2021年高考物理三轮冲刺《原子物理》练习三（含答案详解）

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2021年高考物理三轮冲刺《原子物理》练习三一、单选题1.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是(　　)A.X是He，Q2>Q1B．X是He，Q2>Q1C．X是He，Q2<Q1 D．X是He，Q2<Q12.下列说法正确的是(　　)A．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和B．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律C．在天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激发后辐射出来的D．镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，也就是说，100个镭226核经过1 620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变3.下列叙述中符合史实的是(　　)A．玻尔理论很好地解释了氢原子光谱B．汤姆孙发现了电子，提出了原子具有核式结构C．卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子的能级假设D．贝可勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构模型4.下列有关氢原子光谱的说法正确的是(　　)A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关5.不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是(　　)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6.如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是(　　)A．若已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线在可见光范围内的有2条B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能增加C．处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3(λ1>λ2>λ3)的三条谱线，则λ1=λ2＋λ3D．若处于第2能级状态的氢原子向基态跃迁时辐射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光也一定能使此金属板发生光电效应二、多选题7. (多选)氢原子的部分能级如图所示，已知可见光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，由此可推知，氢原子(　　)A．从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高B．从高能级向n=2能级跃迁时发出的光一定为可见光C．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D．大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出两种可见光8. (多选)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n=5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出10种不同频率的光子．其中莱曼系是指氢原子由高能级向n=1能级跃迁时释放的光子，则(　　)A．10种光子中波长最短的是从n=5能级跃迁到n=1能级时产生的B．10种光子中有4种属于莱曼系C．使n=5能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D．从n=2能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n=3能级跃迁到n=2能级释放光子的能量9. (多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下列说法中正确的是(　　 )A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少10. (多选)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅Am来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时,镅Am会释放出射线将它们电离,从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则下列说法不正确的是(　　)A.镅Am发出的是α射线B.镅Am发出的是β射线C.镅Am发出的是γ射线D.0.2 mg的镅Am经864年将衰变掉0.15 mg11. (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．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度D．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止射线和射性物质的泄漏12. (多选)太阳的能量来源是氢核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核(H)结合成1个氦核同时放出2个正电子．下表中列出了部分粒子的质量(取1 u=×10－26 kg)以下说法正确的是(　　 )A．核反应方程为4H→He＋2eB．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kgC．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29 kgD．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12 J
0.参考答案1.答案为：B；解析：在核反应过程中，据反应前后电荷数和质量数守恒有：X的质量数为4，电荷数为2，则X一定是氦原子核；又据释放的能量为：ΔE=Δm·c2，前一个反应的质量亏损为Δm1=1.007 8 u＋12.000 0 u－13.005 7 u=0.002 1 u，后一个反应的质量亏损为：Δm2=1.007 8 u＋15.000 1 u－12.000 0 u－4.002 6 u=0.005 3 u，所以后一个反应释放能量较大，即Q1<Q2，B正确，A、C、D错误．2.答案为：B；解析：结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量，A错误；在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律，B正确；在天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子核内的中子转化成质子和电子，从原子核中辐射出来的，C错误；半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，D错误．3.答案为：A；解析：玻尔理论很好地解释了氢原子光谱，选项A正确；汤姆孙发现了电子，提出了原子具有“西瓜模型”结构，选项B错误；卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子的核式结构模型，选项C错误；贝可勒尔发现了天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项D错误．4.答案为：B；解析：由于氢原子发射的光子的能量E=En－Em=E1－E1=E1，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特定频率的谱线，故A错误，B正确；由于氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔原子理论知氢原子的能级也是不连续的，即是分立的，故C错误；当氢原子从较高轨道第n能级跃迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为E=En－Em=hν，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，D错误．5.答案为：B；解析：为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．6.答案为：A；解析：若已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线，对应的能量分别为ΔE1=－0.85 eV－(－1.51 eV)=0.66 eV，ΔE2=－0.85 eV－(－3.4 eV)=2.55 eV，ΔE3=－0.85 eV－(－13.6 eV)=12.75 eV，ΔE4=－1.51 eV－(－3.4 eV)=1.89 eV，ΔE5=－1.51 eV－(－13.6 eV)=12.09 eV，ΔE6=－3.4 eV－(－13.6 eV)=10.2 eV，在可见光范围内的有2条，故A正确；当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，运动半径减小，则氢原子的电势能减小，而根据k=m可知，电子的动能增加，故B错误；处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3(λ1>λ2>λ3)的三条谱线，则有hν3=hν2＋hν1，且λ=，因此h=h＋h，即=＋，故C错误；若处于第2能级状态的氢原子跃迁后辐射出的光能使某金属板发生光电效应，由于从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光的能量小于第2能级状态的氢原子向基态跃迁辐射出的光的能量，不一定能使此金属板发生光电效应．故D错误．7.答案为：AD；解析：由高能级向n=1能级跃迁，最少能量为10.2 eV，高于可见光频率，A正确；从高能级向n=2能级跃迁，能量范围是1.89 eV～3.4 eV，有可能比可见光能量高，B错误；从高能级向n=3能级跃迁，能量范围是0.66 eV～1.51 eV，频率低于可见光，C错误；从n=4能级向低能级跃迁时，4→2和3→2产生两种可见光，D正确．8.答案为：AB；解析：10种光子中波长最短的就是频率(能量)最大的，是从n=5能级跃迁到n=1能级辐射出的光子，A正确；10种光子中，从激发态跃迁到n=1能级辐射出的光子有四种，分别为从n=5、4、3、2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子，它们都属于莱曼系，B正确；使n=5能级的氢原子电离至少要0.54 eV的能量，C错误；从n=2能级跃迁到基态释放光子的能量为10.20 eV，而从n=3能级跃迁到n=2能级释放光子的能量为1.89 eV，D错误．9.答案为：ABD；解析：[根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，A、B、D正确．]10.答案为：BC；解析：镅Am会释放出射线将空气电离,从而使电路中产生电流,则镅Am发出的是α射线,选项A正确,B、C不正确;0.2mg的镅Am经864年(2个半衰期)将衰变掉0.15mg,选项D正确。11.答案为：BCD；解析：由题图图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，A错误；由题图图象可知，A核子的平均质量大于B与C核子的平均质量，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，B正确；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，C正确；在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止射线和放射性物质的泄漏，D正确．12.答案为：ACD；解析：[由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得4H→He＋2e，故选项A正确；反应中的质量亏损为Δm=4mp－mα－2me=(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u=0.026 6 u=4.43×10－29 kg，故选项C正确，B错误；由质能方程得ΔE=Δmc2=4.43×10－29×(3×108)2 J≈4×10－12 J，故选项D正确．]