专题15-波粒二象性、原子结构和原子核-2016年高考、联考分类汇编（解析版）

3/12一、选择题1．【2016·天津卷】物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（）A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B．查德威克用α粒子轰击获得反冲核，发现了中子C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型【答案】AC【考点定位】物理学史【名师点睛】此题是对近代物理学史的考查；都是课本上涉及的物理学家的名字及其伟大贡献，只要多看书、多积累即可很容易得分；对物理学史的考查历来都是考试的热点问题，必须要熟练掌握。2．【2016·上海卷】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在（）A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核【答案】D【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核。故选项D正确。【考点定位】原子核式结构模型【方法技巧】本题需要熟悉α粒子散射实验和原子核式结构模型。3．【2016·上海卷】放射性元素A经过2次α衰变和1次β

衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了（）A．1位B．2位C．3位D．4位【答案】C【考点定位】α衰变和β

衰变、衰变前后质量数和电荷数守恒【方法技巧】衰变前后质量数和电荷数守恒，根据发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β

衰变电荷数增加1可以计算出放射性元素电荷数的变化量。4．【2016·北京卷】处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（）A．1种 B．2种 C．3种 D．4种【答案】C【解析】因为是大量处于n=3能级的氢原子，所以根据可得辐射光的频率可能有3种，故C正确。【考点定位】考查了氢原子跃迁【方法技巧】解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，知道数学组合公式的应用，另外需要注意题中给的是“大量”氢原子还是一个氢原子。5．【2016·上海卷】研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则（）A．a为电源正极，到达A板的为α射线 B．a为电源正极，到达A板的为β射线C．a为电源负极，到达A板的为α射线 D．a为电源负极，到达A板的为β射线【答案】B【解析】从图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子的竖直位移小于到达B板的粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则根据公式，两个粒子初速度相同，两极板间电压u相同，放射源与两极板的距离也相同，而电子的小，所以电子的竖直位移小，故达到A极板的是β射线，A极板带正电，a为电源的正极，故选项B正确。【考点定位】带电粒子在匀强电场中的偏转、α射线和β射线的本质【方法技巧】通过类平抛运动计算粒子在竖直方向的位移关系式，根据公式分析该位移与比荷的关系，再结合图示进行比较判断。6．【2016·江苏卷】贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】A为β衰变方程，B为重核裂变，C轻核聚变，D原子核的人工转换，所以A正确．【考点定位】核反应方程【方法技巧】区分几种常见的核反应方程。7．【2016·海南卷】下列说法正确的是（）A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长【答案】ACD【解析】爱因斯坦提出了光子假说，建立了光电效应方程，故选项A正确；康普顿效应表明光不仅具【考点定位】光电效应、康普顿效应、波尔的原子理论、核式结构模型、德布罗意波【名师点睛】本题考查了光电效应、康普顿效应、波尔的原子理论、核式结构模型、德布罗意波等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材。8．【2016·全国新课标Ⅰ卷】现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是（）A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关【答案】ACE【考点定位】光电效应【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识。9．【2016·全国新课标Ⅲ卷】一静止的铝原子核俘获一速度为m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核，下列说法正确的是（）A．核反应方程为B．核反应方程过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为m/s，方向与质子初速度方向一致【答案】ABE【解析】根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程，A正确；过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误；由动量守恒可知，，解得，故数量级约为105m/s，故E正确。【考点定位】考查了动量守恒、能量守恒、核反应方程【方法技巧】由质量数、电荷数守恒可知核反应方程；由动量守恒可知硅原子核速度的数量级及速度方向，本大题包含了3-5原子物理的内容，难度不大，但从题目来看考查范围很广，要求能全面掌握。二、非选择题10．【2016·全国新课标Ⅱ卷】（5分）在下列描述的核过程的方程中，属于α衰变的是_______，属于β衰变的是_______，属于裂变的是_______，属于聚变的是_______。（填正确答案标号）A．QUOTEB．QUOTEC．QUOTED．E．F．【答案】CABEF【考点定位】核反应方程、核反应类型【名师点睛】此题考查核反应的基本类型；要知道核反应分为四种：衰变、重核裂变、轻核聚变和人工核转变；记住各种类型方程的特点即可解决此题。11．【2016·江苏卷】已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为．【答案】ν【解析】根据光子的动量公式，取入射的方向为正方向，则光子动量的变化量为．【考点定位】光的粒子性，光子的动量【方法技巧】光子的动量的公式以及动量的矢量性。12．【2016·江苏卷】几种金属的溢出功W0见下表：用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7m，普朗克常数h=6.63×10-34J·s．【答案】纳、钾、铷【解析】光子的能量E=，取λ=4.0×10–7m，则E≈5.0×10–19J，根据E>W0判断，纳、钾、铷能发生光电效应．【考点定位】光的效应【方法技巧】考查对光电效应的理解，还有就是计算能力。一、选择题1．【2016·苏北三市（徐州市、连云港市、宿迁市）最后一卷联考】下列说法正确的是（）A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B．天然放射性现象说明原子具有复杂的结构C．一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和D．已知钴60的半衰期为5.27年，则任一个钴60原子核都将在5.27年内发生衰变【答案】C考点：光电效应；天然放射性现象；半衰期；核能【名师点睛】此题考查了3-5中几个简单知识点；这些知识点都比较简单，只要多看课本，并加强记忆即可答题；这些题目相对得分都比较容易，必须要高度重视.2．【2016·淮安市5月最后一卷】下列说法中正确的是（）A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都在增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短C．放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件有关D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的【答案】AD【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A正确；康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据，知波长增大，故B错误；放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件无关，只和自身因数有关，C错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，D正确；考点：考查了黑体辐射，康普顿效应，β衰变【名师点睛】解决本题的关键知道黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．要熟悉教材，掌握基本概念和基本规律．3．【2016·淄博市、莱芜市5月二模（最后一卷）】以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（）A．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，改用波长较长的光照射该金属可能B．氡222的半衰期为3.8天，则质量为4g的氡222经过7.6天还剩下1g的氡222C．玻尔理论解释了氢原子发射出来的光子其谱线为什么是不连续的。D．重核裂变为几个中等质量的核，其平均核子质量会增加。【答案】BC考点：光电效应；半衰期；玻尔理论；核能【名师点睛】考查光电效应发生条件，知道波长与频率的关系，掌握半衰期的计算方法，及适用条件，注意玻尔理论的量子化观点，及释放能量，导致平均核子质量会减小。4．氢原子的能级如图所示，现有处于能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（）A．这些氢原子可能发出6种不同频率的光B．已知钾的逸出功为，则从能级跃迁到能级释放的光子可以从金属钾的表面打出光电子C．氢原子从能级跃迁到能级释放的光子能量最小D．氢原子由能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，电子动能增加E．处于能级的氢原子吸收了一个的光子后会被电离【答案】ADE【解析】大量的氢原子处于的激发态，可能发出光子频率的种数，故A正确；从能考点：氢原子的能级公式和跃迁【名师点睛】本题考查了波尔原子理论：从高轨道向低轨道跃迁时减少的能量以光子的形式辐射出去；所有的激发态都是不稳定的，都会继续向基态跃迁，故辐射光子的种类为，只有入射光子的能量大于金属的逸出功才会发生光电效应。5．【2016·威海市5月第二次模拟（最后一卷）】下列说法正确的是（）A．卢瑟福用粒子散射实验证明了原子核内存在质子B．某种元素的半衰期为一年，两年后该元素完全变成了另一种元素C．根据玻尔理论，氢原子放出一个光子，其核外电子的运动半径减小D．查德威克用实验证实了原子核内存在中子E．原子核内有9个中子【答案】CDE【解析】卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子的核式结构，故A错误；某种元素的半衰期为一年，两年后，两个半衰期，该元素有3/4的变成了另一种元素，选项B错误；玻尔理论，氢原子放出一个光子，核外电子的运动半径减小，故C正确；查德威克发现原子核内存在中子，故D正确；原子核内有9个中子，8个质子，选项E正确；故选CDE.考点：α粒子散射实验;半衰期；波尔理论；中子的发现【名师点睛】考查α粒子散射实验的作用，理解半衰期的概念，掌握玻尔理论的内容，注意中子的发现者；此题是基础题，只要多看书就不难得分.6．【2016·揭阳市5月二模（最后一卷）】下列关于核反应说法正确的是（）A．铀核裂变的核反应方程是B．目前世界上各国的核电站都是利用轻核聚变反应放出的能量C．压力和温度对放射性元素衰变的快慢都没有影响D．在光电效应现象中，从金属表面出来的光电子的最大初动能与入射光的频率有关E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大【答案】CDE考点：光电效应；玻尔理论；裂变；半衰期.【名师点睛】本题考查了重核裂变、半衰期、光电效应方程、能级等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基本规律，对于光电效应方程和能级跃迁是常考内容，要理解透彻.7．【2016·安徽师大附中最后一卷】已知氢原子的基态能量为E1，n=2、3能级所对应的能量分别为E2和E3，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，依据波尔理论，下列说法正确的是（）A．能产生3种不同频率的光子B．产生的光子的最大频率为C．当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时，对应的电子的轨道半径变小，能量也变小D．若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为E．若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为的电子撞击氢原子，二是用能量为的光子照射氢原子【答案】ACD【解析】大量处于能级n=3的氢原子向低能级跃迁能产生3中不同频率的光子，产生光子的最大频率为；电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收，ACD正确；考点：考查了氢原子跃迁【名师点睛】基态的氢原子吸收的能量必须等于两能级间的能级差时，才能被吸收，根据该关系，确定出吸收光子后跃迁的第几能级，根据数学组合公式求出激发后发射光子的种类．8．【2016·济南市5月模拟（最后一卷）】下列说法中正确的是（）A．粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小D．正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术，一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的E．的半衰期是5天，12g经过15天后还有1.5g未衰变【答案】ABE【解析】卢瑟福通过粒子散射实验建立了原子核式结构模型，A正确；光电效应和康普顿效应深入考点：考查了粒子散射实验、玻尔理论，波粒二象性，半衰期【名师点睛】考查α粒子散射实验的意义，掌握光电效应和康普顿效应的作用，理解辐射与吸收光子后，动能与电势能如何变化，注意衰变中半衰期的条件二、非选择题9．【2016·淮安市5月最后一卷】氢原子的能级图如图所示，现有一群处于能级上的氢原子，要使它们回到n=2能级过程中，可能辐射种不同频率的光子。辐射出的光子照射某种金属，该金属的逸出功是2.25eV，则产生的光电子最大初动能是eV。【答案】3，0.30考点：考查了氢原子跃迁，光电效应【名师点睛】解决本题的关键知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，然后根据可得电子最大动能10．【2016·郑州市5月质检（最后一卷）】核裂变和核聚变的过程中能够放出巨大核能。核裂变中经常使用的具有天然放射性，若经过7次α衰变和m次β衰变，变成，则m＝_________。核聚变中，最常见的反应就是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核。已知氘核的比结合能是1．09MeV；氚核的比结合能是2．78MeV；氦核的比结合能是7．03MeV。则氢核聚变的方程是_____________；一次氢核聚变释放出的能量是_________MeV。【答案】4（1分）（2分）17.6MeV（2分）【解析】一次α衰变电荷数减少2个质量数减少4个，一次β衰变质量数不变，电荷数增加1，根据电荷数和质量数守恒，有，，整理可得。氢核聚变方程