高考物理考前冲刺（23）原子物理选择题猜押练 (含详解)

高考物理冲破高分瓶颈考前必破

破（23）原子物理选择题猜押练（解析版）

【真题引领】

1.（2019·全国卷I·T14）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.1.51 eV

【答案】A

解析：处于基态(n=1)的氢原子被激发,至少被激发到n=3能级后,跃迁才可能产生能量在1.63 eV～3.10 eV的可见光,则最少应给氢原子提供的能量为ΔE=-1.51 eV-(-13.60) eV=12.09 eV,故选项A正确。

2.(2019·全国卷Ⅱ ·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HHe+e+2ν,已知H和He的质量分别为mp=1.007 8 u和mα=4.002 6 u,1 u=931 MeV/c2,c为光速。在4个H转变成1个He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：根据质能方程ΔE=Δm·c2,得ΔE=(4mp-mα-2me)·c2,因核反应前后质量亏损约为Δm=(1.007 8×4-4.002 6)u=0.028 6 u,故释放的能量约为ΔE=931 MeV/c2×Δm=26.6 MeV,C正确,A、B、D错误。

3.(2019·天津高考 ·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】A、D

解析：核聚变反应所产生的放射性废料较少,处理起来比较简单,而核裂变反应所产生的放射性废料较多,处理起来比较困难,所以核聚变比核裂变更为安全、清洁,因此A正确;发生核聚变需要在高温高压下进行,自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素—氘与氚的聚变,并不是任意的两个原子核都能发生核聚变,质量数很大的核就不能发生核聚变, B错误;两个轻核结合成质量较大的核,总质量减少,即存在质量亏损,C错误;两个轻核结合成质量较大的核,释放能量,核子的比结合能增加,原子核更稳定,D正确。故选A、D。

4.（2019·北京高考·T19）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。

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：由光电效应可知电子最大初动能Ekm和入射光频率ν以及逸出功W0的关系满足Ekm=hν-W0①,题中数据表添加一项逸出功后,如表所示,根据表格可知,不同频率光入射逸出功相同,由此可以判断是同一种金属材料,选项B错误,符合题中错误选项要求;入射光子能量不同,所以频率不同,选项A正确;根据①式可知若入射光子能量为5.0 eV,则逸出电子最大动能为1.9 eV;只要能够发生光电效应,相对光强越强,光电流越大,选项C、D正确。

【高考猜押】

5．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是

A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多

B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光

C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似

D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹

【答案】C

解析　α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射，所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，所以选项A、B错误。α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确。

6．(多选)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是

A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm

B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级

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633 nm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　能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A错误；由Em－En＝hν可知，B错误，D正确；根据C＝3可知，辐射的光子频率最多3种，C正确。

7．(多选)14 C发生放射性衰变成为14 N，半衰期约5 700年。己知植物存活期间，其体内14 N与12 C的比例不变；生命活动结束后，14 C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14 C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5 700年

B．12 C、13 C、14 C具有相同的中子数

C．14 C衰变为14 N的过程中放出β射线

D．增加样品测量环境的压强将加速14 C的衰变

【答案】AC

解析　剩余的14 C占，表明经过了一个半衰期，A正确；12C、13 C、14 C的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B错误；14 C变为14 N，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C正确；半衰期不受外界环境影响，D错误。

8．如图所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为

A．1.9 eV　　　　　　 　B．0.6 eV

C．2.5 eV              D．3.1 eV

【答案】　A

解析　由题意知光电子的最大初动能为Ek＝eUc＝0.6 eV

所以根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得

W0＝hν－Ek＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV。

9．(多选)如图所示，是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知

A．该金属的逸出功等于E

B．该金属的逸出功等于hνc

C．入射光的频率为νc时，产生的光电子的最大初动能为E

D．入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为2E

【答案】AB

解析　题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率恰为该金属的截止频率νc时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hνc＝W0，即该金属的逸出功为E，当入射光的频率为2νc时，得Ek＝2hνc－hνc＝hνc。故选项A、B正确，选项C、D错误。

10．(多选)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是

A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量

B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能

C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大

D．在核反应堆的铀捧之间插入镉棒是为了控制核反应速度

【答案】BD

解析　原子核D和E的核子平均质量大，结合成原子核F时存在质量亏损，要释放能量，A错误；原子核A的核子平均质量大，裂变成原子核B和C时质量亏损，要放出核能，B正确；入射光使某金属发生光电效应，光电子的最大初动能由入射光的频率决定，与其强度无关。C错误；镉棒可以吸收中子，在反应堆中能控制核反应速度。D正确。

11．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源，当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为

6 H→k He＋d H＋2 n＋43.15 MeV，则

A．k＝1，d＝4       B．k＝2，d＝2

C．k＝1，d＝6       D．k＝2，d＝3

【答案】B

解析　根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，解得，B对。

12．(多选)太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看做是4个氢核( H)结合成1个氦核(He)。下表中列出了部分粒子的质量(1 u相当于931.5 MeV的能量)，以下说法中正确的是

A.  核反应方程式为4H―→He＋2e

B．核反应方程式为4H―→He＋2e

C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 u

D．聚变反应方程中释放的能量约为24.8 MeV

【答案】ACD

解析　根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确，B错误；根据质能方程可知D正确。