高考物理專項復(fù)習 原子物理練習題及答案解析

高考物理專題復(fù)習-原子物理練習題及答案解析

題型一、光電效應(yīng)

1.（2019北京）光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當入射光照在管中金屬板上時，可能形成光電

流。表中給出了6次實驗的結(jié)果。

逸出光電子的最大動

組次入射光子的能量/eV相對光強光電流大小/mA

能/eV

第14.0弱290.9

一24.0中430.9

組34.0強600.9

第46.0弱272.9

二56.0中402.9

組66.0強552.9

由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是（）

A.兩組實驗采用了不同頻率的入射光

B.兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)不同

C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動能為1.9eV

D,若入射光子的能量為5.0eV,相對光強越強，光電流越大

【答案】B

【解析】：本題可以結(jié)合愛因斯坦光電效應(yīng)方程比較比較兩次實驗時的逸出功和光電流與光強的關(guān)系來處

理，表格顯示兩組中入射光的能量不同，結(jié)合公式E=可知，由題表格中數(shù)據(jù)可知，兩組實驗所用的入

射光的能量不同，故入射光的頻率不同，由公式線=丸。-嘰可知，/=無。-紜代入相關(guān)參數(shù)得

嘰=3.1eV,說明兩種材料的逸出功相等，故B選項錯誤，結(jié)合愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek^hv-WQ,

當E=/zu=5.0HZ時，代入取=3.1eV時，得ER=L9eV,故C選項正確，由圖表可知增大入射光的光

強，光電流增大故D選項正確。

2.如圖為a、b,c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系。由a、b、c組成的復(fù)色光

通過三棱鏡時，下述光路圖中正確的是（）

1

【答案】：C

【解析】由光電效應(yīng)的方程E*=/?v-w,動能定理eU=Ek，兩式聯(lián)立可得U=----------,故截止電壓越

大說明光的頻率越大，則有三種光的頻率！>Vc>Va^則可知三種光的折射率的關(guān)系為%>/〉%，因此

光穿過三棱鏡時b光偏折最大，c光次之，a光最小，故選C,ABD錯誤。

3.（2018全國2）用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28xK?"J。已知普

朗克常量為6.63x10-34J.s,真空中的光速為3.00x能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為

（）

A.lxl014HzB.8x1014HzC.2xl015HzD.8xl015Hz

【答案】:B

【解析】：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：后上=丸。-網(wǎng)，當紇=0時對應(yīng)入射光的頻率即為發(fā)生光電效應(yīng)的

最小單色光頻率，即。=%,當用波長為300nm的光照射鋅板時，表表面的最大出動能為1.28><10“9入

h

結(jié)合愛因斯坦光電效應(yīng)方程紜=丸。-%，。=上代入相關(guān)參數(shù)得Wo=5.3xlO-2。,從而求得：y=8xl014o

A.

4.（2016?全國2）現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法

正確的是（）

A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大

B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大

C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大

D.保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生

【解析】：產(chǎn)生光電效應(yīng)時，光的強度越大，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大，說法A

正確。飽和光電流大小與入射光的頻率無關(guān)，說法B錯誤。光電子的最大初動能隨入射光頻率的增加而增

加，與入射光的強度無關(guān)，說法C正確。減小入射光的頻率，如低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒

2

有光電流產(chǎn)生，說法D錯誤。

【答案】：AC

5.（2016?全國卷1）現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。下列說

法正確的是（）

A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強度變大，飽和光電流變大

B.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大

C.保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生

D.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強無關(guān)

【答案】：ABD

【解析】：在發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和光電流大小由光照強度來決定，與頻率無關(guān)，光照強度越大飽和光電

流越大，因此A正確；根據(jù)=W可知，對于同一光電管，逸出功W不變，當頻率變高，最大初動

能Ekm變大，因此B正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當頻率低于截止頻率時無論光照強度多大，都不會有光

電流產(chǎn)生，因此C錯誤；由Ekm=eUc和&?>=〃"一W,得加一W=eUc，遏止電壓只與入射光頻率有關(guān)，與

入射光強無關(guān)，因此D正確。

6.（2015天津）現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正

確的是o（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1

個扣3分，最低得分為0分）

A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大

B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大

C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大

D.保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生

E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強無關(guān)

【答案】；ACE

【解析】：由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當頻率低于截止頻率時無論光照強度多大，都不會有光電流，因此D錯

誤；在發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和光電流大小由光照強度來決定，與頻率無關(guān)，光照強度越大飽和光電流越大,

因此A正確，B錯誤，根據(jù)叫可知，對于同一光電管，逸出功w不變，當頻率變高，最大初動

能紇”變大，因此C正確，由凡和耳得幼-W=eU0,遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，

與入射光強無關(guān)，因此E正確。

7.（2017?全國卷3）在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為打、外的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)

3

的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為￡雨和￡心。11為普朗克常量。下列說法正確的是（）

A.若Va>V6，則一定有

B.若切〉班，則一定有Eka>Ekb

C.若Ua〈Ub，則一定有Ek0<Ekb

D.若Va>Vb,則一定有hva—E^a>hvb-EU

【解析】：光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動能之間的關(guān)系為eU=Ek，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek=〃v—Wo,

若則Eka>Ekfe,Ua>Ub,選項A錯誤，選項B正確；

若Ua<Ub,則EkaVEkb，選項C正確；

由光電效應(yīng)方程可得Wo=〃v—Ek,則hva-E^hvb-Eu,選項D錯誤。

【答案】：BC

8.（2015新課標1）在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏制電壓Uc與入射光的頻率1/的關(guān)系如圖所示，若該直線

的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為,所用材料的逸出功

可表示為o

【答案】ek、-eb

【解析】根據(jù)動能定理有:扣eVe2=eUc,和愛因斯坦光電效應(yīng)方程：扣eVe?=hU-Wo可得：

遏制電壓Uc="-匚，結(jié)合Uc-U圖，斜率即k=-,截距為b=內(nèi)，可得：普朗克常量h=ek,所用材料

e9ee

的逸出功Wo=-eb.

9.（2014?廣東）在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的

是（）

A.增大入射光的強度，光電流增大

B.減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失

C.改用頻率小于v的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)

D.改用頻率大于v的光照射，光電子的最大初動能變大

【答案】AD

4

【解析】：增大入射光的強度，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加，則光電流增大，選項A正確；光電效應(yīng)

能否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)，與照射光強度無關(guān)，選項B錯誤；改用頻率較小的光照射時，如果光的頻率

仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，否則，不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；光電子的最大初動能Ek

=hv-Wo，故改用頻率大于v的光照射，光電子的最大初動能變大，選項D正確.

10.（2014?江蘇）已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73x1014Hz和5.44x1014Hz,在某種單色光的照射下兩種金

屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的.

A.波長B.頻率C.能量D.動量

【答案】：A

【解析】：兩種金屬的截止頻率不同，則它們的逸出功也不同，由W=//vo可知截止頻率大的，逸出功也大.由

&=八一卬可知，用同樣的單色光照射，鈣逸出的光電子的最大初動能較小，由p=y/2mEk知,其動量也較

小，根據(jù)物質(zhì)波知，其波長較長.

題型二、氫原子能級躍遷模型

11.（2019全國1）氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV~3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)

（n=l）的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為（）

A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV

“E/eV

2--------------------3.40

1--------------------13.60

【答案】：A

【解析】：氫原子要想發(fā)出可見光必須被激發(fā)到n=3的能級，故AE=E3-4=12.09eV,故A選項正確。

12.（2018天津）氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線都是氫原子中電子從量子數(shù)〃>2的

能級躍遷到〃=2的能級發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定（）

A.4對應(yīng)的前后能級之差最小

B.同一介質(zhì)對Ha的折射率最大

C.同一介質(zhì)中的傳播速度最大

D.用照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hp也一定能

【答案】A

5

c

【解析】：根據(jù)hv=Em-En分析前后能級差的大??；根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系分析折射率的大?。桓鶕?jù)v=-

n

判斷傳播速度的大小；根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的條件是入射光的頻率大于該光的極限頻率判斷是否會發(fā)生

光電效應(yīng).

波長越大，頻率越小，故Ha的頻率最小，根據(jù)E=hv可知Ha對應(yīng)的能量最小，根據(jù)hv=En「En可知Ha對應(yīng)的

前后能級之差最小，A正確；Ha的頻率最小，同一介質(zhì)對應(yīng)的折射率最小，根據(jù)v=?可知Ha的傳播速度最

n

大，BC錯誤；斗的波長小于Hp的波長，故H,的頻率大于H。的頻率，若用照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，

則不一定能，D錯誤.

13.(2015海南)氫原子基態(tài)的能量為g=-13.6eV。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)

出的所有光子中，頻率最大的光子能量為-0.964,頻率最小的光子的能量為eV(保留2位有效數(shù)

字)，這些光子可具有種不同的頻率。

【答案】10ev,10

【解析】：頻率最小的光子是從〃=2躍遷，即頻率最小的光子的能量為/n=-3.4eV-(-13.6eV)?10eV

頻率最大的光子能量為—0.96即紇—13.6eV)=-0.96x(—13.6eV),解得紇=-0.54eV

即〃=5,從〃=5能級開始，共有5->1,5-4,5—3,5—2,4—1,4—2,4—3,3—1,

3-2,2—1,10種不同頻率的光子

14.(2014?浙江卷)玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，氫原子能級圖如圖所示，當氫原子

從"=4的能級躍遷到〃=2的能級時,輻射出頻率為Hz的光子.用該頻率的光照射逸出功為2.25eV

的鉀表面，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eV.

(電子電荷量e=1.60xl0-19C,普朗克常量/?=6.63X10-34J-S)

nE/eV

8.............0

6---------------0.38

5---------------0.54

4---------------0.85

3---------------1.51

2---------------3.40

1---------------13.60

【答案】6.2X1014HZ0.3eV

【解析】:本題考查能級、光電效應(yīng)方程等知識.由躍遷條件可知〃v=E4—瓦=(3.40—0.85)eV=4.08xl(F

19J,解得輻射出的光子的頻率為6.2X1014HZ,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程&=施一W，計算可得產(chǎn)生電子

6

的最大初動能為0.3eV.

15.（2014?山東卷）氫原子能級如圖所示，當氫原子從"=3躍遷到〃=2的能級時，輻射光的波長為656nm.

以下判斷正確的是.（雙選，填正確答案標號）

a.氫原子從〃=2躍遷到w=l的能級時，輻射光的波長大于656nm

b.用波長為325nm的光照射，可使氫原子從"=1躍遷到〃=2的能級

c.一群處于"=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線

d.用波長為633nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級

【答案】cd

【解析】由氫原子能級圖可知氫原子從n=2躍遷到n=l的能級的能級差大于從〃=3躍遷到w=2的能級

的能級差，根據(jù)|E“一品|=人和尸訶知，|瓦一瓦,|=埠選項a錯誤；同理從"=1躍遷到w=2的能級需

要的光子能量大約為從〃=3躍遷到〃=2的能級差的五倍左右，對應(yīng)光子波長應(yīng)為從〃=3躍遷到"=2的

能級輻射光波長的五分之一左右，選項b錯誤；氫原子從"=3躍遷到〃=1的能級的能級差最多有三種情

況，即對應(yīng)最多有三種頻率的光譜線，選項c正確；氫原子在不同能級間躍遷必須滿足|瓦一￡”|=埠選項

d正確.

題型三、原子核的衰變規(guī)律及核反應(yīng)方程

16.（2019天津）我國核聚變反應(yīng)研究大科學裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度

首次達到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的是（）

A.核聚變比核裂變更為安全、清潔

B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變

C.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加

D.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加

【答案】AD

【解析】：核聚變的最終產(chǎn)物時氨氣無污染，而核裂變會產(chǎn)生固體核廢料，因此核聚變更加清潔和安全，A

正確；發(fā)生核聚變需要在高溫高壓下進行，大核不能發(fā)生核聚變，故B錯誤；核聚變反應(yīng)會放出大量的能

量，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系可知反應(yīng)會發(fā)生質(zhì)量虧損，故C錯誤；因聚變反應(yīng)放出能量，因此反應(yīng)前的比結(jié)合能小

于反應(yīng)后的比結(jié)合能，故D正確。

17.（2018北京）在核反應(yīng)方程；+X中，X表示的是

A.質(zhì)子B.中子C.電子D.a粒子

【答案】：A

7

【解析】：設(shè)X為：（X,根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒：4+14=17+Z,貝人Z=1

電荷數(shù)守恒：2+7=8+A,貝|A=1,即X為：；〃為質(zhì)子，故選項A正確，BCD錯誤。

點睛：本題考查了核反應(yīng)方程式，要根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得出X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，從而確定X

的種類。

18.（2018全國3）1934年，約里奧-居里夫婦用a粒子轟擊鋁核冬A1,產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：

a+盆Al-n+XoX的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為（）

A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31

【答案】B

【解析】：根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為2+13=15,質(zhì)量數(shù)為4+27-1=30,

根據(jù)原子核的電荷數(shù)等于原子序數(shù)，可知X的原子序數(shù)為15,質(zhì)量數(shù)為30,選項B正確。

19.（2016全國2）在下列描述的核過程的方程中，屬于a衰變的是,屬于|3衰變的是,屬

于裂變的是,屬于聚變的是o（填正確答案標號）

A.B.P.

C.+D.]N+：He.[O+：H

E.22u+；n.i2Xe+；：Sr+2；nF.:H+；H.；He+jn

【答案】CABEF

【解析】：衰變的反應(yīng)物只有一個，若生成物中有；形，說明是a衰變，若生成物中有說明是夕衰變;

重核裂變是用中子轟擊一個重核，生成一個較輕的核；輕核的聚變是輕核聚成一個較重的原子核。

20.（2017?全國卷2）一靜止的鈾核放出一個a粒子衰變成牡核，衰變方程為鑼U-鉗T/z+狂％。下列說法正確

的是（）

A.衰變后社核的動能等于a粒子的動能

B.衰變后牡核的動量大小等于a粒子的動量大小

C.鈾核的半衰期等于其放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間

D.衰變后a粒子與牡核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量

【答案】：B

【解析】：衰變過程遵守動量守恒定律，故選項A錯，選項B對。根據(jù)半衰期的定義，可知選項C錯。

a衰變釋放核能，有質(zhì)量虧損，故選項D錯。

8

21.（2017天津）我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認證，這是我國對

國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是（）

A.汨+：HT■:He+：n

B.[N+；He->i；O+：H

/Zo1

C.:He+；；A—

D.鯊U+：nf嘿Ba+融+3：n

【答案】：A

【解析】：A對：兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核。B錯：原子核的人工轉(zhuǎn)變。C錯：原子核的人工轉(zhuǎn)變。

D錯：重核裂變。

22.（2017全國2）—靜止的鈾核放出一個a粒子衰變成鈕核，衰變方程為膘U->2篇Th+；He。下列說法

正確的是（）

A,衰變后社核的動能等于a粒子的動能

B.衰變后牡核的動量大小等于a粒子的動量大小

C.鈾核的半衰期等于其放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間

D.衰變后a粒子與牡核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量

【答案】B

2

【解析】根據(jù)動量守恒定律可知，生成的社核的動量與a粒子的動量等大反向，選項B正確；根據(jù)Ek=2

2m

可知，衰變后社核的動能小于a粒子的動能，選項A錯誤；鈾核的半衰期等于一半數(shù)量的鈾核衰變需要的

時間，而放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間是一個原子核衰變的時間，故兩者不等，選項C錯誤；由于該反應(yīng)

放出能量，由質(zhì)能方程可知，衰變后a粒子與社核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項D錯誤；故選

Bo

23.（2015重慶）圖中曲線a、b、c、1為氣泡室中某放射物質(zhì)發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中

磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里。以下判斷可能正確的是（）

題1圖

9

A.a、6為萬粒子的徑跡B.°、b為,粒子的徑跡C.c、d為a粒子的徑跡D.c、d為夕粒子的徑跡

【答案】D

【解析】：/射線的本質(zhì)是高速的光子流不帶電故a、b不可能是/粒子徑跡，a粒子所帶電性為正，在垂

直向里的磁場中結(jié)合左手定則必定左偏，而尸粒子所帶電性為負，必定右偏，故D選項正確。

24.（2015廣東）科學家使用核反應(yīng)獲取氤，再利用笊和氤核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為：X+Y-

iHe+注+4.9MeV和送+阻+X+17.6MeV,下列表述正確的有

A.X是中子BY的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6

C.兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D.笊和病的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)

【答案】：AD

【解析】：本題中考查了原子物理的基礎(chǔ)知識。題目中有原子物理的兩個核反應(yīng)方程，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷

數(shù)守恒規(guī)律，由第二個核反應(yīng)方程得到X為中子6ri）,選項A正確；再由第一個方程得到Y(jié)質(zhì)子數(shù)為3,

質(zhì)量數(shù)為6,則中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)=3,選項B錯誤；兩個核反應(yīng)都產(chǎn)生了能量，根據(jù)愛因斯坦

質(zhì)能方程可知一定有質(zhì)量虧損，選項C錯誤；笊和瓶的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)，選項D正確。

25.（2015北京）下列核反應(yīng)方程中，屬于a衰變的是（）

A.那+飄―（。+阻B.卻-第+鞏

C.旭+汩.加+）D.23加3肥+。遙

【答案】B

【解析】a衰變是指某一原子核自發(fā)的變成另一種原子核，并放出a粒子的過程?？梢院苋菀椎倪x出B正

確；A選項為人工轉(zhuǎn)變方程；C選項為輕核聚變；D選項為p衰變。

26.（2015北京）實驗觀察到，靜止在勻強磁場中A點的原子核發(fā)生p衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在

紙面內(nèi)做勻速圓周運動，運動方向和軌跡示意如圖。則（）

A.軌跡1是電子的，磁場方向垂直紙面向外

B.軌跡2是電子的，磁場方向垂直紙面向外

C.軌跡1是新核的，磁場方向垂直紙面向里

D.軌跡2是新核的，磁場方向垂直紙面向里

10

【答案】D

【解析】由動量守恒可知，原子核靜止在磁場中，發(fā)生P衰變后的新核與電子的動量大小相等，方向相反。

由q3v=」一，得R=，,粒子運動的半徑與電荷量成反比。新核帶電量大于電子，因此R較小，知

RqB

軌跡2為新核軌跡，由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向里。

27.（2014?重慶卷）碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為機的碘131,經(jīng)過32天后，該藥物中

碘131的含量大約還有（）

mm?mm

A￡-4C16D-32

【答案】C

1-

【解析】本題考查元素的半衰期.根據(jù)半衰期公式加=加0.（萬戶,將題目中的數(shù)據(jù)代入可得C正確，A、B、

D錯誤.

28.（2015山東）14c發(fā)生放射性衰變?yōu)榘胨テ诩s為5700年。己知植物存活其間，其體內(nèi)14c與12c的

比例不變；生命活動結(jié)束后，"C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14c的比例正好是現(xiàn)代

植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是o（雙選，填正確答案標號）

a.該古木的年代距今約為5700年

b.I?。、13。、14c具有相同的中子數(shù)

C.14c衰變?yōu)?4N的過程中放出夕射線

d.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14c的衰變

【答案】ac

【解析】因古木樣品中"C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期，

即該古木的年代距今約為5700年，選項a正確；Pc、13。、14c具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，

故中子數(shù)不同，選項b錯誤；根據(jù)核反應(yīng)方程可知，Me衰變?yōu)?4"的過程中放出電子，即發(fā)出0射線，選

項c正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項d錯誤；故選ac.

29.（2013山東）恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當溫度達到108K時，可以發(fā)生“氫

燃燒”。

11

（i）完成“氫燃燒”的核反應(yīng)方程：M+__+h

（2）：灰是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6X10-%。一定質(zhì)量的：灰,經(jīng)7.8X10」6s后所剩下的：灰占

開始時的=

【答案】：（1）;He,（2）12.5%

【解析】：核反應(yīng)的過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，故可以左右兩側(cè)作差即可求得空線出的應(yīng)該為：2He；

結(jié)合半衰期公式加=叫）.（5尸，又因為在本題中t=7.8xl0」6s=3T,代入得:

m=^mQ,所以占開始的的12.5%。

30.（2014?福建）如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出a、p>丫三種射線，分別進入勻強電場和勻強

磁場中，下列說法正確的是.（填選項前的字母）

A.①表示丫射線，③表示a射線

B.②表示p射線，③表示a射線

C.④表示a射線，⑤表示丫射線

D.⑤表示P射線，⑥表示a射線

【答案】C

【解析】a射線帶正電，P射線帶負電，丫射線不帶電.在勻強電場中，a射線與［3射線分別在電場力的作

用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a射線偏向負極板，。射線偏向正極板，丫射線不受電場力，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；在磁場中，由左

手定則可以判斷a射線向左偏，P射線向右偏，丫射線不受洛倫茲力，不發(fā)生偏轉(zhuǎn).故C項正確.

31.（2014?新課標全國）關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是.

A.所有元素都可能發(fā)生衰變

B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)

C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性

D.a、B和丫三種射線中，丫射線的穿透能力最強

E.一個原子核在一次衰變中可同時放出a、［3和丫三種射線

【答案】：BCD

12

【解析】：本題考查了原子核的衰變.原子序數(shù)大于83的元素才可以發(fā)生衰變，原子序數(shù)小于83的元素

有的可以發(fā)生衰變，有的不可以發(fā)生衰變，A錯誤；放射性元素的半衰期與元素所處的物理、化學狀態(tài)無

關(guān)，B、C正確；三種射線a、丫穿透能力依次增強，D正確；原子核發(fā)生a或0衰變時常常伴隨著丫光

子的產(chǎn)生，但同一原子核不會同時發(fā)生a衰變和。衰變，E錯誤.

32.（2014江蘇）氨222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷.它是世界衛(wèi)

生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是22286Rn-2i884Po+.已知22286Rn的半衰期約

為3.8天，則約經(jīng)過天，16g的22286Rn衰變后還剩1g.

【答案】拓e（或a粒子）15.2

【解析】核反應(yīng)過程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可推得該反應(yīng)的另一種生成物為矩e.②根據(jù)m=機0.（9廣

知彳=4,解得/"=3.8x4=15.2天.

33.（2014上海）核反應(yīng)方程式：Be+；He-1C+X中的X表示（）

A質(zhì)子B電子C光子D中子

【答案】：D

【解析】：核反應(yīng)時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒

34.（2015江蘇）核電站利用原子核鏈式反應(yīng)放出的巨大能量進行發(fā)電，腎。是常用的核燃料。$U受一

個中子轟擊后裂變成堞8。和黑K?■兩部分，并產(chǎn)生_____個中子。要使鏈式反應(yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要

（選填“大于”或者“小于”）它的臨界體積。

【答案】：3、大于

【解析】：由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知：2卻+2熱那2+3."可見產(chǎn)生了3個中子，鏈式反應(yīng)的

一個條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。

題型四、愛因斯坦質(zhì)能方程

35.（2019全國2）太陽內(nèi)部核反應(yīng)主要模式之一是質(zhì)子-質(zhì)子循壞，循環(huán)的結(jié)果可表示為

4；Hf；He+2；e+2v,已知;H和；He的質(zhì)量分別為機p=1.0078u和％=4.0026u,lu=931MeV/02,c為光速。

在4個:H轉(zhuǎn)變成1個；He的過程中，釋放的能量約為（）

A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV

【答案】C

13

【解析】由AE=AmC2AE=(4x勺一”一22

XE931x1()6xL6xlC)T9j

162731

了二9xl0?1.7xl0-kg?0.9xl0-kg；忽略電子質(zhì)量，則:

AE=(4XL0078M-4.0026M)?八26MeV,故。選項符合題意;

36.(2017?北京理綜)在磁感應(yīng)強度為8的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次a衰變。放射出

a粒子?He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R。以辦q分別表示a粒子的質(zhì)量和電荷量。

(1)放射性原子核用5X表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該a衰變的核反應(yīng)方程；

(2)a粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大??；

(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為a粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M,求衰變過程的質(zhì)量虧損Amo

【答案】：⑴女一知Y+犯e(2嗡瑞⑶嘴歲”

【解析】：

⑴宏一卻Y+,He

⑵洛倫茲力提供向心力，有所以v=喈，7=等=第

環(huán)形電流/=*空。

(3)衰變過程動量守恒，有O=PY+Pa所以尸丫=一尸a，“一”表示方向相反。

1

因為〃=根%」&=產(chǎn),所以石卜二靠

即：EkY:Eka=m:M由能量守恒Am/=EkY+Eka

其中Eka=%t/=q2B”

2m

q2)解M+m

所以Nm=2Mme1

37.(2017全國1)大科學工程“人造太陽”主要是將笊核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。笊核聚變反應(yīng)方程

是；H+；H-；He+[n。已知；H的質(zhì)量為2.0136u,:He的質(zhì)量為3.0150u,的質(zhì)量為1.0087u,1

u=931MeV/c2o笊核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()

A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV

【答案】：B

【解析】：在核反應(yīng)方程彳H+?H-3He+Rn中，反應(yīng)前物質(zhì)的質(zhì)量如=2x2.0136u=4.0272u,反應(yīng)后物質(zhì)

的質(zhì)量7〃2=3.0150u+1.0087u=4.0237u,質(zhì)量虧損Am=mi-/n2=0.0035u?則笊核聚變釋放的核能為E

=931*0.0035MeVM.3MeV,選項B正確。

14

38.（2014?北京）質(zhì)子、中子和笊核的質(zhì)量分別為機1、叫和如.當一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成笊核時，釋

放的能量是（c表示真空中的光速X）

A.（mi+m2-mi）cB.（mi-m2-mi）c

B.C.m2~D.（m\~mi）（?

【答案】：C

【解析】：本題考查質(zhì)能方程，AE=Amc2,其中△相=（根1+根2—相3），則AE=（mi+m2—根3），，C正確，

A、B、D錯誤.

39.（2015江蘇）取質(zhì)子的質(zhì)量勺=1.6726x1。-27依，中子的質(zhì)量加〃=1.6749x1。-27版,a粒子的質(zhì)量

7%=6.6467x10-27炫，光速c=3xl（）8〃2/s,請計算a粒子的結(jié)合能，（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

【答案】：4.3X1012J

2-12

【解析】根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程AE=Am<?,可求：AE=（2mp+2mn-ma）c=4,3x10J

40.（2015海南）運動的原子核jX放出a粒子后變成靜止的原子核匕已知X、Y和a粒子的質(zhì)量分別是

M、網(wǎng)和機2，真空中的光速為C，a粒子的速度遠小于光速。求反應(yīng)后與反應(yīng)前的總動能之差以及a粒子

的動能。

［答案］:AE?=（河_仍_網(wǎng)）,~~~—（〃_叫_m2）。2

【解析】：反應(yīng)后由于存在質(zhì)量虧損，所以反應(yīng)前后總動能之差等于質(zhì)量虧損而釋放出的能量，

故根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可得g網(wǎng)片一^跖4=（M-叫_牡打2①

反應(yīng)過程中三個粒子組成的系統(tǒng)動量守恒，故有〃網(wǎng)=%七，②

聯(lián)立①②可得,〃v；=———（M-n\-m^c2

2M-m2

題型五、物理學史與綜合類科學問題

41.（2016天津）物理學家通過對實驗的深入觀察和研究，獲得正確的科學認知，推動物理學的發(fā)展。下列

說法符合事實的是（）

A.赫茲通過一系列實驗，證實了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論

B.查德威克用a粒子轟擊VN獲得反沖核10,發(fā)現(xiàn)了中子

C.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

15

D.盧瑟福通過對陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型

【答案】AC

【解析】：麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了麥克斯韋的電磁理論，選項A正確；盧瑟

福用a粒子轟擊^N,獲得反沖核10,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，選項B錯誤；貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說

明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，選項C正確；盧瑟福通過對a粒子散射實驗的研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，

選項D錯誤。

42.（2016全國）下列說法正確的是。（）（填入正確選項前的字母，選對一個給3分，選對兩個

給4分，選對三個給5分，每選錯一個扣3分，最低得分為0分）

A.如果用紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，改用綠光照射該金屬一定發(fā)生光電效應(yīng)

B.a粒子散射實驗中少數(shù)a粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，這是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一

C.在康普頓效應(yīng)中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此，光子散射后波

長變長

D.某放射性原子核經(jīng)過2次a衰變和一次P衰變，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個

E.根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的

動能增大，原子的電勢能減小。

【答案】BCE

【解析】：紫光的頻率大于綠光，根據(jù)愛因斯坦能量方程E=紫光的能量大于綠光，能否發(fā)生光電效應(yīng)

由入射光的能量與逸出功的大小關(guān)系決定，當入射光的能量所以紫光不能發(fā)生光電效應(yīng)綠光也一定不能，a

粒子散射實驗中少數(shù)a粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，這是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一是正確的；

結(jié)合公式尸=4在康普頓效應(yīng)中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，所以入

射光的動量減小，因此，光子散射后波長變長；a衰變的產(chǎn)物是；形，兩次衰變后質(zhì)子數(shù)將減少4