专题17 原子和原子核（解析版） 11年（2010-2020）高考全国1卷物理试题分类解析

1 10 年高考（2010-2020 年）全国 1 卷物理试题分类解析（解析版） 第 17 章 波粒二象性 原子和原子核 一、 选择题 （2020 年第 6 题）6.下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4 代表 á 粒子的有（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】á 粒子为氦原子核 He，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 He，B 选项中的 X2 为 He，C 选项中的 X3 为中子 n，D 选项中的 X4 为 He。 故选 BD。 1.（2010 年）35．[物理——选修 3-5] （1）(5 分)用频率为 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 的三条谱线，且 ，则 。(填入正确选项前的字母) A． B． C． D. 【解析】大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从 n=3 能级向低能级跃迁，根据玻尔理论有， ，解得： ，选项 B 正确 【答案】B 本题考查玻尔理论：氢原子的能级和跃迁。 2.（2014 年）35．［物理—选修 3-5］（1）（6 分） 关于天然放射性，下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对 1 个得 3 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 6 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） 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唯独无关 C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 0v 1 2 3v v v、 、 3 2 1v v v＞ ＞ 0 1v v＜ 3 2 1v v v= + 0 1 2 3v v v v= + + 1 2 3 1 1 1 v v v = + 3 2 1v v v= + 2 2 1 1 1 0 1H + H n + X→ 2 3 1 1 1 0 2H + H n + X→ 235 1 144 89 92 0 56 36 3U + n Ba + Kr + 3X→ 1 6 3 0 3 1 4n + Li H + X→ 4 2 3 2 4 2 1 0 4 2 123 ννν hhh +=2 D． 和 三种射线中， 射线的穿透能力最强 E．一个原子核在一次衰变中可同时放出 和 三种射线 【答案】 BCD 3.（2016 年）35.【物理——选修 3-5】（1）（5 分） 现用一光电管进行光电效应的实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是。（填正 确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 【解析】饱和电流由光的强度决定，与光的频率无关，A 正确，B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程 ，C 正确，D 错误；遏止电压 ，E 正确。 【答案】ACE 【点评】本题考查光电效应方程原理及遏止电压与什么因素有关，难度：容易。 4.（2017 年）17． 大 科 学 工 程 “ 人 造 太 阳 ” 主 要 是 将 氚 核 聚 变 反 应 释 放 的 能 量 用 来 发 电 ， 氚 核 聚 变 反 应 方 程 是 ，已知 的质量为 2.0136u， 的质量为 3.0150u， 的质量为 1.0087u，1u＝ 931MeV/c2。氚核聚变反应中释放的核能约为 A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV 【解析】根据爱因斯坦质能方程 ，得 3.26MeV 【答案】B 5.（2018 年全国 2 卷）17． 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 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程 即 得 ，代入数据得 βα、 γ γ βα、 γ 2 2 3 1 1 1 2 0H H He n+ +→ 2 1 H 3 2 He 1 0 n × × × × × × × 0WhEkm −= γ kmEeU = 2cmE ⋅∆=∆ =×+−×=∆ MeVE 5.931)]0087.10150.3(20136.2[ 0WchEkm −= λ min0 νhW = h Ec km−= λν min =minν3 8 1014 Hz。 【答案】17．B 6（2018 年全国 3 卷）14． 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 【解析】核反应方程 【答案】14．B 7. 2019. 全国1卷14．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】14．A 【解析】光子从n=3能级跃迁到n=2能级时产生的光是可见光，因为 。光子能量在 1.63 eV~3.10 eV之间。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后跃迁到n=3能级，可辐射出可见光光子， 最少应给氢原子提供的能量为 ，答案为A。 二、填空题 1.（2011 年）35.[物理选修 3-5] （1）（6 分）在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为 0，该金属的逸出功为_________.。若用 波长为 （ < 0）的单色光做该实验，则其遏止电压为_________.。已知电子的电荷量、真空中的光速和 × 27 13 Al 27 13α+ Al n+X→ XnAlHe 30 15 1 0 27 13 4 2 +→+ eV89.140.3--51.1- =）（ eV09.126.13-51.1- =）（ λ λ λ λ4 普朗克常量分别为 e、c 和 h。 【答案】 ， 2.（2012 年）17． 氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为： H+ H→ He+x，式中 x 是某种粒 子．已知： H H、 He 和粒子 x 的质量分别为 2.0141u、3.0161u、4.0026u 和 1.0087u；1u=931.5MeV/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　中子　，该反应释放出的能量为　17.6　MeV （结果保留 3 位有效数字） 【解答】解：由核电荷数守恒可知，x 粒子的核电荷数为：1+1﹣2=0， 由质量数守恒可知，x 粒子的质量数为：2+3﹣4=1，则 x 粒子是 或中子； 核反应过程中释放的能量为 E=△mc2=17.6MeV； 【答案】中子；17.6 3.（2013 年）35．【物理—选修 3-5】（1）（6 分） 一质子束入射到静止靶核 上，产生如下核反应：P+ →X+n。式中 P 代表质子，n 代表中子，x 代表 核反应产生的新核。由反应式可知，新核 X 的质子数为 ，中子数为 。 【解析】本题考查核反应方程。较简单。由核子总数守恒、电荷数（质子数）守恒可知，X 的电荷数 （质子数）为 14，核子总数为 27，则中子数为 27-14=13。 【答案】14，13 3.（2015 年）35．[物理——选修 3—5](1)(5 分) 在某次光电效应买验中，得到的遏止电压 UC 与入射光的频率ν的关系如图 所示。 若该直线的斜率和截距分别为 k 和 b，电子电荷量的绝对值为 e，则普 朗克常量可表示为——，所用材料的逸出功可表示为——。 【解析】爱因斯坦光电效应方程 遏止电压 0λ hc λλ λλ 0 0 − e hc 0WhEkm −= ν kmC EeU =5 所以 ，则 所以遏止电压 UC 与入射光的频率ν的关系图象中，斜率为 ，所以普朗克常量 。截距 ，所以 【答案】 (1)ek hb CeU 0Wh −= ν e W e hU C 0−= ν e hk = ekh = h Wb 0==ν hbW =0