【备战2012】高考物理历年真题 专题15 原子结构与原子核

用心 爱心 专心1 备战备战 20122012 年高考物理历年真题年高考物理历年真题 专题专题 1515 原子结构与原子核原子结构与原子核 2011 高考 18 2011 全国卷 1 已知氢原子的基态能量为 E 激发态能量 其中 2 1 n EEn n 2 3 用 h 表示普朗克常量 c 表示真空中的光速 能使氢原子从第一激发态电离的光 子的最大波长为 A B C D 1 4 3 hc E 1 2hc E 1 4hc E 1 9hc E 解析 原子从 n 2 跃迁到 所以故 选 C 1 2 4 Ehc EE 1 4hc E 2 8 分 一质量为 2m 的物体 P 静止于光滑水平地面上 其截面如图所示 图中 ab 为 粗糙的水平面 长度为 L bc 为一光滑斜面 斜面和水平面通过与 ab 和 bc 均相切的长度 可忽略的光滑圆弧连接 现有一质量为 m 的木块以大小为 v0的水平初速度从 a 点向左运动 在斜面上上升的最大高度为 h 返回后在到达 a 点前与物体 P 相对静止 重力加速度为 g 求 i 木块在 ab 段受到的摩擦力 f ii 木块最后距 a 点的距离 s 解析 i 设木块和物体 P 共同速度为 v 两物体 从开始到第一次到达共同速度过程由动量和能量守 恒得 0 2 mvmm v 22 0 11 2 22 mvmm vmghfL 用心 爱心 专心2 35 2011 全国理综 物理 选修 3 5 1 1 在光电效应试验中 某金属的截止频率相应的波长为 在光电效应试验中 某金属的截止频率相应的波长为 该金属的逸出功 该金属的逸出功为 0 若用波长为 0 单色光做实验 单色光做实验 则其截止电压为 已知电子的 电荷量 真空中的光速和布朗克常量分别为 e c 和 h 2 如图 ABC 三个木块的质量均为 m 置于光滑的水平面上 BC 之间有一轻质弹簧 弹 簧的两端与木块接触可不固连 将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把 BC 紧连 使弹簧不能 伸展 以至于 BC 可视为一个整体 现 A 以初速沿 BC 的连线方向朝 B 运动 与 B 相碰并 0 粘合在一起 以后细线突然断开 弹簧伸展 从而使 C 与 A B 分离 已知 C 离开弹簧后的 速度恰为 求弹簧释放的势能 0 解析 1 由和得 极限逸 hw c 0 c hw 逸 由爱因斯坦质能方程和得 逸 w c hEk UeEk 0 0 e hc U截止 2 设碰后 A B 和 C 的共同速度的大小为 v 由动量守恒得 0 3mvmv 设 C 离开弹簧时 A B 的速度大小为 由动量守恒得 1 v 01 23mvmvmv 设弹簧的弹性势能为 从细线断开到 C 与弹簧分开的过程中机械能守恒 有 p E 2 0 2 1 2 2 1 2 2 1 3 2 1 mvvmEvm p 由 式得弹簧所释放的势能为 2 0 3 1 mvEp 用心 爱心 专心3 1 2011 天津 下列能揭示原子具有核式结构的实验是 A 光电效应实验B 伦琴射线的发现C 粒子散射实验D 氢原子光谱的发 现 11 2011 山东 8 分 物理 物理 3 5 碘 131 核 不稳定 会发生 衰变 其半衰变期为 8 天 碘 131 核的衰变方程 衰变后的元素用 X 表示 经过 天 75 的碘 131 核发生了衰变 如图所示 甲 乙两船的总质量 包括船 人和货物 分别为 10m 12m 两船沿同一 直线同一方向运动 速度分别为 2 0 v 0 v 为避免两船相撞 乙船上的人将一质量为 m 的 货物沿水平方向抛出甲船 甲船上的人将货物接住 求抛出货物的最小速度 不计水的阻 力 解析 2 2 20112011上海 上海 卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构 正确反映实验结果的示 意图是 用心 爱心 专心4 答案 D 3 3 20112011上海 上海 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应 可能使该金属产生光电效 应的措施是 A 改用频率更小的紫外线照射 B 改用X射线照射 C 改用强度更大的原紫外线照射 D 延长原紫外线的照射时间 答案 B 9 9 20112011上海 上海 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力 实验结果如图所示 由此可推知 A 来自于原子核外的电子 B 的电离作用最强 是一种电磁波 C 的电离作用较强 是一种电磁波 D 的电离作用最弱 属于原子核内释放的光子 1717 20112011上海 上海 用极微弱的可见光做双缝干涉实验 随着时间的增加 在屏上先后出现如 图 a b c 所示的图像 则 A 图像 a 表明光具有粒子性 B 图像 c 表明光具有 波动性 C 用紫外光观察不到 类似的图像 D 实验表明光是一种 概率波 答案 ABD 1313 201201 北京 北京 表示放射性元素碘 131 衰变的方程是 131 53 I A B 1311274 53512 ISbHe 1311310 53541 IXee C D 1311301 53530 IIn 1311301 53521 ITeH 答案 B 21 201121 2011北京北京 2 如图2 用 碰撞实验器 可以验证动量守恒定律 即研究两个小球在轨 道水平部分碰撞前后的动量关系 用心 爱心 专心5 实验中 直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以通过仅测量 1 填选项前的符号 间接地解决这个问题 小球开始释放高度h B 小球抛出点距地 面的高度H C 小球做平抛运动的射程 图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影 实 2 验时 先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放 找到其平均落地点的位置P 测量平抛射程OP 然后 把被碰小球m2静置于轨道的水平部分 再将 入射球ml从斜轨上S位置静止释放 与小球m2相碰 并多次重复 接下来要完成的必要步骤是 填选项前的符号 A 用天平测量两个小球的质量ml m2 B 测量小球m1开始释放高度h C 测量抛 出点距地面的高度H D 分别找到m1 m2相碰后平均落地点的位置M N E 测量平抛射程OM ON 若两球相碰前后的动量守恒 其表达式可表示为 用中测量的量表示 3 2 若碰撞是弹性碰撞 那么还应满足的表达式为 用中测量的量表示 2 经测定 m1 45 0g m2 7 5g 小球落地点的平均位置距O点的距离如图3所示 碰撞 4 前 后m1的动量分别为p1与p1 则p1 p1 11 若碰撞结束时m2的动量为p2 则 p1 p2 11 实验结果表明 碰撞前 后总动量的比值 为 1 12 p pp 有同学认为 在上述实验中仅更换两个小球的 5 材质 其它条件不变 可以使被碰小球做平抛运动的射程增大 请你用中已知的数 4 据 分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm 21答案 2 C 1 ADE或DEA或DAE 2 3 121 m OMmONmOP 222 121 m OMmONmOP 14 2 9 11 01 4 76 8 5 1818 201201 广东 广东 光电效应实验中 下列表述正确的是 A 光照时间越长光电流越大 B 入射光足够强就可以有光电流 C 遏止电压与入射光的频率有关 D 入射光频率大于极限频率才能产生光电子 解析 光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关 A 错 由hv W Ek和 Uq Ek知 CD 正 用心 爱心 专心6 确 选 CD 2010 2010 高考高考 1 2010 2010 重庆重庆 1 1 氢原子分能级示意图如题 19 所示 不同色光的光子能量如下表所示 色光赤橙黄绿蓝 靛紫 光子能量范围 eV 1 61 2 002 00 2 072 07 2 142 14 2 532 53 2 762 76 3 10 处于某激发态的氢原子 发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条 其颜色分别为 1 红 蓝靛 2 黄 绿 3 红 紫 4 蓝靛 紫 答案 A 答案 A 解析 ThU 234 90 238 92 质量数少 4 电荷数少 2 说明 为 衰变 PaTh 234 91 234 90 质 子数加 1 说明 为 衰变 中子转化成质子 UPa 234 92 234 91 质子数加 1 说明 为 衰变 中子转化成质子 用心 爱心 专心7 4 4 2010 2010 天津天津 8 8 用同一光管研究 a b 两种单色光产生的光电效应 得到光电流 I 与光 电管两极间所加电压 U 的关系如图 则这两种光 A 照射该光电管时 a 光使其逸出的光电子最大初动 能大 B 从同种玻璃射入空气发生全反射时 a 光的临界 角大 C 通过同一装置发生双缝干涉 a 光的相邻条纹间 距大 D 通过同一玻璃三棱镜时 a 光的偏折程度大 答案 答案 BCBC 5 5 2010 2010 全国卷全国卷 14 14 原子核 A ZX 与氘核 2 1H 反应生成一个 粒子和一个质子 由此可 知 A A 2 Z 1 B A 2 Z 2 C A 3 Z 3 D A 3 Z 2 答案 D 解析 HHeHX A Z 1 1 4 2 2 1 应用质量数与电荷数的守恒121 142 ZA 解得2 3 ZA 答案 D 命题意图与考点定位 主要考查根据原子核的聚变反应方程 应用质量数与电荷数的守 恒分析解决 6 6 2010 2010 北京北京 15 15 太阳因核聚变释放出巨大的能量 同时其质量不断减少 太阳每秒钟 辐射出的能量约为 4 1026 J 根据爱因斯坦质能方程 太阳每秒钟减少的质量最接近 用心 爱心 专心8 A 1036 kgB 1018 kgC 1013 kgD 109 kg 答案 D 解析 根据爱因斯坦的质能方程 9 16 26 2 104 4 109 104 c E mkg D 正确 8 8 2010 2010 上海物理上海物理 4 4 现已建成的核电站的能量来自于 A 天然放射性元素衰变放出的能量 B 人工放射性同位素放出的的能量 C 重核裂变放出的能量 D 化学反应放出的能量 解析 C 本题考查原子核反应 难度 易 9 9 2010 2010 上海物理上海物理 4 4 某放射性元素经过 11 4 天有78的原子核发生了衰变 该元素的半 衰期为 A 11 4 天 B 7 6 天 C 5 7 天 D 3 8 天 答案 答案 D 1010 2010 2010 福建福建 29 29 1 1 14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法 若以横坐标 t 表示时间 纵坐标 m 表示任意时刻14C的质量 0 m为 t 0 时 0 m的质量 下 面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是 填选项前的字母 用心 爱心 专心9 答案 答案 C C 1111 2010 2010 江苏物理江苏物理 12 C 12 C 1 研究光电效应电路如图所示 用频率相同 强度不同的光 分别照射密封真空管的钠极板 阴极 K 钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收 在电路中 形成光电流 下列光电流 I 与 A K 之间的电压 ak U的关系图象中 正确的是 2 钠金属中的电子吸收光子的能量 从金属表面逸出 这就是光电子 光电子从金属表 面逸出的过程中 其动量的大小 选填 增大 减小 或 不变 原因是 3 已知氢原子处在第一 第二激发态的能级分别为 3 4eV 和 1 51eV 金属钠的截止 频率为 14 5 53 10 Hz 普朗克常量 h 34 6 63 10 J s 请通过计算判断 氢原子从第二激发 态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板 能否发生光电效应 答案 答案 用心 爱心 专心10 12 12 2010 2010 新课标新课标 34 1 34 1 用频率为 0 v的光照射大量处于基态的氢原子 在所发射的光谱 中仅能观测到频率分别为 123 vvv 的三条谱线 且 321 vvv 则 填入正确选 项前的字母 A 01 vv B 321 vvv C 0123 vvvv D 123 111 vvv 1313 2010 2010 海南物理海南物理 19 19 1 能量为 i E 的光子照射基态氢原子 刚好可使该原子中的电子 成为自由电子 这一能 i E 称为氢的电离能 现用一频率为 的光子从基态氢原子中击出 了一电子 该电子在远离核以后速度的大小为 用光子频率 电子质量 m 氢原子的电离能i E 和普朗克常量h表示 2 在核反应堆中 常用减速剂使快中子减速 假设减速剂的原子核质量是中子的 k倍 中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰 设每次碰撞前原子核可认为是静止 的 求N次碰撞后中子速率与原速率之比 答案 1 1 N k k 解析 设中子和作减速剂的物质的原子核 A 的质量分别为 n m 和 A m 碰撞后速度分别为 用心 爱心 专心11 n v 和 A v 碰撞前后的总动量和总能量守恒 有 nnnnAA mmm vvv 222 nnnn 111 222 AA mmm vvv 式中 n v 为碰撞前中子速度 由题设 nA mkm 由 式得 经 1 次碰撞后中子速率与原速率之比为 n n 1 1 k k v v 经 N 次碰撞后 中子速率与原速率之比为 1 1 N k k 2 2 09 09 全国卷全国卷 18 18 氢原子的部分能级如图所示 已知可见光的光子能量在 1 62eV 到 3 11eV 之间 由此可推知 氢原子 AD A 从高能级向 n 1 能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短 B 从高能级向 n 2 能级跃迁时发出的光均为可见光 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 用心 爱心 专心12 D 从 n 3 能级向 n 2 能级跃迁时发出的光为可见光 解析解析 本题考查玻尔的原理理论 从高能级向 n 1 的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子 能量为 9 20ev 不在 1 62eV 到 3 11eV 之间 A 正确 已知可见光子能量在 1 62eV 到 3 11eV 之间从高能级向 n 2 能级跃迁时发出的光的能量 3 40ev B 错 从高能级向 n 3 能级跃 迁时发出的光的频率只有能量大于 3 11ev 的光的频率才比可见光高 C 错 从 n 3 到 n 2 的 过程中释放的光的能量等于 1 89ev 介于 1 62 到 3 11 之间 所以是可见光 D 对 5 5 09 09 广东物理广东物理 2 2 科学家发现在月球上含有丰富的 3 2He 氦 3 它是一种高效 清 洁 安全的核聚变燃料其参与的一种核聚变反应的方程式为 3314 2212 2HeHeHHe 关于 3 2He聚变下列表述正确的是 A 聚变反应不会释放能量 B 聚变反应产生了新的原子核 C 聚变反应没有质量亏损 D 目前核电站都采用 3 2He聚变反应发电 解析解析 聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核 聚变过程会有质量亏损 要放 出大量的能量 但目前核电站都采用采用铀核的裂变反应 因此 B 正确 用心 爱心 专心13 6 6 09 09 安徽安徽 14 14 原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源 当氖等离子体被加 热到适当高温时 氖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 2411 1210 6 Hk243 15Hed HnMeV 由平衡条件可知 B A k 1 d 4 B k 2 d 2 C k 1 d 6 D k 2 d 3 解析解析 由质量数守恒和电荷数守恒 分别有10 dk4 62 dk 解得 k 2 d 2 正确选项为 B 8 8 09 09 重庆重庆 16 16 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 1 1H 12 6C 13 7N 1 Q 1 1H 15 7N 12 6 C X 2 Q 方程式中Q1 2 Q表示释放的能量 相关的原子核质量见下表 B A X 是 3 2He 21 QQ B X 是 4 2He 21 QQ C X 是 3 2He 21 QQ D X 是 4 2He 21 QQ 9 9 09 09 四川四川 18 18 氢原子能级的示意图如图所示 大量氢原子从 n 4 的能级向 n 2 的 能级跃迁时辐射出可见光 a 从 n 3 的能级向 n 2 的能级跃迁时辐射出可见光 b 则 用心 爱心 专心14 C A 氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 射线 B 氢原子从 n 4 的能级向 n 3 的能级跃迁时会辐射出紫外线 C 在水中传播时 a 光较 b 光的速度小 D 氢原子在 n 2 的能级时可吸收任意频率的光而发生电离 10 10 09 09 浙江浙江 15 15 氮原子核由两个质子与两个中子组成 这两个质子之间存在着 万有引力 库伦力和核力 则 3 种力从大到小的排列顺序是 D A 核力 万有引力 库伦力 B 万有引力 库伦力 核力 C 库伦力 核力 万有引力 D 核力 库伦力 万有引力 解析解析 核力是强力 它能将核子束缚在原子核内 万有引力最弱 研究核子间相互作用时 万有引力可以忽略 13 13 09 09 江苏卷物理江苏卷物理 12 C 12 C 在 衰变中常伴有一种称为 中微子 的粒子放出 中微 子的性质十分特别 因此在实验中很难探测 1953 年 莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽 用心 爱心 专心15 和探测器组成的实验系统 利用中微子与水中 1 1H 的核反应 间接地证实了中微子的存在 1 中微子与水中的 1 1H 发生核反应 产生中子 1 0n 和正电子 0 1e 即中微子 1 1H 1 0n 0 1e 可以判定 中微子的质量数和电荷数分别是 填写选项前的字母 A 0 和 0 B 0 和 1 C 1 和 0 D 1 和 1 2 上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇 与电子形成几乎静止的整体后 可以转 变为两个光子 即 0 1e 0 1e 2 已知正电子和电子的质量都为 9 1 10 31 反 应中产生的每个光子的能量约为 J 正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子 原 因是 3 试通过分析比较 具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小 15 15 09 09 海南物理海南物理 19 19 II 钚的放射性同位素 239 94 Pu静止时衰变为铀核激发态 235 92 U 和 粒子 而铀核激发态 235 92 U 立即衰变为铀核235 92 U 并放出能量为0 097MeV的 光子 用心 爱心 专心16 已知 239 94 Pu 235 92 U和 粒子的质量分别为239 0521u Pu m 235 0439u u m 和 4 0026um 2 1931 5MeV cu 1 写出衰变方程 2 已知衰变放出的光子的动量可忽略 球 粒子的动能 由 式得 Ua ay Em Em 由 式得 用心 爱心 专心17 2 U aPuU U m EmmmcE mm 代入题给数据得 5 034MeVE 2008 2008 高考高考 一 选择题一 选择题 1 2008 上海物理 3A 1991 年卢瑟福依据 粒子散射实验中 粒子发生了 选填 大 或 小 角度散射现象 提出了原子的核式结构模型 若用动能为 1 MeV 的 粒子轰击金箔 则其速度约为 m s 质子和中子的质量均为 1 67 1027 kg 1 MeV 1 106 eV 答案 答案 3A3A 大 大 6 9 106 9 106 6 4 4 2008 2008 全国全国 理综理综 20 20 中子和质子结合成氘核时 质量亏损为 相应的能量m 2 2MeV 是氘核的结合能 下列说法正确的是 2 mcE 用心 爱心 专心18 AD A 用能量小于 2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核不能分解为一个质子和一个中子 B 用能量等于 2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核可能分解为一个质子和一个中子 它们的动能之和为零 C 用能量大于 2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核可能分解为一个质子和一个中子 它们的动能之和为零 D 用能量大于 2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核可能分解为一个质子和一个中子 它们的动能之和不为零 8 8 2008 2008 广东物理广东物理 2 2 铝箔被 粒子轰击后发生了以下核反应 nXHeAl 1 0 4 2 27 13 下列 判断正确的是 BD A 是质子 B 是中子n 1 0 n 1 0 C X 是的同位素 D X 是的同位素Si 28 14 P 31 15 用心 爱心 专心19 9 9 2008 2008 天津理综天津理综 15 15 一个氡核衰变成钋核并放出一个粒子 其半衰期Rn 222 86 Po 218 84 为 3 8 天 1 g 氡经过 7 6 天衰变掉氡的质量 以及衰变成的过程放出的Rn 222 86 Po 218 84 粒子是 B A 0 25g 粒子 B 0 75g 粒子 C 0 25g 粒子 D 0 75g 粒子 10 10 2008 2008 重庆理综重庆理综 14 14 放射性同位素针 232 经 衰变会生成氧 其衰变方程为 ThRn x y 232 90 220 80 其中 D A x 1 y 3 B x 2 y 3 C x 3 y 1 D x 3 y 2 11 11 2008 2008 重庆理综重庆理综 17 17 下列与能量有关的说法正确的是 B A 卫星绕地球做圆周运动的半径越大 动能越大 B 从同种金属逸出的光电子的最大初动能随照射光波长的减小而增大 C 做平抛运动的物体在任意相等时间内动能的增量相同 D 在静电场中 电场线越密的地方正电荷的电势能一定越高 二 非选择题二 非选择题 16 16 2008 2008 山东理综山东理综 1 1 在氢原子光谱中 电子从较高能级跃迁到 n 2 能级发出的谱线属 于巴耳末线系 若一群氢原于自发跃迁时发出的谱线中只有 2 条属于巴耳末线系 则这 用心 爱心 专心20 群氢原子自发跃迁时最多可发出 条不同频率的谱线 答案 答案 6 6 17 17 2008 2008 江苏物理江苏物理 C C 选修模块选修模块3 3 5 5 1 下列实验中 深入地揭示了光的粒子性一面的有 2 场强为E 方向竖直向上的匀强电场中有两小球A B 它们的质量分别为m m 电量分别为q q A B 两球由静止释放 重力加速度为g 则小球A和 组成的系统动 量守恒应满足的关系式为 3 约里奥 居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔 化学奖 他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一P 30 15 iS 30 14 种粒子 这种粒子是 是的同位素 被广P 32 15 P 30 15 泛 用心 爱心 专心21 应 用于生物示踪技术 1mg随时间衰变的关系如图所示 请估算4 mgP 32 15 的经多少天的衰变后还剩0 25 mg P 32 15 答案 答案 1 AB 2 E q1 q2 m1 m2 g 3 正电子 t 56 天 54 58 天都算对 18 18 2008 2008 上海物理上海物理 3A 3A 1911 年卢瑟福依据 粒子散射实验中 粒子发生了 选填 大 或 小 角度散射现象 提出了原子的核式结构模型 若用 动能为 1 MeV 的 粒子轰击金箔 其速度约为 m s 质子和中子的质量 均为 1 67 10 27 kg 1 MeV 1 答案 大 6 9 106 解析 卢瑟福在