2021年高考物理三轮冲刺《原子物理》练习一（含答案详解）

2021年高考物理三轮冲刺

《原子物理》练习一

一、单选题

1.美国物理学家密立根通过测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以验证爱因斯坦方程的正确性．下图是某次试验中得到的两种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν关系图象，两金属的逸出功分别为W甲、W乙，如果用ν0频率的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则下列关系正确的是(　　)

A．W甲<W乙，E甲>E乙

B．W甲>W乙，E甲<E乙

C．W甲>W乙，E甲>E乙

D．W甲<W乙，E甲<E乙

A．所有元素都可能发生衰变

B．太阳辐射的能量来自太阳内部的核裂变反应

C．可利用γ射线对某些金属棒进行探伤检测

D．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

A.C→He＋Be        B.C→e＋B        C.C＋e＋N        D.C→H＋B

4.下列说法正确的是(　　)

A．放射性原子核U经2次α衰变和3次β衰变后，变为原子核Ra

B．在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放置镉棒

C．比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固

D．玻尔理论认为，氢原子的核外电子轨道是量子化的

5.一群氢原子处于同一较高的激发态,它们向较低激发态或基态跃迁的过程中(　　)

A.可能吸收一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条暗线

B.可能发出一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条亮线

C.只吸收频率一定的光子,形成光谱中的一条暗线

D.只发出频率一定的光子,形成光谱中的一条亮线

6.氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是(　　 )

A．13.60 eV         B．10.20 eV         C．0.54 eV         D．27.20 eV

二、多选题

A.O衰变的方程O→N＋e

B．将放射性同位素O注入人体，O的主要用途是作为示踪原子

C．一对正、负电子湮灭后可能只生成一个光子

D．PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长

8.一静止的原子核U发生了某种衰变，衰变方程为U→Th＋X，其中X是未知粒子，下列说法正确的是(　　)

A.U发生的是α衰变

B.U发生的是β衰变

C．衰变后新核Th和粒子X的动能相等

D．衰变后新核Th和粒子X的动量大小相等

A．α粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反

B．原来放射性元素的原子核电荷数为88

C．反冲核的核电荷数为88

D．α粒子和反冲粒子的速度之比为1：88

10. (多选)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”,例如He是H的“镜像核”,

同样H也是He的“镜像核”,则下列说法正确的是(　　)

A.N和O互为“镜像核”

BN和C互为“镜像核”

C.β衰变的本质是一个中子转变为一个质子,同时放出一个电子

D.核反应Hen的生成物中有α粒子,该反应是α衰变

11.下列说法正确的是(　　)

A．由He＋N→O＋H可知，在密闭的容器中混合存放一定比例的氦气和氮气，几天后将有氧气生成

B．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小

C．α、β、γ三种射线中，α射线的电离能力最强

D．相同频率的光照射不同金属，则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越大

12. (多选)科学家利用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV.下列表述正确的有(　　)

A．X是中子

B．Y的质子数是3，中子数是6

C．两个核反应都没有出现质量亏损

D．氘和氚的核反应是核聚变反应

0.参考答案

1.答案为：A；

解析：

 [根据光电效应方程得：Ekm=hν－W0=hν－hν0又Ekm=qUc解得：Uc=ν－

知Uc－ν图线中：当Uc=0，ν=ν0；由图象可知，金属甲的极限频率小于金属乙，则金属甲的逸出功小于乙的，即W甲<W乙．如果用频率ν0的光照射两种金属，根据光电效应方程，当相同的频率入射光时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此E甲>E乙，A正确，B、C、D错误；故选A.]

解析：有些元素的原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，A错误；太阳辐射的能量来自太阳内部的核聚变反应，B错误；γ射线的实质是一种电磁波，所以可利用γ射线对某些金属棒进行探伤检测，C正确；β射线为原子核内的中子转化为质子时形成的电子流，D错误．

解析：由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方向均与电场强度方向相同，

粒子和反冲核均带正电；衰变过程动量守恒有m1v1=m2v2，粒子和反冲核做类平抛运动，

有b=v2t,4b=·t2，a=v1t,2a=·t2，联立得q2=2q1，=，A正确，B、C、D错误．

4.答案为：D；

解析：

 [A：设U经过x次α衰变和y次β衰变后变为Ra，则U→Ra＋xHe＋ye，根据电荷数和质量数守恒可得238=226＋4x、92=88＋2x－y，解得x=3、y=2.即U经过3次α衰变和2次β衰变后，变为Ra.故A项错误．B.在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放置石墨作为减速剂．镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度．故B项错误．C.比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固．故C项错误．D.玻尔理论认为，氢原子的核外电子轨道是量子化的．故D项正确．]

5.答案为：B；

解析：处于较高能级的电子可以向较低的能级跃迁,能量减小,原子要发出光子,由于放出光子的能量满足hν=Em-En,处于较高能级的电子可以向较低的激发态跃迁,激发态不稳定可能继续向较低能级跃迁,所以原子要发出一系列频率的光子,故A、C、D错误,B正确。

6.答案为：A；

解析：[要使氢原子变成氢离子，使氢原子由基态向高能级跃迁，需要吸收的能量大于等于ΔE=En－E1=0－(－13.6 eV)=13.6 eV.]

解析：由质量数守恒和电荷数守恒得，O的衰变方程是：O→N＋e，A正确；

将放射性同位素O注入人体，O主要是作为示踪原子，B正确；

正、负电子湮灭产生两个光子，C错误；

氧在人体内的代谢时间不长，因此PET中所选的放射性同位素的半衰期应较短，D错误．

8.答案为：AD；

解析：

 [A、B、根据衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒，则X的质量数为4，电荷数为2，即X为He，故核反应方程为α衰变，A正确，B错误．C、D、根据动量守恒得，系统总动量为零，则衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小，由于两个粒子的质量不同，则动能不同，C错误，D正确．故选AD.]

解析：微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒定律，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内，且在洛伦兹力作用下做圆周运动．

由Bqv=得：R=若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对α粒子：R1=

对反冲核：R2=由于p1=p2，得R1：R2=44：1，得Q=90

它们的速度大小与质量成反比，B、D两项错误，A、C两项正确．

10.答案为：BC；

解析：根据“镜像核”的定义N和C互为“镜像核”,选项A错误,B正确;β衰变的本质是一个中子转变为一个质子,同时放出一个电子,选项C正确;核反应Hen的生成物中虽有α粒子,但该反应是聚变反应,选项D错误。

11.答案为：BC；

解析：

 [He＋N→O＋H是用氦核打击氮核使氮核转变的过程，是原子核的人工转变，在密闭的容器中混合存放一定比例的氦气和氮气，不会有氧气生成，故A错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，故B正确；α、β和γ三种射线中，α射线的电离能力最强，故C正确；根据光电效应方程Ek=hν－W0，金属的逸出功越大，逸出的光电子的最大初动能越小，故D错误．]

12.答案为：AD；

解析：

根据核反应方程：H＋H→He＋X，X的质量数：m1=2＋3－4=1，核电荷数：z1=1＋1－2=0，

所以X是中子，故A正确；根据核反应方程：X＋Y→He＋H，X是中子，

所以Y的质量数：m2=4＋3－1=6，核电荷数：z2=2＋1－0=3，所以Y的质子数是3，中子数是3，

故B错误；根据两个核反应方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损，

故C错误；氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核，

所以是核聚变反应，故D正确．