2021年高考物理真题和模拟题分类汇编专题14原子结构原子核和波粒二象性【含答案】

专题14原子结构、原子核和波粒二象性选择题1.(浙江卷)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是()

A.过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C.肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动答案AB解析：肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；故选AB。2.(浙江卷)已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为()A.B.C.D.答案C解析：根据德布罗意波长公式解得由题意可知，电子与油滴的动能相同，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有代入数据解得所以C正确；故选C。3.(浙江卷)据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地(如图)探测到迄今为止最高能量的射线，能量值为，即()

A.B.C.D.答案D解析：故选D。4.(全国乙卷)医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为()

A.B.C.D.答案C解析：由图可知从到恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为故选C。5.(全国甲卷)如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为()A.6B.8C.10D.14答案A解析：由图分析可知，核反应方程为设经过次衰变，次衰变。由电荷数与质量数守恒可得；解得，故放出6个电子故选A。6.(湖南卷)核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是()A.放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B.原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C.改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D.过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害答案D解析：过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D正确；故选D。7.(2021春·浙江卷)2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是()A.是计算机运算的一种程序B.表示运算速度的一个单位C.表示微观世界的不连续性观念D.类似于质子、中子的微观粒子C量子是不可分割的最小的单元，体现了物质的不连续性，即通常所说的“量子化”。故选A。8.(2021春·浙江卷)下列说法正确的是()A.光的波动性是光子之间相互作用的结果B.玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C.光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量D.α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大BA．在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，故A错误；B．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故B正确；C．光电效应揭示了光的粒子性，但是不能证明光子除了能量之外还具有动量，选项C错误；D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方时，会使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角会变小，选项D错误。故选B。9.(2021春·浙江卷)如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月，该装置实现了1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法正确的是(A.聚变又叫热核反应B.太阳就是一个巨大的热核反应堆C.高温能使原子核克服核力而聚变D.对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多ABDA．聚变又叫热核反应，选项A正确；B．太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项B正确；C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10-15m以内，核力才能起作用，那么热核反应时要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克服核力而聚变，但不是能使所有的原子核克服核力而聚变，选项C错误D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，选项D正确；故选ABD。10.(广东卷)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是()A.Y是氦核B.Y是质子C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变答案C解析：因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，选项C正确；故选C。11.(河北卷)银河系中存在大量的铝同位素，核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是()A.核的质量等于核的质量B.核的中子数大于核的中子数C.将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D.银河系中现有的铝同位素将在144万年后全部衰变为答案C解析：半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C正确；故选C。12.(浙江卷)对四个核反应方程(1)；(2)；(3)；(4)。下列说法正确的是()A.(1)(2)式核反应没有释放能量B.(1)(2)(3)式均原子核衰变方程C.(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D.利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一答案CD解析：(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。故选CD。13.(四川泸州三模)2020年12月4日，我国自主研制的核聚变关键装置——“中国环流器二号M”装置在成都建成并实现首次放电，标志着我国核聚变发展取得重大突破。设此装置利用热核反应进行的聚变方程为，如果一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10-13J。则该聚变过程中的质量亏损约为(已知光速为c=3.0×108m/s)()A.1.9×10-21kgB.9.3×10-21kgC.3.1×10-29kgD.6.2×10-30kgC根据质能方程该聚变过程中的质量亏损约为故ABD错误，C正确。故选C。14．(北京海淀一模)下列说法中正确的是A．汤姆孙发现电子，表明原子核是可分的B．卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子C．在核反应方程中，X表示的是质子D．质子与中子结合成氘核的过程中会释放能量D汤姆孙发现电子，表明原子是可再分的，选项A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，并不说明原子核内存在质子，选项B错误；在核反应方程中，根据荷电荷数、核子数守恒的规律可知，X表示中子，选项C错误；原子与中止结合成氘核的过程中会释放能量，存在质量亏损，选项D正确。15.(河北唐山一模)氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是()A.电子绕核旋转的轨道半径增大B.电子的动能会增大C.氢原子的电势能减小D.氢原子的能级减小A氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转的轨道半径增大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大。故选A。16.(云南曲靖一模)下列说法正确的是()A.光电效应表明光具有能量，具有波粒二象性B.根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子电势能增大，核外电子的运动速度减小C.一束光照射到某金属上没能产生光电效应，是因为该束光的波长太短D.原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量DA．光电效应表明光具有粒子性，故A错误；B．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子从高轨道跃迁到低轨道，氢原子的电势能增减小，核外电子的运动速度增大，故B错误；C．氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据：得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功，则氢原子电势能减小。故C错误；D．原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，因为核子结合成原子核时要释放能量，由质能方程知质量减小，故D正确。故选D。17.(上海普陀一模)在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是()A.饱和光电流B.遏止电压C.光电子的最大初动能D.逸出功AA.饱和光电流和光的强度有关，这个实验可以通过控制光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；CD.不同的金属其逸出功是不同的，根据光电效应方程：用同种频率的单色光，光子能量相同，光电子的最大初动能Ek不同，CD错误；B.根据遏止电压和最大初动能关系：可知光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误。故选A。18.(上海普陀一模)下列核反应方程正确的是()A.轻核聚变反应方程中，x表示电子B.铀核裂变的一种核反应方程C.核反应方程为轻核聚变D.放射性元素发生的α衰变方程为DA.据质量数和电荷数守恒可得，轻核聚变反应方程为即x表示中子，故A项错误；B.铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中铀核裂变的一种核反应方程为故B项错误；C.核反应方程为人工转变，故C项错误；D.据质量数和电荷数守恒可得，放射性元素发生的α衰变方程为故D项正确。19．(江苏常州一模)下列说法错误的是()A．α射线能消除纺织过程产生的静电B．γ射线可用于探测高铁轨道是否有裂缝C．若质子、电子具有相同动能，则它们的物质波波长相等D．普朗克认为黑体辐射的能量是不连续的γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强；根据德布罗意波长公式，结合质子和电子的动量大小比较波长的大小；普朗克认为带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，是量子化的。解：A、α射线有电离作用，可消除纺织过程产生的静电危害，故A正确；B、γ射线具有非常强的穿透能力，可用于探测高铁轨道是否有裂缝，故B正确；C、根据德布罗意波长公式λ＝＝，可知质子、电子具有相同动能，由于质量不等，则物质波波长不等，故C错误；D、普朗克认为振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，即能量是量子化的，黑体辐射的能量是不连续的，故D正确。本题选择错误的，故选：C。【点评】本题考查了天然放射现象的射线的性质、物质波、量子理论等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，即能轻松解决。20．(江苏常州一模)关于核反应方程U→Th+X，下列说法正确的是()A．此核反应一定会释放能量B．通过降低温度的方法，一定能缩短U的半衰期C．此核反应方程中的X代表的粒子为氢原子核D．铀核的比结合能大于钍核的比结合能衰变的过程释放能量；放射性元素的半衰期与外界条件以及化合状态无关；核反应方程要求质量数和电荷数守恒，判断生成产物，确定反应类型。解：AC、根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为4，电荷数为2，X是α粒子即氦原子核，此反应是α衰变，衰变的过程中释放能量，故A正确，C错误；B、放射性元素的半衰期是由原子核本身性质决定的，与外界的温度等条件无关，故B错误；D、由于衰变的过程中释放能量，可知铀核的比结合能小于钍核的比结合能，故D错误。故选：A。【点评】对于原子物理中核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，基本知识要熟练掌握和应用。21.(广西柳州一模)2020年I月10日，工程院院士黄旭华获得国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献，下列说法正确的是()A.核潜艇的核反应也叫热核反应B.原子弹中铀或钚的质量可小于临界质量C.核潜艇的核反应堆是利用隔棒控制核反应速度D.核聚变和核裂变都能放出核能，故一切核反应都应放出核能CA．核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，不属于热核反应，故A错误；B．发生链式反应的条件是裂变物质的体积必须大于或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临界质量，故原子弹铀或钚元素的质量必须大于或等于临界质量，故B错误；C．核潜艇是利用重核裂变释放的核能来发电的，故核潜艇的核反应堆是利用隔棒控制核反应速度，故C正确；D．重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，均向外界释放核能，但并不是一切核反应都能释放核能，故D错误。故选C。22．(北京东城一模)如图所示放电管两端加上高压，管内的稀薄气体会发光，从其中的氢气放电管观察氢原子的光谱，发现它只有一些分立的不连续的亮线，下列说法正确的是A．亮线分立是因为氢原子有时发光，有时不发光B．有几条谱线，就对应着氢原子有几个能级C．核式结构决定了氢原子有这种分立的光谱D．光谱不连续对应着氢原子辐射光子能量的不连续D亮线分立是因为氢原子由高能级向低能级跃迁时，辐射一定频率的光形成的，选项A错误；谱线的条数并不是能级的个数，因为当氢原子由n=4向低能级跃迁时会有六条谱线，所以选项B错误；核式结构并不决定氢原子有这种分立的光谱，而是玻尔理论提出的电子绕原子核的不同轨道形成的能级，电子由高能级向低能级跃迁时会把多余的能量释放出来，而形成这种分立的光谱，选项C错误；光谱不连续对应着氢原子辐射光子能量的不连续，选项D正确。23．(北京东城一模)原子核的天然放射现象称为衰变，一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为。下列说法正确的是A．衰变后钍核的动能等于粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C．衰变过程的能量变化不满足爱因斯坦质能方程D．衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量B由于原来的铀核是静止的，总动量为0，故它衰变后的钍核的动量等于粒子的动量大小，但是二者的质量不相等，故它们的动能不相等，选项A错误，B正确；衰变过程的能量变化仍然满足爱因斯坦质能方程，选项C错误；由于衰变存在质量亏损，故衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误。/r/