精选高考物理第一篇选择题拿满分必须夯实的14种热考题型专题02原子物理题型抢分卷练习.docx

精选高考物理第一篇选择题拿满分必须夯实的14种热考题型专题02原子物理题型抢分卷练习.docx

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精选高考物理第一篇选择题拿满分必须夯实的14种热考题型专题02原子物理题型抢分卷练习

【精选】2019年高考物理第一篇选择题拿满分必须夯实的14种热考题型专题02原子物理题型抢分卷练习

一、考法分析和解题技法

热门考法

◎考法1光电效应的实验规律

◎考法2光电效应方程及光电效应图象

◎考法3光的波粒二象性　物质波

◎考法4原子的核式结构

◎考法5玻尔理论

◎考法6原子核及核反应

◎考法7核力与核能

解题技法

þ技法1掌握光电效应的概念、条件、规律和解释；

þ技法2掌握3个关系：

（1）爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.

（2）光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压．

（3）光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.

þ技法3理解光的波粒二象性、物质波；

þ技法4掌握α粒子散射实验现象及分析和物理学史；

þ技法5理解玻尔理论和能级跃迁；

þ技法6掌握衰变、放射现象和核反应方程式；

þ技法7理解核能，学会核能的计算和综合应用。

2、真题再现

考例1（2016课标卷¢ñ，35

（1））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

【考法】光电效应的实验规律。

考例2（2017课标卷¢ó，19）在光电效应实验中，分别用频率为¦Ía、¦Íb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是（　　）

A．若¦Ía>¦Íb，则一定有Ua＜Ub

B．若¦Ía>¦Íb，则一定有Eka＞Ekb

C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb

D．若¦Ía>¦Íb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb

【答案】BC

【解析】光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，若¦Ía＞¦Íb，则Eka＞Ekb，Ua＞Ub，选项A错误，选项B正确；若Ua＜Ub，则Eka＜Ekb，选项C正确；由光电效应方程可得W0＝hν－Ek，则hνa－Eka＝hνb－Ekb，选项D错误．

【考法】光电效应方程及应用。

考例3（2015课标卷¢ò，35

（1））实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是（　　）

A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样

B．¦Â射线在云室中穿过会留下清晰的径迹

C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关

【答案】ACD

【解析】电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；¦Â射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明¦Â射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故E错误．

【考法】对光的波粒二象性的理解。

考例4（2016海南卷，17

（1））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¦Á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

【考法】¦Á粒子散射实验现象及分析

考例5（2016课标卷¢ò，35

（1））在下列描述核过程的方程中，属于¦Á衰变的是________，属于¦Â衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________.

A.C→N＋e

B.P→S＋e

C.U→Th＋He

D.N＋He→O＋H

E.U＋n→Xe＋Sr＋2n

F.H＋H→He＋n

【答案】C　AB　E　F

【解析】天然放射性元素自发地放出¦Á粒子（即氦核He）的衰变属于¦Á衰变；放出¦Â粒子的衰变属于¦Â衰变；重核分裂成几个中等质量原子核的现象为核裂变；轻原子核聚合成较重原子核的反应为核聚变．

【考法】衰变。

考例6（2017课标卷¢ñ，17）大科学工程¡°人造太阳¡±主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：

H＋H→He＋n.已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u,1u＝931MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为（　　）

A．3.7MeV　　　　　B．3.3MeV

C．2.7MeVD．0.93MeV

【答案】B

【解析】在核反应方程H＋H→He＋n中，

反应前物质的质量m1＝2×2.0136u＝4.0272u，

反应后物质的质量m2＝3.0150u＋1.0087u＝4.0237u，

质量亏损¦¤m＝m1－m2＝0.0035u.

则氘核聚变释放的核能为

E＝931×0.0035MeV≈3.3MeV，选项B正确．

【考法】核能的计算及综合应用。

3、试题预测

预测1如图所示为光电管的工作电路图，分别用波长为¦Ë0、¦Ë1、¦Ë2的单色光做实验，已知¦Ë1＞¦Ë0＞¦Ë2.当开关闭合后，用波长为¦Ë0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数，则下列说法正确的是（　　）

A．光电管阴极材料的逸出功与入射光无关

B．若用波长为¦Ë1的单色光进行实验，则电流表的示数一定为零

C．若仅增大电源的电动势，则电流表的示数一定增大

D．若仅将电源的正负极对调，则电流表的示数可能为零

【答案】AD

【考法】光电效应的实验规律。

预测2利用图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射频率¦Í之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为e＝1.6×10－19C，则（　　）

A．普朗克常量为

B．该金属的逸出功为eU1

C．电源的右端为正极

D．若电流表的示数为10μA，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012

【答案】B

【考法】光电效应的实验规律。

预测3对光的认识，下列说法错误的是（　　）

A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性

B．光的波动是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的

C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了

D．光的波动二象性应理解为：

在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显

【答案】C

【解析】根据波粒二象性可知个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性，光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的，光的波粒二象性可理解为：

在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显，但两者不矛盾，不能说光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了，C错误．

【考法】对光的波粒二象性的理解。

预测4在卢瑟福¦Á粒子散射实验中，有少数¦Á粒子发生了大角度偏转，其原因是（　　）

A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

B．正电荷在原子内是均匀分布的

C．原子中存在着带负电的电子

D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中

【答案】A

【考法】¦Á粒子散射实验现象及分析

预测5¡°北斗三号¡±全球组网卫星计划将在2017年7月左右进行首次发射．¡°北斗三号¡±采用星载氢原子钟，其精度将比¡°北斗二号¡±的星载铷原子钟提高一个数量级．如图所示为氢原子的能级图，以下判断正确的是（　　）

A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子

B．欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09eV的光子照射

C．当氢原子从n＝5的状态跃迁到n＝3的状态时，要吸收光子

D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射金属铂（逸出功为6.34eV）时不能发生光电效应

【答案】B

【解析】根据玻尔理论，处于n＝3能级的氢原子只可以吸收能量值等于某两个能级之差的光子，选项A错误；n＝1能级的能量与n＝3能级的能量之差¦¤E＝－1.51eV－（－13.6eV）＝12.09eV，用12.09eV的光子照射，根据玻尔理论，可以使处于基态的氢原子被激发，选项B正确；氢原子从高能级跃迁到低能级时辐射出光子，选项C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.40eV－（－13.6）eV＝10.2eV，大于金属铂的逸出功6.34eV，根据金属发生光电效应的条件（入射光光子的能量大于金属的逸出功），可以发生光电效应，选项D错误．

【考法】波尔理论。

预测6Th（钍）经过一系列¦Á和¦Â衰变，变成Pb（铅），下列说法错误的是（　　）

A．铅核比钍核少8个质子

B．铅核比钍核少16个中子

C．共经过4次¦Á衰变和6次¦Â衰变

D．共经过6次¦Á衰变和4次¦Â衰变

【答案】C

【解析】由于¦Â衰变不会引起质量数的减少，故可根据质量数的减少确定¦Á衰变的次数为x＝＝6.再结合电荷数的变化情况和衰变规律来判定¦Â衰变的次数y，应满足：

2x－y＝90－82＝8，所以y＝2x－8＝4.

【考法】衰变。

预测7现有两动能均为E0＝0.35MeV的H在一条直线上相向运动，两个H发生对撞后能发生核反应，得到He和新粒子；且在核反应过程中释放的能量完全转化为He和新粒子的动能．已知H的质量为2.0141u，He的质量为3.0160u，新粒子的质量为1.0087u，核反应时质量亏损1u释放的核能约为931MeV（如果涉及计算，结果保留整数）．则下列说法正确的是（　　）

A．核反应方程为H＋H→He＋H

B．核反应前后不满足能量守恒定律

C．新粒子的动能约为3MeV

D.He的动能约为4MeV

【答案】C

【考法】核能的计算及综合应用。

4、跟踪速练

1．（2018高三上学期高三初考）研究光电效应的电路如图所示．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UAK的关系图象中，正确的是（　　）

【答案】C

【解析】由于光的频率相同，所以对应的反向遏止电压相同，选项A、B错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，所以C正确，D错误．

2．（2018江西南昌模拟）如图所示为研究光电效应现象的装置，阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，当滑动触头P从a移到c的过程中，光电流始终为零，为了产生光电流，可采取的措施是（　　）

A．增大入射光的强度B．增大入射光的频率

C．将P从c向a移动D．将P从c向b移动

【答案】B

3．（2018高三第一学期月考）如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验（　　）

A．只能证明光具有波动性

B．只能证明光具有粒子性

C．只能证明光能够发生衍射

D．证明光具有波粒二象性

【答案】D

【解析】弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性．验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确．

4．（2018湖北重点中学高三上学期起点考试）下列说法正确的是（　　）

A．只要照射到金属表面上的光足够强，金属就一定会发出光电子

B.He＋N→O＋H是卢瑟福发现质子的核反应方程

C．放射性物质的半衰期不会随温度的升高而变短

D．一个处于n＝4能级的氢原子，最多可辐射出6种不同频率的光子

【答案】C

5.（2018陕西部分中学高三第一学期摸底）静止在匀强磁场中的U发生¦Á衰变，产生一个未知粒子x，它们在磁场中的运动径迹如图所示．下列说法正确的是（　　）

A．该核反应方程为U→x＋He

B．¦Á粒子和x粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同

C．轨迹1、2分别是¦Á粒子、x粒子的运动径迹

D．¦Á粒子、x粒子运动径迹半径之比为45∶1

【答案】ABD

【解析】根据核反应前后质量数和电荷数守恒可知核反应方程为U→x＋He，选项A正确；由于U核衰变后¦Á粒子和x粒子的动量等大反向，两粒子的电性相同，速度方向相反，由左手定则知两粒子转动方向相同，选项B正确；由r＝可知，轨迹1、2分别是x粒子、¦Á粒子的运动径迹，选项C错误；¦Á粒子与x粒子的动量等大，所在磁场相同，＝，运动径迹半径之比为45∶1，选项D正确．

6．（2018高三第一次调研）下列与¦Á粒子相关的说法中正确的是（　　）

A．天然放射现象中产生的¦Á射线速度与光速相当，贯穿能力很强

B.U（铀238）核放出一个¦Á粒子后就变为Th（钍234）

C．高速¦Á粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为He＋N→O＋n

D．丹麦物理学家玻尔进行了¦Á粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型

【答案】B

7．（2017海南卷，T7）三束单色光1、2和3的波长分别为¦Ë1、¦Ë2和¦Ë3（¦Ë1>¦Ë2>¦Ë3）．分别用这三束光照射同一种金属．已知用光束2照射时，恰能产生光电子，下列说法正确的是（　　）

A．用光束1照射时，不能产生光电子

B．用光束3照射时，不能产生光电子

C．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多

D．用光束2照射时，光越强，产生的光电子最大初动能越大

【答案】AC

【解析】依据波长与频率的关系：

¦Ë＝，因¦Ë1>¦Ë2>¦Ë3，那么¦Í1<¦Í2<¦Í3；由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而光束3照射时，一定能产生光电子，故A正确，B错误；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：

Ekm＝hν－W，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C正确，D错误．

8．（2017卷，T18）2017年年初，我国研制的¡°大连光源¡±——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（1nm＝10－9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，¡°大连光源¡±因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s）（　　）

A．10－21JB．10－18J

C．10－15JD．10－12J

【答案】B

【解析】一个处于极紫外波段的光子所具有的能量E＝hν＝h＝6.6×10－34¡ÁJ≈10－18J，选项B正确．

9.（2017·天津卷，T1）我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是（　　）

A.H＋H→He＋n

B.7N＋He→8O＋H

C.He＋Al→P＋n

D.92U＋n→56Ba＋Kr＋3n

【答案】A

10．（2017·江苏卷，T12C

（1））原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有　________.

A.He核的结合能约为14MeV

B.He核比Li核更稳定

C．两个H核结合成He核时释放能量

D.92U核中核子的平均结合能比Kr核中的大

【答案】BC

【解析】

A错：

He核有4个核子，由比结合能图线可知，He核的结合能约为28MeV.

B对：

比结合能越大，原子核越稳定．

C对：

两个H核结合成He核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量．

D错：

由比结合能图线知，92U核中核子平均结合能比Kr核中的小．

11．（2017课标卷¢ò，T15）一静止的铀核放出一个¦Á粒子衰变成钍核，衰变方程为U→Th＋He.下列说法正确的是（　　）

A．衰变后钍核的动能等于¦Á粒子的动能

B．衰变后钍核的动量大小等于¦Á粒子的动量大小

C．铀核的半衰期等于其放出一个¦Á粒子所经历的时间

D．衰变后¦Á粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

【答案】B

【解析】衰变过程遵守动量守恒定律，故选项A错，选项B对．根据半衰期的定义，可知选项C错．¦Á衰变释放核能，有质量亏损，故选项D错．

12．（2016课标卷¢ó，T35

（1））一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si.下列说法正确的是（　　）

A．核反应方程为p＋Al→Si*

B．核反应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105m/s，方向与质子初速度的方向一致

【答案】ABE

13．（2015福建卷，T30

（1））下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（　　）

A．¦Ã射线是高速运动的电子流

B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D.83Bi的半衰期是5天，100克83Bi经过10天后还剩下50克

【答案】B

【解析】¦Â射线是高速电子流，而¦Ã射线是一种电磁波，选项A错误．氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.10天为两个半衰期，剩余的83Bi为100×（）g＝100×（）2g＝25g，选项D错误．

14．（2015·课标卷¢ñ，T35

（1））在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率¦Í的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为　________，所用材料的逸出功可表示为________.

【答案】ek　－eb

【解析】光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏止电压eUc＝hν－W0，整理得Uc＝¦Í－，斜率即＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb.

15．（2015江苏卷，T12C

（1））波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（　　）

A．光电效应现象揭示了光的粒子性

B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性

C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释

D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等

【答案】AB

16．（2015·卷，T11）某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料（　　）

材料

钠

铜

铂

极限波长（nm）

541

268

196

A.仅钠能产生光电子

B．仅钠、铜能产生光电子

C．仅铜、铂能产生光电子

D．都能产生光电子

【答案】D

【解析】根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长有的小于100nm，即小于钠、铜、铂三种金属的极限波长，故都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误．

17．（2014·海南卷，T17

（1））在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是（　　）

A．遏止电压B．饱和光电流

C．光电子的最大初动能D．逸出功

【答案】ACD

18.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率¦Í的关系如图所示，其中¦Íc为极限频率．从图中可以确定的是（　　）

A．逸出功与¦Í有关B．Ek与入射光强度成正比

C．当¦Í＜¦Íc时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关

【答案】D

【解析】由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和W0＝hνc（W0为金属的逸出功）可得，Ek＝hν－hνc，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有¦Í¡Ý¦Íc时才会发生光电效应，C错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错．

19．如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图象，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是（　　）

A．Ek1>Ek2B．单色光1的频率比单色光2的频率高

C．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大D．单色光1和单色光2的频率之差为

【答案】D

【解析】由于Ek1＝e|Uc1|，Ek2＝e|Uc2|，所以Ek1

20．三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长¦ËA>¦ËB>¦ËC，则（　　）

A．用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象

B．用入射光A和B照射金属c，均可使金属c发生光电效应现象

C．用入射光C照射金属a和b，金属a、b均可发生光电效应现象

D．用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象

【答案】CD

21.某金属在光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能Ek与入射光频率¦Í的关系如图所示，则（　　）

A．普朗克常量为

B．入射光的频率为3¦Íc时，逸出的光电子的最大初动能为2E

C．频率大于2¦Íc的入射光照射该金属时才会发生光电效应

D．若光在真空中的速度为c，则波长大于的光照射该金属时才会发生光电效应

【答案】B

【解析】由光电效应方程Ek＝hν－W0，结合图象可知金属的逸出功W0＝E，极限频率为¦Íc，所以hνc－W0＝0，解得h＝，A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，则Ek¡ä＝h¡¤3¦Íc－W0＝2E，B正确；由题图可知频率不低于¦Íc的入射光照射该金属时会发生光电效应，即波长不大于的光照射该金属时才会发生光电效应，C、D错误．

22．如图甲所示为某实验小组成员研究某金属发生光电效应的遏止电压随照射光频率变化关系的实验装置，图乙为实验得到的遏止电压随照射光频率变化的关系图象，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，则下列说法正确的是（　　）

A．图甲中滑动变阻器的滑片移到最左端