专题28 原子物理-2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编

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2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编专题28 原子物理1、（2021·河南省郑州市高三下学期二模）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到之间，则（　　）A. 处于高能级的氢原子向低能级跃迁时有可能辐射出γ射线B. 氢原子从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线C. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D. 大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出6种频率的可见光【答案】C【解析】A． γ射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射γ射线，故A错误；B．氢原子从n=2的能级向n=1的能级辐射光子的能为红外线的能量小于可见光光子的能量，因此不会辐射红外线，故B错误；C．氢原子在n=3能级吸收超过1.51eV的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率光子的能量大于1.5eV，可以使处于n=3能级的氢原子电离，故C正确；D．计算可知，氢原子从n=4能级跃迁至n=2能级时，辐射光子的能量为在可见光范围之内，氢原子从n=3能级向n=2跃迁时辐射光子的能量为在可见光范围之内，除此之外氢原子跃迁时都不能辐射可见光，所以大量氢原子从n=4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，故D错误。故选C。2、（2021·湖南省衡阳市高三下学期二模）核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为2.41万年，其衰变方程为，则下列说法中正确的是（　　）A. 发生的衰变为衰变B. 衰变发出的射线是波长很短的光子，电离能力很强C. 衰变过程中总质量不变D. 10个经过2.41万年后一定还剩余5个【答案】A【解析】A．由质量守恒和电荷量守恒可知， 发生的衰变为衰变，故A正确；B．衰变发出的射线是波长很短的光子，不带电，穿透能力很强，故B错误；C．衰变过程中，释放能量，由质能亏损方程可知，总质量减少，故C错误；D．半衰期具有统计规律的性质，对大量原子核适用，对10个原子核不适用，故D错误。故选A。3、（2021·山东省济南市历城二中高三下学期压轴卷）关于近代物理知识描述，下列说法正确是（　　）A. 汤姆孙发现电子，揭示了原子核内部有复杂结构B. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C. 原子核的能量是不连续的，能级越高越稳定D. 原子核聚变过程，原子核的平均结合能变大【答案】D【解析】A．汤姆孙发现电子，揭示了原子内部有复杂结构，A错误；B．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正相关。B错误；C．原子核的能量是不连续的，能级越高越不稳定。C错误；D．原子核聚变过程，要释放能量，所以新原子核的平均结合能变大。D正确。故选D。4、（2021·山东省烟台市高三下学期适应性练习）下列说法中正确的是（　　）A. 电磁波是一种物质B. 万有引力定律和牛顿运动定律都是自然界普遍适用的规律C. 中等大小的原子核的结合能最大，原子核最稳定D. 宏观物体和微观粒子的能量都是量子化的【答案】A【解析】A．电磁波是一种特殊的物质，A正确；B．万有引力定律是自然界普遍适用的规律，牛顿运动定律只适用于宏观低速物体，B错误；C．中等大小的原子核的比结合能大，原子核越稳定，而不是结合能。C错误；D．微观粒子能量是量子化的，而宏观物体是由大量微粒组成的，每一个粒子的能量是一份一份的，这符合能量量子化假说，而大量粒子则显示出了能量的连续性。D错误。故选A。5、（2021·天津市红桥区高三下学第二次质检）下列说法正确的是（　　）A. 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定B. 放射性元素的半衰期是由其化学性质决定的，与原子核内部本身因素无关C. 衰变现象说明电子是原子核的组成部分D. α粒子散射实验是玻尔理论建立的实验基础【答案】A【解析】A．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A正确；B．放射性元素的半衰期由原子核内部本身因素决定，与其物理性质和化学性质无关，故B错误；C．β衰变是原子核中的中子转变为质子和电子，释放出电子形成的，并不是原子核中有电子，故C错误；D．α粒子散射实验是卢瑟福建立核式结构模型的实验基础，故D错误。故选A。6、（2021·广东省普宁二中高三下学期5月适应性考试）关于原子物理，下列说法错误的是（　　）A. 用同一频率的光照射不同的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W越小B. 一个氢原子处在n=5的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出4种频率的光子C. Cs137是核泄漏时对人体产生有害辐射的重要污染物，其核反应方程式为，其中的X为质子D. 每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越稳定【答案】C【解析】A．根据用同一频率的光照射不同的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W越小，所以A正确，不符合题意；B．一个氢原子处在n=5的能级，当它跃迁到较低能级时，如果其跃迁的方式为最多可发出4种频率的光子，所以B正确，不符合题意；C． Cs137是核泄漏时对人体产生有害辐射的重要污染物，其核反应方程式为其中的X为电子，所以C错误，符合题意；D．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越稳定，所以D正确，不符合题意；故选C。7、（2021·福建省南平市高三下学期第二次质检）原子能电池是利用放射性同位素衰变过程释放的热能转换成电能，具有尺寸小、重量轻、性能稳定可靠、工作寿命长、环境耐受性好等特点，能为空间及各种特殊恶劣环境条件下的自动观察站或信号站等提供能源。其中是原子能电池的放射源之一，会发生β衰变，半衰期为28.5年。主要来源于的裂变，其核反应方程为。下列说法中正确的是（　　）A. 的平均结合能比裂变产物的平均结合能小B. 的β衰变方程为C. 衰变产生的β射线是其核外电子吸收能量后跃迁产生的D. 密闭容器中装有1g经过28.5年容器中剩余物质质量为0.5g【答案】AB【解析】A. 该裂变反应放出能量，则的平均结合能比裂变产物的平均结合能小，选项A正确；B. 根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，的β衰变方程为选项B正确；C. 衰变产生的β射线是其核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项C错误；D. 密闭容器中装有1g经过28.5年容器中没有衰变的的质量为0.5g，因衰变后变为别的物质，则剩余物质质量大于为0.5g，选项D错误。故选AB。8、（2021·北京市西城区高三下学期5月测试）以下核反应方程中属于衰变的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】A【解析】A．是衰变，故A正确；B．是核裂变反应，故B错误；C．是核聚变反应，故C错误；D．是人工核转变，故D错误。故选A。9、（2021·北京市海淀区高三下学期5月期末）下列说法中正确的是（　　）A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B. 天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的C. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量减少【答案】A【解析】A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项A正确；B．天然放射现象的发现，说明原子核有复杂的结构，但不能证明原子核是由质子和中子组成的，选项B错误；C．放射性元素的半衰期由自身性质决定，与外界环境无关，选项C错误；D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电场力对电子做负功，电子的动能变小，电势能变大（动能转为电势能）；由于发生跃迁时要吸收光子，故原子的总能量增加，选项D错误。故选A。10、（2021·北京市海淀区高三下学期5月期末反馈）下列说法中正确的是（　　）A. 核反应堆产生的能量来自轻核聚变B. 比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固C. β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流D. 放射性元素衰变的快慢不仅与原子核内部自身的因素有关，还跟原子所处的化学状态和外部条件有关E. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，会释放光子F. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加【答案】BF【解析】A.核反应堆产生的能量来自重核裂变，故A错误；B.比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故B正确；C. β射线为原子核中不稳定的中子变成质子后放出的高速电子流，故C错误；D.放射性元素衰变的快慢仅与原子核内部自身的因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故D错误；EF. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子吸收光子，总能量增加，电子动能减小，电势能增大，故E错误，F正确。故选BF。11、（2021·北京市房山区高三下学期5月二模）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n=3能级上，下列正确的是（　　）A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子B. 从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低C. 从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量D. n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量【答案】C【解析】A．大量氢原子处于n=3能级跃迁到n=1多可辐射出种不同频率的光子，故A错误；B．根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为比较可知从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率高，故B错误；C．根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=4能级，需要吸收的能量为故C正确；D．根据能级图可知氢原子处于n=3能级的能量为－1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，故D错误。故选C。12、（2021·北京市朝阳区高三下学期5月二模）将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是（　　）A. 万有引力 B. 库仑力 C. 核力 D. 分子力【答案】C【解析】将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是核力。故选C13、（2021·北京市昌平区高三下学期5月二模）1932年，考克饶夫特和瓦尔顿在卡文迪许实验室开发制造了第一台粒子加速器——Cockroft-Walton 加速器。他们将质子加速到0.5MeV的能量去撞击静止的原子核X，得到两个动能均为8.9MeV的氦核，这是历史上第一次用人工加速粒子实现的核反应。下列说法正确的是（　　）A. X是B. X由3个质子、7个中子组成C 上述核反应属于α衰变D. 上述核反应中出现了质量亏损【答案】D【解析】AB．由质量数和电荷数守恒得X的电荷数是是三个，质量数是七个，故AB错误；C．上述核反应属于人工核反应，故C错误；D．根据爱因斯坦质能亏损方程可知，核反应中出现了质量亏损，故D正确。故选D。14、（2021·安徽省芜湖市高三下学期5月质检）氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量范围为，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是（　　）A. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B. 波长最长的光是由能级跃迁到能级产生的C. 频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的D. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的可见光，并发生电离【答案】C【解析】A．大量氢原子处于n=4的激发态，可能发出光子频率的种数故A错误；BC．由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子，能量最小，频率最小，波长最长。故B错误C正确；D．处于能级的氢原子发生电离，光子最小能量3.4eV，故D错误。故选C。15、（2021·安徽省八校高三下学期5月模拟）下列说法正确的是（　　）A. 原子核的结合能越大，原子核越稳定B. 汤姆孙首先提出了原子的核式结构模型C. 在、、三种射线中，射线的电离能力最强D. 核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律【答案】C【解析】A．比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子 核越稳定，与结合能的大小无关。A错误；B．卢瑟福的原子结构模型很好的解释了a粒子散射实验。B错误；C．在三种射线中， 射线的电离能力最强。C正确；D．根据爱因斯坦质能方程可知，在核反应的过程中的质量亏损现象并不违背能量守恒定律。D错误；故选C。16、（2021·安徽省马鞍山市高三下学期5月三模）下列说法正确的是（　　）A. 核反应方程 中X代表α粒子B. 重核裂变和轻核聚变都是原子核比结合能变大的过程C. 20个氡原子核经过一个半衰期后，还剩10个氡原子核D. 在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比【答案】B【解析】A．根据公式得不是粒子，A错误；B．重核聚变和轻核聚变都是释放能量，所以比结合能变大，B正确；C．半衰期是针对大量粒子而言的，20个粒子不是大量的，C错误；D．由光电方程可知，最大初动能与入射光的频率之间存在一次函数关系，而不是正比函数关系，D错误；故选B。