2025屆高考物理二輪復習：第14講原子物理-專項訓練1.[2024·學軍中學模擬]下列說法中正確的是()A.α粒子散射實驗證明原子內部的正電荷是均勻分布的B.氫原子的發射光譜是連續譜C.當入射光子與晶體中的電子碰撞后,這些光子散射后的波長變小D.鎘棒在反應堆中的作用是控制鏈式反應的速度2.[2024·桐鄉一中模擬]關于下列四幅圖的說法正確的是 ()A.圖甲中氫原子的電子云示意圖體現出盧瑟福能級理論中的電子運動軌道是概率問題B.根據圖乙中原子核的比結合能示意圖,由核反應方程92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n可知,C.圖丙中的鏈式反應就是太陽內部每時每刻發生的核反應D.根據圖丁中氡的衰變可知10000個氡核經過7.6天后還剩2500個3.[2024·溫州模擬]把一塊鈾礦石放在一只玻璃管內,過幾天在管內發現了氦氣,已知礦石中存在鈾核92238U,則在此過程中 (A.礦石必須達到一臨界質量才有氦氣產生B.放入礦石后至少需等待一個半衰期才有氦氣產生C.礦石中的鈾核發生α衰變生成氦原子D.涉及的反應方程為92238U→902344.(不定項)[2024·紹興模擬]如圖甲所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖像(直線與橫軸的交點的橫坐標為4.30,與縱軸的交點的縱坐標為0.5),如圖乙所示是氫原子的能級圖,下列說法正確的是 ()A.根據該圖像能求出普朗克常量B.該金屬的逸出功為1.82eVC.該金屬的極限頻率為5.50×1014HzD.用n=4能級的氫原子躍遷到n=2能級時所輻射的光照射該金屬能使該金屬發生光電效應5.(不定項)[2024·寧波模擬]如圖甲所示為氫原子的能級圖,用同一光電管研究氫原子發出的a、b、c三種單色光產生的光電效應,得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系如圖乙所示,則這三種光 ()A.光子動量pa<pb<pcB.照射該光電管時,c光使其逸出的光電子初動能最大C.通過同一裝置發生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距最大D.若是原子從能級n=3躍遷到較低能級時發出的光,波長關系就可以表示為λc=λa+λb6.[2024·江西九江模擬]普通的手機電池含有已經存在了大約137億年的一種化學元素——鋰,根據最新的大爆炸理論,在宇宙誕生很短時間內,24He和13H發生核聚變形成36Li,24He+13H→36Li+X,24He、13H、36Li和X的質量分別為m1、m2、m3、mA.X為11B.在鋰元素形成的過程中宇宙的溫度一定很高C.24He和13H聚合時兩者間距離的數量級為10-10D.該反應釋放的核能為m3+7.[2024·杭州模擬]某無毒放射性元素的半衰期為2天,為估算某水庫的庫容,取該元素的5mL水溶液,測得溶液每分鐘衰變3.2×107次.將水溶液倒入水庫,8天后可視為溶液已均勻分布,在水庫中取水樣1m3,測得水樣每分鐘衰變20次.則該水庫中水的體積約為()A.1×105m3 B.4×105m3C.1×108m3 D.2×1010m38.(不定項)[2024·嘉興模擬]如圖所示是氫原子的能級圖.已知可見光的波長范圍為4.0×10-7m~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s,關于大量氫原子的能級躍遷,下列說法正確的是()A.氫原子處在n=4能級,會輻射可見光B.氫原子從高能級向n=3能級躍遷時,輻射的光具有顯著的熱效應C.氫原子從n=4能級向n=2能級和n=1能級躍遷時輻射的兩種光,在同一介質中傳播時前者速度小于后者D.氫原子從n=4能級向低能級躍遷,輻射的光子的最大動量是5.44×10-27kg·m/s9.[2024·紹興模擬]原子核的平均結合能與質量數之間的關系圖像如圖所示.下列說法正確的是 ()A.3689Kr核比56144B.24He核的結合能約為14C.三個中子和三個質子結合成36LiD.在核反應92235U+01n→3689Kr+5610.[2024·溫州模擬]在勻強磁場中,靜止的钚的放射性同位素94239Pu衰變為鈾核92235U,并放出α粒子.已知94239Pu、92235U和α粒子的質量分別為mPu、mU和mα,衰變放出的光子的動量和能量均忽略不計,α粒子的運動方向與磁場相垂直,則A.α粒子的動能為(mPu-mU-mα)c2B.α粒子的動量為2C.92235U與α粒子在磁場中運動的半徑之比約為4∶D.92235U與α粒子在磁場中運動的周期之比約為1.3∶11.[2024·寧波模擬]2024年2月19日中國科學家成功合成兩種新的核素:鋨160(76160Os)和鎢156(74156W).鋨160發生α衰變發射出的高能粒子能使空氣電離,鎢156發生β+衰變(正電子

10e)生成鉭156(73A.不同溫度下,鋨160的半衰期不同B.能使空氣電離的高能粒子主要是γ射線C.鎢156發生β+衰變產生的新核與鎢156是一對同位素D.鋨160發生α衰變產生的鎢156的比結合能大于鋨160的比結合能12.(不定項)[2024·麗水模擬]核污水中的84210Po具有放射性,其發生衰變時的核反應方程為84210Po→82206Pb+X,該核反應過程中放出的能量為Q.設84210Po的結合能為E1,82206Pb的結合能為E2,X的結合能為E3,已知光在真空中的傳播速度為A.82206Pb的比結合能大于84210B.該核反應過程中放出的能量Q=206E2+4E3-210E1C.該核反應過程中的質量虧損可以表示為m=Qc2D.衰變過程中放出的光子是由新原子核從高能級向低能級躍遷產生的參考答案與詳細解析1.D[解析]α粒子散射實驗中絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉,可以推測使粒子受到斥力的核體積極小,所以帶正電的物質只占整個原子的很小空間,并不是均勻分布的,故A錯誤;氫原子發射的光子能量值是不連續的,只能是一些特殊頻率的譜線,故不是連續譜,故B錯誤;當入射光子與晶體中的電子碰撞后,這些光子的能量減小,波長變大,故C錯誤;鎘棒能夠吸收中子,在反應堆中的作用是控制鏈式反應的速度,故D正確.2.B[解析]圖甲中氫原子的電子云示意圖體現出玻爾能級理論中的電子運動軌道是概率問題,故A錯誤;結合能等于比結合能乘核子數,根據圖乙中原子核的比結合能示意圖,56114Ba核和

3689Kr核的比結合能均大于

92235U核,且中子的結合能為0,所以二者結合能之和一定大于

92235U核的結合能,故B正確;太陽內部每時每刻發生的是核聚變,而圖丙中的鏈式反應是核裂變,故C錯誤;半衰期是大量原子核衰變的統計規律,對少量原子核不適用,10000個氡核經過7.63.D[解析]鈾核自發地進行α衰變和β衰變,分別放射出氦核和電子,氦核和電子再形成氦原子,因為氦氣分子是單原子分子,所以大量的氦原子就形成了氦氣,涉及的反應方程式為92238U→90234Th+24.AD[解析]根據愛因斯坦光電效應方程Ekm=hν-W,知該圖線的斜率表示普朗克常量,得普朗克常量為h=0.5×1.6×10-19(5.5-4.3)×1014J·s≈6.67×10-34J·s,故A正確;根據愛因斯坦光電效應方程Ekm=hν-W=hν-hν0,可知Ekm-ν圖像的橫軸的截距大小等于截止頻率,由圖知該金屬的截止頻率為ν0=4.3×1014Hz,逸出功為W=hν0=6.67×10-34×4.3×1014J≈2.868×10-19J≈1.79eV,故B、C錯誤;n=4能級的氫原子躍遷到n=2能級時所輻射的光子能量為ΔE=E4-E2=2.55eV>W,故所輻射的光照射該金屬能使該金屬發生光電效應5.AC[解析]根據光電效應方程Ek=hν-W0和動能定理Uce=Ek,聯立可得Uce=hν-W,根據圖乙中遏止電壓的值可知νa<νb<νc,而光子動量和能量之間的關系為p=?νc,因此這三種光的光子動量pa<pb<pc,A正確;由圖乙可知,c光的遏止電壓最大,根據動能定理可知,c光使其逸出的光電子的最大初動能最大,但c光使其逸出的光電子的初動能不一定都最大,B錯誤;根據ν=cλ,可知λa>λb>λc,根據雙縫干涉相鄰亮(暗)紋間距公式Δx=Ldλ可知,通過同一裝置發生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距最大,C正確;這三種光若是原子從能級n=3躍遷到較低能級時發出的光,利用光電效應方程可知hcλc=hcλb+hcλa,6.B[解析]根據核反應方程遵循質量數守恒和電荷數守恒可知,X的質量數為1,電荷數為0,故X為中子

01n,故A錯誤;在鋰元素形成的過程中,發生核聚變反應,核聚變需要很高溫度才能進行,可知宇宙的溫度一定很高,故B正確;24He和13H聚合時兩者間距離的數量級為10-15m,故C錯誤;該反應釋放的核能為ΔE=m1+m7.A[解析]因1立方米的水經過8天,即4個半衰期后測得水樣每分鐘衰變20次,可知8天前1立方米的水每分鐘衰變次數為n=20124=320次,則水庫中水的體積V=3.2×107320m3=1×1058.AB[解析]可見光的波長范圍為4.0×10-7m~7.6×10-7m,根據hν=hcλ,可得可見光的光子能量范圍為1.6eV~3.1eV,氫原子從n=4能級向n=2能級躍遷,輻射的光子能量為3.4eV-0.85eV=2.55eV,屬于可見光,故A正確;氫原子從高能級向n=3能級躍遷時,輻射的光子能量小于1.51eV,屬于紅外線,具有顯著的熱效應,故B正確;氫原子從n=4能級向n=2能級和n=1能級躍遷時輻射的兩種光,前者頻率更低,在同一介質中傳播時前者速度大于后者,故C錯誤;氫原子從n=4能級向低能級躍遷,光子動量最大時能量最大,有E4-E1=hν=pc,得輻射的光子的最大動量p=E4-E1c=13.6?0.85×1.6×10-19J3×1089.A[解析]平均結合能越大的原子核越穩定,由圖像可知,3689Kr核比56144Ba核的平均結合能大,所以3689Kr核比56144Ba核更穩定,故A正確;由圖像可知,24He核的平均結合能為7MeV,根據平均結合能的定義可知,24He核的結合能為4×7eV=28eV,故B錯誤;核子結合成原子核時,發生質量虧損,釋放核能,故三個中子和三個質子結合成

36Li核時釋放能量,故C錯誤;重核裂變時,10.D[解析]

92235U與α粒子的動能之和等于衰變釋放的核能(mPu-mU-mα)c2,衰變前后動量守恒,則92235U與α粒子的動量大小相等,方向相反,由Ek=p22m可知,兩者的動能與質量成反比,所以α粒子的動能為Ekα=mUmU+mα·(mPu-mU-mα)c2,故A錯誤;α粒子的動量為p=2mαEkα=2mUmα(mPu-mU-mα)c2mα+mU,故B錯誤;92235U與α粒子的動量大小相等,電荷量之比為46∶1,根據qvB=mv2r得r=mvqB=11.D[解析]半衰期與溫度無關,故A錯誤;能使空氣電離的高能粒子主要是α射線,故B錯誤;由題意可知核反應方程為

74156W→73156Ta→+10e,由于鎢156發生β+衰變產生的新核與鎢156質子數不同,故二者不是同位素,故C錯誤;比