 由 知 ， = ，忽略电子质量，则： ，故 C 选项符合题意； 2 1H 2 4 1 1 1 2 1 06 H 2 He 2 H+2 n+43.15MeV→ + 43.15= MeV6 6 Eε = 0E Nε= Q mq= 0 400kgEQm q q = = ≈ 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 ≈∆ = × − ⋅3、（2017·全国 II 卷·T15）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 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 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 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 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 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。 4、（2014·全国 II 卷·T35）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下 列说法符合历史事实的是 （填正确答案标号，选对 1 个给 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分，每选错 1 个扣 3 分， 最低得分 0 分）。 A.密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值 B.贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（P0）和镭（Ra）两种新元素 D.卢瑟福通过 а 粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子 E.汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该 粒子的比荷 α 238 234 4 92 90 2U Th He→ + α α α α α 2 k 2 pE m = α α α【答案】ACE 【解析】A、密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值 e≈1.6×10﹣19C，故 A 正确； B、贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，证明原子核有复杂结构，α 粒子散射实验说明原子中存在原 子核，故 B 错误； C、居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（P0）和镭（Ra）两种新元素，故 C 正确； D、卢瑟福通过а粒子散射实验，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，而不能说明原子核内存在 质子，故 D 错误； E、汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出 该粒子的比荷，故 E 正确。 故选：ACE。 5、（2013•全国卷Ⅱ•T35）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（　　） A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰变成 α 粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C．铯原子核（ Cs）的结合能小于铅原子核（ Pb）的结合能 D．比结合能越大，原子核越不稳定 E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 【答案】ABC 【解析】A、原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，A 正确； B、结合能是指使物质分解的能量，物质越稳定，这个能量越大，释放完能量后，物质为低能状态，更 稳定，更不易分解，所以结合能变大，故 B 正确； C、铯原子核与原子核都是中等质量的原子核，铯原子核（ Cs）的比结合能比铅原子核（ Pb）的比结合能略大，而铅原子核中的核子数比铯原子核的核子数多一半，所以铯原子核（ Cs）的结合 能一定小于铅原子核（ Pb）的结合能，故 C 正确； D、比结合能越大，原子核越稳定，D 错误； E、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，E 错误； 故选：ABC。 6、（2016·全国 II 卷·T35）在下列描述的核过程的方程中，属于 α 衰变的是_______，属于 β 衰变的是 _______，属于裂变的是_______，属于聚变的是_______。（填正确答案标号） A． B． C． D． E． F． 【答案】C AB E F 【解析】A 和 B 的反应生成物里都有电子，属于 β 衰变，C 的反应生成物里有 α 粒子，是 α 衰变， 裂变是重核裂变成轻核，属于裂变的是 E， 聚变是轻核生成重核，属于聚变的是 F。 故答案为：C；AB；E；F。 7、（2012·大纲全国卷·T15） 经过 m 次α衰变和 n 次β衰变，变成 ，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】 核反应的基本规律是质量数守恒、电荷数守恒，即 235＝4m＋207，92＝2m＋82－n，解得 m＝7， n＝4. 14 14 0 6 7 1C N e−→ + 32 32 0 15 16 1P S e−→ + 238 234 4 92 90 2U Th He→ + 14 4 17 1 7 2 8 1N He O H+ → + 235 1 140 94 1 92 0 54 38 0U n Xe Sr 2 n+ → + + 3 2 4 1 1 1 2 0H H He n+ → + U235 92 Pb207 828、（2011·大纲全国卷·T18）已知氢原子的基态能量为 E1，激发态能量 En＝E1/n2，其中 n＝2,3…。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、－4hc 3E1 B、－2hc E1 C、－4hc E1 D、－9hc E1 【答案】C 【解析】本题考查能级跃迁，要求知道激发态、基态及电离的概念，理解能级跃迁过程中的能级差及光 子的能量公式。依题意可知第一激发态能量为 E2＝E1/22，要将其电离，需要的能量至少为△E＝0－E2＝hγ， 根据波长、频率与波速的关系 c＝γλ，联立解得最大波长 λ＝－4hc E1 ，C 对。 9、（2012·课标全国卷·T35）氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：12H＋13H→ 24He＋x，式中 x 是某种粒子．已知：12H、13H、24He 和粒子 x 的质量分别为 2.0141 u、3.0161 u、4.0026 u 和 1.0087 u；1 u＝931.5 MeV/c2，c 是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子 x 是______，该反 应释放出的能量为________MeV(保留 3 位有效数字)． 【答案】 01n(或中子)　17.6 【解析】 由质量数守恒和电荷数守恒可知，粒子 x 是中子．由质能方程可得ΔE＝Δmc2＝Δm×931.5 MeV＝ 17.6 MeV. 10、（2011·新课标全国卷·T35）在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为 λ0，该金属的逸出 功为______。若用波长为 λ（λ