期末专题复习：原子物理 专项训练-2024-2025学年高二物理下学期人教版（2019）

期末复习——原子物理篇（教师版） 核心考点 考点一：物理学史 物理学家 理论及实验 意义 汤姆生(英) 研究阴极射线发现电子，提出 了“枣糕模型” 发现了原子可分，具有复杂内部结 构.但对原子模型的构想缺乏依据 卢瑟福(英) 通过a粒子散射实验，提出了原 子的核式结构模型 提出了原子核和核外电子的概念， 为后续的原子物理的研究提供了相 对“科学”的物理模型 α粒子轰击氮核 发现了质子并预言了中子的存在 查德威克(英) α粒子轰击铍核 发现并证实了中子的存在 玻尔(丹) 提出了氢原子能级理论 对氢原子线状光谱给出了合理解 释.并在一定程度上解决了卢瑟福 核式结构的稳定性问题 贝克勒尔(法) 发现天然放射现象 发现了原子核具有复杂结构 玛丽居里夫妇 (法) 发现了钋和镭 发现了放射性更强的新元素，使放 射性的应用有了更大的可能 约里奥居里夫妇 (法) α粒子轰击铝箔 发现了正电子和人工放射性同位素 哈恩(德) 中子轰击铀核 发现了核裂变 考点二：波尔理论和能级跃迁 1.氢原子能级跃迁 ①从低能级(n)高能级(m)：动能减少，势能增加，原子能量增加，吸收能量，hν＝Em－En. ②从高能级(m)低能级(n)：动能增加，势能减少，原子能量减少，放出能量，hν＝Em－En. 2.受激跃迁有两种方式： ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差，hν＝Em－En。 [注意]　对于大于电离能的光子可被吸收，可将原子电离。 ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥Em－En。 3．电离：指原子从基态(n＝1)或某一激发态(n≥2)跃迁到n＝∞状态的现象。 (1)电离态：n＝∞，E＝0。 考点三；原子核的衰变和半衰期 1、三种射线 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 电荷量 2e -e 0 质量 4mp, mp=1.67×10-27 kg 静止质量为零 速度 0.1c 0.99c c 在电场、 磁场中 偏转 与α射线偏转方向相反 不偏转 贯穿本领 最弱,用纸能挡住 较强,能穿透几毫米的铝板 最强,能穿透几厘米的铅板 对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱 2、两种衰变 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 He e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 H+He e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 考点四：核反应与核能 1、 四种核反应类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 ThHe β衰变 自发 ThPae 人工转变 人工控制 HeH(卢瑟福发现质子) HeBen(查德威克发现中子) AlHen (约里奥-居里夫妇发现放射性同位素) Sie 重核 裂变 比较容易进 行人工控制 BaKr+n XeSr+1n 轻核聚变 很难控制 Hen 2、核能的计算方法 (1)根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。 (2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV/u计算。因1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。 (3)根据核子比结合能来计算核能 原子核的结合能=核子比结合能×核子数。 实战演练 一、单选题 1．下列说法中正确的是（　　） A．电工穿用铜丝编织的高压作业服是因为该衣服不容易被扯破 B．电磁波传播时需要介质，不可以在真空中传播 C．电磁波波长越长，其能量子的能量越大 D．能量耗散现象表明：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了 【答案】D 【知识点】能源与环境、静电的利用和防止、电磁场理论与电磁波的发现、光子能量的公式 【详解】A．当电工直接处于高压电场中时，很容易因静电感应而被电到，但若穿着用铜丝编织的作业服，当达到静电平衡时，作业服的屏蔽作用使作业服内电场强度保持为零，对电工起保护作用，故A错误； B．电磁波传播时不需要介质，可以在真空中传播，故B错误； C．电磁波波长越长，其频率越小，由公式可知，能量子的能量越小，故C错误； D．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，故D正确。 故选D。 2．下列说法中正确的是（    ） A．能量子假说最早是由爱因斯坦提出来的 B．原子从低能级向高能级跃迁时发射光子 C．电磁波的频率越大，其能量子越大 D．电磁波是纵波 【答案】C 【知识点】电磁场理论与电磁波的发现、理解量子化与能量子、基态、激发态、跃迁、电离 【详解】A．能量子假说最早是由普朗克提出来的，故A错误； B．原子从高能级向低能级跃迁时发射光子，故B错误； 根据 C．可知电磁波的频率越大，其能量子越大，故C正确； D．电磁波是横波，故D错误。 故选C。 3．2022年诺贝尔物理学奖授予了在量子纠缠理论做出贡献的三位科学家。下列关于量子力学发展史说法正确的是（　　） A．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念，提出“光由光子构成” B．丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说，该理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念 C．爱因斯坦的光电效应理论揭示了光的粒子性 D．卢瑟福的原子核式结构模型说明核外电子的轨道是量子化的 【答案】C 【知识点】理解量子化与能量子、爱因斯坦光子说的内容及其对光电效应的解释、玻尔原子理论的基本假设 【详解】A．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了量子化理论，爱因斯坦第一次提出光子的概念，提出“光由光子构成”，故A错误； B．丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说，该理论的成功之处是它融入了量子化的概念，故B错误； C．爱因斯坦的光电效应理论成功解释了光电效应现象，揭示了光的粒子性，故C正确； D．波尔的原子结构模型说明核外电子的轨道是量子化的，故D错误。 故选C。 4．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．玻尔将量子观念引入原子领域，解释了氢原子光谱的分立特征 B．卢瑟福通过粒子散射实验，发现原子核是由质子和中子组成 C．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子具有核式结构 D．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 【答案】A 【知识点】电磁场理论与电磁波的发现、枣糕模型、卢瑟福原子核式结构模型、玻尔原子理论的基本假设 【详解】A．玻尔将量子观念引入原子领域，解释了氢原子光谱的分立特征，故A正确； B．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故B错误； C．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子可以再分，提出了原子的枣糕结构模型，故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D错误。 故选A。 5．当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹中不可能存在的是（    ）    A．C轨迹D轨迹 B．D轨迹B轨迹 C．A轨迹D轨迹 D．B轨迹C轨迹 【答案】D 【知识点】α粒子散射实验的装置、现象和结果分析 【详解】α粒子受原子核的斥力作用，则轨迹不可能为B和C，可能为A和D。 故选D。 6．在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。对下列实验描述正确的是（　　） A．卢瑟福通过A图所示的实验，发现了质子和中子 B．汤姆孙通过B图所示的气体放电管，提出了原子的核式结构模型 C．C图所示的实验中，验电器因为带上负电指针张开 D．D图的理论可以很好的解释氢原子光谱的规律 【答案】D 【知识点】光电效应现象及其解释、发现阴极射线——电子的实验装置、α粒子散射实验的装置、现象和结果分析、基态、激发态、跃迁、电离 【详解】A．卢瑟福通过A图所示的实验确立了原子的核式结构理论，并没有发现质子和中子，选项A错误； B．汤姆孙通过B图所示的气体放电管发现了电子，选项B错误； C．C图所示的实验中，从锌板中逸出光电子，则锌板带上正电，验电器因为带上正电指针张开，选项C错误； D．氢原子的能级图可以很好的解释氢原子光谱的规律，是高激发态跃迁到产生了巴尔末系可见光，故D正确。 故选D。 7．用a、b两束单色光照射同一单缝做衍射实验，观察衍射图样发现：a光的中央亮纹比b光的中央亮纹窄，下列说法正确的是（　　） A．a、b两束单色光以相同的入射角从空气射入水中，b光的折射角小 B．a、b两束单色光在水下同一深度处，b光照亮水面的面积较大 C．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大 D．用a光照射某金属，不能发生光电效应，用b光照射有可能发生光电效应 【答案】B 【知识点】光电效应现象及其解释、干涉条纹间距与波长的关系、发生全反射的条件、临界角、光的折射定律、折射率 【详解】A．a光的中央亮纹比b光的中央亮纹窄，可知b光的波长大，频率小，所以折射率小，所以当a、b两束单色光以相同的入射角从空气射入水中时，b光的光线偏折小，则折射角大，故A错误； B．a、b两束单色光在水下同一深度处，因为b光的折射率小，根据公式 可知b光的临界角大，所以b光照亮水面的面积较大，故B正确； C．用同一装置进行双缝干涉实验，根据公式 可知b光的波长大，b光的条纹间距较大，故C错误； D．用a光照射某金属，不能发生光电效应，因为b光的波长大，频率小，所以b光照射也不发生光电效应，故D错误。 故选B。 8．下面列举的事例中正确的是（　　） A．居里夫妇用粒子轰出铝箔时发现了正电子 B．卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原子的发光现象 C．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实 D．玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光现象 【答案】C 【知识点】电磁场理论与电磁波的发现、玻尔原子理论的基本假设、人工放射性同位素 【详解】A．居里夫妇用α粒子轰击铝箔，发现了放射性磷P和中子，故A错误； B．玻尔的原子模型成功地解释了氢原子的发光现象，故B错误； C．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实，选项C正确； D．玻尔建立了量子理论，只成功地解释了氢原子的发光现象，故D错误。 故选C。 9．1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。下列有关光电效应的图与图像，说法正确的是（　　）    A．图1中，把紫外线灯换成红外线灯，验电器指针也会发生偏转 B．图2中，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 C．图3中，图像的斜率为普朗克常量h D．图4中，由图像可知该金属的逸出功为E或 【答案】D 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素、用不同色光照射光电管能否发生光电效应、光电效应方程的函数图象 【详解】A．红外线的频率比紫外线的频率小，因此能量低，光电效应要求入射光的频率大于等于截止频率，换成红外线灯，不一定能让金属表面发声光电效应，验电器指针不一定发生偏转，A错误； B．遏止电压只与频率有关，与光照强度无关，饱和电流大小与光照强度有关，B错误； C．根据公式 可知 因此斜率为，C错误； D．根据公式 可知，该金属的逸出功大小为纵坐标交点E或，D正确 。 故选D。 10．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的图线，、表示遏止电压。下列说法中正确的是（　　） A．甲、乙、丙三束光的光子动量 B．若甲光能使处于基态的氢原子电离，则丙光也一定能 C．分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄 D．甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能大 【答案】B 【知识点】基态、激发态、跃迁、电离、光子的动量及其公式、遏止电压的本质及其决定因素、干涉条纹间距与波长的关系 【详解】A．根据光电效应方程 根据动能定理 联立可得 利用图像遏止电压的值可知 而光子动量 因此光子动量之间的关系为 故A错误； B．由于 可知甲光的光子能量小于丙光的光子能量，若甲光能使处于基态的氢原子电离，则丙光也一定能，故B正确； C．光的双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的宽度为 由于甲光的频率小于丙光的频率，则甲光的波长大于丙光的波长；分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距宽，故C错误； D．根据动能定理可得 由图可知，甲光对应的遏止电压小于丙光对应的遏止电压，则甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小，故D错误。 故选B。 11．紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到阴极K时，电压表才有示数且启动报警装置。已知太阳光中紫外线频率主要在7.5×1014Hz~9.5×1014Hz，而明火中紫外线频率主要在1.1×1015Hz~1.5×1015Hz。下列说法正确的是（　　） A．为避免太阳光中紫外线干扰，K极材料的截止频率应大于1.5×1015Hz B．明火中紫外线的强度越大，电压表的示数越大 C．电源左边为正极有利于提高报警装置的灵敏度 D．只有明火照射到K极的时间足够长，电压表才会有示数 【答案】B 【知识点】光电效应的极限频率、影响光电流大小的因素 【详解】A．太阳光中的紫外线频率主要在7.5×1014Hz~9.5×1014Hz，为避免太阳光中的紫外线干扰，K极材料的截止频率应大于9.5×1014Hz，故A错误； B．明火中紫外线的强度越大，产生的光电流越大，由欧姆定律 可知电压表的示数越大，故B正确； C．电源左边接正极时，光电管上被施加反向电压，发生光电效应时到达阳极的光电子数减少，因此会降低报警装置的灵敏度，故C错误； D．电压表有没有示数与明火的照射时间无关，与明火中紫外线的频率有关，故D错误。 故选B。 12．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．查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了质子 B．德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性 C．居里夫妇发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．汤姆孙通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 【答案】B 【知识点】天然放射现象的发现过程、卢瑟福原子核式结构模型、实物粒子的波动性 【详解】A．查德威克用α粒子轰击铍核，产生中子和碳12原子核， A错误； B．德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，B正确； 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，C错误； D．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，D错误。 故选B。 13．在近代物理学发展的进程中，实验和理论相互推动，促进了人类对世界认识的不断深入。对下列图示的实验描述正确的是（　　） A．卢瑟福通过甲图所示的实验，发现了质子 B．康普顿在乙图所示的实验中，证明了光具有波动性 C．贝克勒尔研究丙图中的放射线，提出了原子的核式结构模型 D．戴维森和汤姆孙利用电子束穿过铝箔得到的丁图图样，证实电子具有波动性 【答案】D 【知识点】康普顿效应的现象及其解释、光的波粒二象性、卢瑟福原子核式结构模型、天然放射现象的发现过程 【详解】A．卢瑟福通过甲图所示的实验，发现了原子的核式结构模型，故A错误； B．康普顿在乙图所示的实验中，证明了光具有粒子性，故B错误； C．贝克勒尔通过研究天然放射现象，说明原子核具有复杂结构，故C错误； D．戴维森和汤姆孙利用电子束穿过铝箔得到的丁图图样，证实电子具有波动性，故D正确。 故选D。 14．2021年4月13日，日本政府的内阁会议上，计划将福岛第一核电站的125万吨污水排入大海。核污染水经二次处理后，仍含难以清除的氚和铯、锶等60多种高污染核素。绿色和平组织核专家指出，核废水在数千年内都存在危险，并可能造成基因损害。已知氚核发生β衰变时的半衰期为12.5年，则下列说法正确的是（　　） A．通过加压或者是降温的方法，可以改变氚的半衰期 B．10个氚核经过12.5年之后一定还剩下5个 C．氚核衰变放出的β射线是高速电子流，来源于核外电子 D．经过87.5年，氚的含量少于原来的百分之一 【答案】D 【知识点】半衰期的概念、β衰变的特点、本质及其方程的写法 【详解】A．外部条件不可以改变氚的半衰期，选项A错误； B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核衰变不适用，选项B错误； C．氚核衰变放出的β射线是高速电子流，来源于核内中子转化为质子时放出的电子，选项C错误； D．经过87.5年 即氚的含量少于原来的百分之一，选项D正确。 故选D。 15．如图所示为研究放射性元素射线性质的实验装置，两块平行放置的金属板A、B分别与电源的正负两极连接。放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，分裂成三束，分别为、、三种射线。对于三种射线，下列说法正确的是（　　）    A．到达A板的射线为射线，电离能力最强 B．到达B板的射线为射线，穿透能力最强 C．到达A板的射线为射线，是原子核内的中子转化为质子时放出的 D．到达B板的射线为射线，可以用于治疗肿瘤 【答案】C 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、α和β、γ三种射线的性质 【详解】AB．根据题意可知，A板带正电，B板带负电，带正电的粒子将向B板偏转，带负电的粒子将向A板偏转，射线为氦核流，带正电，将向B板偏转，且射线电离能力最强，穿透能力最弱，故AB错误； C．射线为电子流，带负电，将向A板偏转，且射线是原子核内的中子转化为质子时放出的，其转变方程为 故C正确； D．射线为光子流，不带电，在电场中不会发生偏转，但可以用于治疗肿瘤，故D错误。 故选C。 16．下图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里．以下判断可能正确的是 A．a、b为粒子的经迹 B．a、b为粒子的经迹 C．c、d为粒子的经迹 D．c、d为粒子的经迹 【答案】D 【知识点】气泡室 【详解】射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误．粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确．故选D． 【考点定位】三种放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动． 17．宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（　　） A．发生衰变的产物是 B．衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子 C．近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化 D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年 【答案】D 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、半衰期的概念、半衰期相关的计算 【详解】A．根据 即发生衰变的产物是，选项A错误； B．衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误； C．半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C错误； D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5730×2年=11460年，选项D正确。 故选D。 18．2024年4月19日起，日本开始排放第五批福岛核污染水，预计排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，该核素可在生物体内富集，导致内照射，从而损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为，半衰期约为12年，下列说法正确的是（    ） A．1000个氚核12年后一定还剩下500个 B．氚核发生的是衰变 C．衰变产物来自氚的核外电子 D．虽然海水将污染水进行了稀释，但氚的半衰期不变 【答案】D 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、半衰期的概念 【详解】A．半衰期只适用大量原子的衰变，不适用少量原子核的衰变，所以1000个氚核12年后不一定还剩下500个，故A错误； B．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，为电子，则氚核发生的是衰变，故B错误； C．衰变产物（）来自原子核内中子转化为质子，故C错误； D．半衰期只由电子核自身决定，所以海水将污染水进行了稀释，但氚的半衰期不变，故D正确。 故选D。 19．关于原子核能，下列说法正确的是（　　） A．使原子核分解为核子时放出的能量 B．核子结合成原子核时需要供给的能量 C．核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解成核子时放出的能量 D．核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量 【答案】D 【知识点】分析原子核的结合能与比结合能 【详解】在核反应中能量的吸收和放出，跟核力的作用有关，当核子结合成原子核时，核力要对核子做正功，核子总能量增加。放出能量，把原子核分解为核子时，核力要做负功，需从外界吸收能量。核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量。 故选D。 20．在医学上，可用放射性同位素锶制成表面敷贴器，贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶会发生衰变，其衰变产物中有钇的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（　　） A．该衰变过程质量守恒 B．的比结合能比衰变产物钇的同位素的比结合能大 C．衰变所释放的电子是由原子核内的中子转变为质子时所产生的 D．4个原子核经过57.6年后一定还剩余1个原子核 【答案】C 【知识点】计算核反应中的质量亏损 【详解】A．衰变过程释放核能，根据质能方程可知，该衰变过程存在质量亏损，即衰变过程质量减小了，故A错误； B．衰变过程释放核能，表明生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，即的比结合能比衰变产物中钇的同位素的比结合能小，故B错误； C．β衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子与一个电子，电子从原子核内射出的过程，可知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，故C正确； D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对大量原子核适用。故D错误。 故选C。 21．中国实验快堆是第四代核能系统的优选堆型，采用钚（）做燃料，在堆心燃料钚的外围再生区里放置不易发生裂变的铀（），钚239裂变释放出的快中子被再生区内的铀238吸收，转变为铀239，铀239极不稳定，经过衰变，进一步转变为易裂变的钚239，从而实现核燃料的“增殖”。下列说法正确的是（　　） A．铀239转变为钚239，需要经过1次α衰变 B．钚239发生裂变过程中，亏损的质量转化为核能释放出去 C．铀239发生衰变的实质是高速氦核流从原子核中飞出 D．钚（）裂变生成两个中等质量的核，钚核的比结合能小于生成的两个核的比结合能 【答案】D 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、分析原子核的结合能与比结合能、计算核反应中的质量亏损 【详解】A．根据质量数与电荷数守恒有 可知，铀239转变为钚239，需要经过2次β衰变，故A错误； B．钚239发生裂变过程中，释放出能量，存在质量亏损，但是不能认为亏损的质量转化为核能释放出去，只能认为亏损的质量以能量的形式被辐射出去，故B错误； C．根据质量数与电荷数守恒有 发生的是β衰变，本质是核内一个中子转变成一个质子与一个电子，电子从原子核内飞出，因此铀239发生衰变的实质是高速电子流从原子核中飞出，故C错误； D．钚（）裂变生成两个中等质量的核，同时释放出能量，表明生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，即钚核的比结合能小于生成的两个核的比结合能，故D正确。 故选D。 22．居室装修中经常用到的花岗岩、大理石，都不同程度地含有放射性元素，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一，有关放射性元素的说法正确的是（　　） A．氧的半衰期为3.8天，若取4个氧核，经过7.6天就只剩下一个氧原子核 B．衰变为Rn要经过4次衰变，2次β衰变 C．β衰变所释放的电子是原子核外电子电离产生的 D．目前已建成的核电站的能量主要来自于核聚变 【答案】B 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、计算发生α衰变和β衰变的次数、半衰期的概念、核裂变的应用 【详解】A．半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，对于单个原子核不适用，故A错误； B．衰变为Rn，设经过m次衰变，n次β衰变，根据质量数守恒和核电荷数守恒有 ， 解得 ， 所以要经过4次衰变，2次β衰变，故B正确； C．β衰变所释放的电子是由原子核内的中子转化的，故C错误； D．目前已建成的核电站的能量主要来自于核裂变，故D错误。 故选B。 23．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，下列说法正确的是（　　）    A．核的结合能约为14MeV B．核比核更稳定 C．两个核结合成核时吸收能量 D．在核反应中，要吸收热量 【答案】B 【知识点】元素的比结合能曲线、铀核的典型裂变方程、典型的核聚变方程 【详解】A．分析图像可知，核的平均结合能为7MeV，根据平均结合能的定义可知，核的结合能为 故A错误； B．平均结合能越大的原子核越稳定，分析图像可知, 核比核的平均结合能大，所以核比核更稳定，故B正确； C．核子结合成原子核时，质量亏损，释放核能，故两个核结合成核时吸收能量放出能量，故C错误； D．重核裂变时，质量亏损，根据公式 在核反应中，要释放能量，故D错误。 故选B。 24．太阳目前处于主序星阶段，氢燃烧殆尽后将发生氦闪，进入红巨星阶段，电影《流浪地球》就是在此背景下展开，“氦闪”是氦的聚变变成碳的过程，，极不稳定，短时间再结合一个氦变成碳的过程，已知原子核的比结合能-质量数的图像如图，的纵坐标为，的纵坐标为7.69，下列说法中正确的是（　　） A．原子核的结合能越大，原子核就越稳定 B．一次氦闪放出的核能为7.32MeV C．氦4的核子平均质量小于碳12的核子平均质量 D．氦4的结合能为 【答案】B 【知识点】计算核聚变反应中释放的能量、元素的比结合能曲线、元素核子平均质量曲线、分析原子核的结合能与比结合能 【详解】A．原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，A错误； B．一次氦闪放出的核能为 B正确； C．反应过程中释放能量，核子有质量亏损，故氦4的核子平均质量大于碳12的核子平均质量，C错误； D．氦4的比结合能为，结合能为 D错误； 故选B。 25．2023年8月25日，中核集团发布消息：“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行。这标志着中国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。下列属于核聚变反应的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、根据条件写出核反应方程、铀核的典型裂变方程、典型的核聚变方程 【详解】A．该方程为衰变的方程，故A错误； B．该方程为原子核的人工转变方程，故B错误； C．该方程为重核裂变的方程，故C错误； D．该方程为轻核聚变反应方程，故D正确。 故选D。 二、多选题 26．下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福发现质子的核反应方程为 B．汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构模型 C．爱因斯坦提出光子的能量与光的波长成正比，即 D．玻尔的原子理论具有局限性，它只能解释氢原子的光谱实验规律 【答案】AD 【知识点】光子能量的公式、卢瑟福原子核式结构模型、玻尔理论的局限性、发现质子和中子的核反应 【详解】A．卢瑟福发现质子的核反应方程为 选项A正确； B．汤姆孙发现了电子，卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项B错误； C．爱因斯坦提出光子的能量与光的频率成正比，与波长成反比，即 选项C错误； D．玻尔的原子理论具有局限性，它只能解释氢原子的光谱实验规律，选项D正确。 故选AD。 27．如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（　　） A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能 B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 C．在水中的传播速度 D．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角 【答案】BD 【知识点】爱因斯坦光电效应方程、干涉条纹间距与波长的关系、发生全反射的条件、临界角、 折射率的波长表达式和速度表达式 【详解】A．由图可知，光从左侧射入三棱镜后，单色光a的偏振程度较小，则三棱镜对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则单色光a的频率小于单色光b的频率，根据光电效应方程 照射同一种金属均有光电子逸出，则光电子最大初动能，故A错误； B．由于单色光a的频率小于单色光b的频率，单色光a的波长大于单色光b的波长，根据 可知射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距，故B正确； C．根据 由于水对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则在水中的传播速度，故C错误； D．根据全反射临界角公式 由于玻璃对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则这两束光从玻璃射向真空时，其临界角，故D正确。 故选BD。 28．a、b是两种单色光，其光子能量分别为、，其，则（　　） A．a、b光子频率之比为 B．若a、b入射到空气中同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比 C．若a、b都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差 D．若a、b是由处在同一激发态的原子跃迁到a态和b态时产生的，则a、b两态能级之差 【答案】BC 【知识点】更换光的颜色判断条纹间距的变化、光子能量的公式、爱因斯坦光电效应方程、基态、激发态、跃迁、电离 【详解】A．根据光子能量公式 可得 故A错误； B．根据光子的能量 及干涉条纹的宽度公式 可得 则有 故B正确； C．根据光电子最大初动能 可知 故可得 故C正确； D．根据 处于同一激发态的原子跃迁，所以相同，且都由高能级往低能级跃迁，所以 故D错误。 故选BC。 29．电功率为60W的白炽灯正常发光时，白炽灯消耗的电能有11%产生可见光。已知可见光的平均波长为600nm，普朗克常量。如图所示，白炽灯发出的光通过元件M照射到光屏P上。下列说法正确的是（　　）    A．可见光的平均频率为 B．白炽灯每秒发出的可见光的光子数为个 C．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度将发生周期性的变化 D．如果M是宽度可调的狭缝，且光屏上出现了衍射图样，则狭缝变窄时，屏上条纹宽度会增大 【答案】BD 【知识点】光发生明显衍射的条件、偏振现象及其解释、光子能量的公式 【详解】A．根据 解得 故A错误； B．t时间内可见光的能量 白炽灯每秒发出的可见光的光子数为 解得 故B正确； C．如果M是偏振片，其应为检偏器，因此沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度不发生变化，故C错误； D．如果M是宽度可调的狭缝，且光屏上出现了衍射图样，由于狭缝尺寸越小，衍射现象越明显，可知狭缝变窄时，屏上条纹宽度会增大，故D正确。 故选BD。 30．氢原子的能级图如图所示，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射出多种不同频率的光。下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出2种不同频率的光 B．从能级直接跃迁到能级辐射出的光子频率最大 C．氢原子从能级跃迁到能级，其核外电子轨道半径减小，电势能减小，动能增大，原子总能量减小 D．氢原子在能级时可吸收能量为的光子而发生电离 【答案】BCD 【知识点】计算电子跃迁时吸收或释放光子的频率和波长 【详解】A．这群氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出不同频率的光为 故A错误； B．从能级直接跃迁到能级辐射出的光子的能量最大，则频率最大。故B正确； C．氢原子从能级跃迁到能级，其核外电子轨道半径减小，电势能减小，动能增大。辐射光子，则原子总能量减小。故C正确； D．氢原子在能级时，发生电离所需要的最小能量为3.4eV。故D正确。 故选BCD。 31．图示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（　　） A．最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的 B．频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的 C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 D．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应 【答案】AD 【知识点】光电效应现象及其解释、计算电子跃迁中释放的光子频率种数、计算电子跃迁时吸收或释放光子的频率和波长 【详解】AB．根据 可得 ， 由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子能量最小，波长最长，最容易表现出衍射现象，频率最小的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的，故A正确，B错误； C．这些氢原子总共可辐射出不同频率的光有 故C错误； D．n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为 故用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应，故D正确。 故选AD。 32．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是α粒子散射实验，α粒子穿过金箔后，少数α粒子发生了大角度偏转 B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电 C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，1为α射线 D．图丁是核反应堆示意图，它是利用铀核裂变反应释放能量的 【答案】AD 【知识点】光电效应现象及其解释、α粒子散射实验的装置、现象和结果分析、核裂变现象和产生条件、α和β、γ三种射线的性质 【详解】A．图甲是α粒子散射实验，α粒子穿过金箔后，少数α粒子发生了大角度偏转，A正确； B．图乙是光电效应实验，锌板失去电子，张开的验电器指针和锌板都带正电，B错误； C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，根据左手定则，1带负电为β射线，C错误； D．图丁是核反应堆示意图，它是利用铀核裂变反应释放能量的，D正确。 故选AD。 33．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测量得到的光电流I与电压U的关系曲线如图丙所示，则（　　）    A．a光光子的能量大于b光光子的能量 B．b光产生的光电子的最大初动能 C．阴极K的逸出功 D．a光的反向遏止电压 【答案】BC 【知识点】爱因斯坦光电效应方程、遏止电压的本质及其决定因素 【详解】A．辐射出的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，结合光电流I与电压U的关系曲线分析知，b光的反向遏止电压大，根据 知b光光子的能量大于a光光子的能量，故A错误； B．对b光产生的光电子分析，得 解得 故B正确； C．对b光的光子，有 所以逸出功为 故C正确； D．对a光的光子，有 联立解得 故D错误。 故选BC。 34．图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从能级跃迁到能级辐射产生的，下列说法正确的是（　　）    A．这四条谱线中，谱线光子频率最小 B．氢原子从能级跃迁到能级要吸收能量 C．若、、、中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是 D．用能量为的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以发生跃迁 【答案】AC 【知识点】光电效应的极限频率、氢原子能级图 【详解】A．由乙图可知谱线对应的波长最大，由 可知，波长越大，能量越小，频率越小，故A正确； B．氢原子从能级跃迁到能级要放出能量。故B正确； C．频率越大的光子越容易使金属产生光电效应，图中谱线波长最小，频率最大， 可知，光能量最大，若中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是，故C正确； D．由能级差公式可知，若用能量为的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以发生跃迁，则有 由图甲可知，氢原子能级中没有能量为的能级，则假设不成立，即用能量为的光子照射处于基态的氢原子，氢原子不可以发生跃迁，故D错误。 故选AC。 35．如图所示为氢原子的部分能级图，下列说法正确的是（　　）    A．一群处于能级的氢原子最多可以辐射出3种频率的光子 B．欲使处于基态的氢原子被电离，可用13.9eV的光子照射 C．氢原子从的激发态跃迁到的激发态，要吸收光子 D．氢原子从的激发态跃迁到的激发态时，氢原子的能量减小，电子的电势能减小、动能增大 【答案】BD 【知识点】计算电子跃迁中释放的光子频率种数、氢原子能级图、基态、激发态、跃迁、电离 【详解】A．由能级的氢原子最多可以辐射出种频率的光子，故A错误； B．使基态的氢原子电离，光子的能量至少为13.6eV，故B正确； C．从高能级跃迁到低能级辐射光子，能量减少，放出光子，故C错误； D．跃迁到，辐射光子，能量减少，跃迁时，离圆心越来越近，引力做正功，电子的电势能减少，动能增大，故D正确。 故选BD。 36．下列说法中正确的是（　　） A．在核反应中满足电荷数守恒，质量守恒 B．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 C．钍核（Th）发生一次衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2 D．铀（）经多次、衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子 【答案】BCD 【知识点】计算电子跃迁中释放的光子频率种数、计算发生α衰变和β衰变的次数、根据条件写出核反应方程 【详解】A．在核反应中满足电荷数守恒，质量数守恒，而不是质量守恒，故A错误； B．第一激发态为第二个定态，根据 可知，氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，故B正确； C．粒子是，根据质量数与电荷数守恒可知，钍核（Th）发生一次衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少4，电荷数减少2，可知中子数减少了4-2=2，故C正确； D．若该核反应为 根据质量数与电荷数守恒有 238=206+4m 92=82+2m-n 解得 n=6 可知，发生了6次衰变，即有6个中子转变成质子，故D正确。 故选BCD。 37．对于下述四个核反应方程说法中正确的有（    ） ①    ②能量 ③    ④ A．①是发现中子的核反应方程 B．②是链式反应方程 C．③是核裂变方程，其中 D．④是α衰变方程，其中Y是中子 【答案】AC 【知识点】典型的核聚变方程、根据条件写出核反应方程、发现质子和中子的核反应 【详解】A．①是发现中子的核反应方程，选项A正确； B．②是轻核聚变反应方程，选项B错误； C．③是核裂变方程，根据质量数和电荷数守恒，其中，选项C正确； D．④是原子核的人工转变方程， Y的质量数为1，电荷数为1，是质子，选项D错误。 故选AC。 38．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）    A．图甲，大型水电站的发电机组一般都是旋转电枢式 B．图乙，雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备 C．图丙，可以通过往水中丢入石块，借助水波把皮球冲到岸边 D．图丁，说明这两束光分别照射同一光电管时发生光电效应的光电子最大初动能相等 【答案】BD 【知识点】机械波中质点振动的特点、电磁驱动原理的其他应用、光的反射现象、遏止电压的本质及其决定因素 【详解】A．图甲，大型水电站的发电机组一般都是旋转磁极式，故A错误； B．图乙，雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备，故B正确； C．由于参与振动的水分子只能在各自平衡位置振动，不能随波迁移，因此图丙，不能够通过往水中丢入石块，借助水波把皮球冲到岸边，故C错误； D．根据图像可知，这两束光的遏止电压相等，根据 可知，这两束光分别照射同一光电管时发生光电效应的光电子最大初动能相等，故D正确。 故选BD。 三、解答题 39．2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403s。已知在氘核聚变反应中氘核质量为，中子质量为，核的质量为。两个速率相等的氘核以相同的动能对心正碰聚变成核并放出一个中子。 （1）写出该核反应的反应方程式； （2）求该核反应释放的核能； （3）若两个氘核发生核聚变时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为，求生成核的动能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【知识点】利用质能方程公式进行计算、利用动量守恒及能量守恒解决（类）碰撞问题 【详解】（1）根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒，该核反应的反应方程式为 （2）该核反应的质量亏损为 该核反应释放的核能为 即 （3）两个氘核正碰而发生核聚变过程，满足动量守恒，设中子的速度大小为，氦核的速度大小为，由于碰撞前的总动量为零，则有 又 所以 解得 40．静止的重原子核在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中发生衰变后，产生的粒子的运动轨迹如图所示，已知轨迹2对应粒子的动量大小为p，电荷量大小为q． （1）发生的是衰变还是衰变？写出衰变方程式（新核用X表示），并判断新核X沿哪个轨迹运动； （2）求大、小圆对应的周期之比以及半径之比。 【答案】（1）衰变；；轨迹2；（2）， 【知识点】利用动量守恒计算解决简单的碰撞问题、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动：半径与周期公式、α衰变的特点、本质及其方程的写法 【详解】（1）静止的在发生衰变的过程中动量守恒，新核X与或的动量等大反向，且新核X的电量大于或的电量，根据 又 可得 可见新核X的半径小于或的半径，新核X带正电对应小圆2。由左手定则可知新核X沿逆时针方向运动，则或对应大圆1也沿逆时针方向运动，由左手定则可知大圆1对应的粒子带正电，是，发生衰变，衰变方程式为 （2）粒子匀速圆周运动的周期公式为 则有 轨迹2对应粒子即新核X的动量为p，带电量为q，则的动量为p，带电量为，由 可得 ， 则有 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 期末复习——原子物理篇（学生版） 核心考点 考点一：物理学史 物理学家 理论及实验 意义 汤姆生(英) 研究阴极射线发现电子，提出 了“枣糕模型” 发现了原子可分，具有复杂内部结 构.但对原子模型的构想缺乏依据 卢瑟福(英) 通过a粒子散射实验，提出了原 子的核式结构模型 提出了原子核和核外电子的概念， 为后续的原子物理的研究提供了相 对“科学”的物理模型 α粒子轰击氮核 发现了质子并预言了中子的存在 查德威克(英) α粒子轰击铍核 发现并证实了中子的存在 玻尔(丹) 提出了氢原子能级理论 对氢原子线状光谱给出了合理解 释.并在一定程度上解决了卢瑟福 核式结构的稳定性问题 贝克勒尔(法) 发现天然放射现象 发现了原子核具有复杂结构 玛丽居里夫妇 (法) 发现了钋和镭 发现了放射性更强的新元素，使放 射性的应用有了更大的可能 约里奥居里夫妇 (法) α粒子轰击铝箔 发现了正电子和人工放射性同位素 哈恩(德) 中子轰击铀核 发现了核裂变 考点二：波尔理论和能级跃迁 1.氢原子能级跃迁 ①从低能级(n)高能级(m)：动能减少，势能增加，原子能量增加，吸收能量，hν＝Em－En. ②从高能级(m)低能级(n)：动能增加，势能减少，原子能量减少，放出能量，hν＝Em－En. 2.受激跃迁有两种方式： ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差，hν＝Em－En。 [注意]　对于大于电离能的光子可被吸收，可将原子电离。 ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥Em－En。 3．电离：指原子从基态(n＝1)或某一激发态(n≥2)跃迁到n＝∞状态的现象。 (1)电离态：n＝∞，E＝0。 考点三；原子核的衰变和半衰期 1、三种射线 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 电荷量 2e -e 0 质量 4mp, mp=1.67×10-27 kg 静止质量为零 速度 0.1c 0.99c c 在电场、 磁场中 偏转 与α射线偏转方向相反 不偏转 贯穿本领 最弱,用纸能挡住 较强,能穿透几毫米的铝板 最强,能穿透几厘米的铅板 对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱 2、两种衰变 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 He e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 H+He e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 考点四：核反应与核能 1、 四种核反应类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 ThHe β衰变 自发 ThPae 人工转变 人工控制 HeH(卢瑟福发现质子) HeBen(查德威克发现中子) AlHen (约里奥-居里夫妇发现放射性同位素) Sie 重核 裂变 比较容易进 行人工控制 BaKr+n XeSr+1n 轻核聚变 很难控制 Hen 2、核能的计算方法 (1)根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。 (2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV/u计算。因1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。 (3)根据核子比结合能来计算核能 原子核的结合能=核子比结合能×核子数。 实战演练 一、单选题 1．下列说法中正确的是（　　） A．电工穿用铜丝编织的高压作业服是因为该衣服不容易被扯破 B．电磁波传播时需要介质，不可以在真空中传播 C．电磁波波长越长，其能量子的能量越大 D．能量耗散现象表明：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了 2．下列说法中正确的是（    ） A．能量子假说最早是由爱因斯坦提出来的 B．原子从低能级向高能级跃迁时发射光子 C．电磁波的频率越大，其能量子越大 D．电磁波是纵波 3．2022年诺贝尔物理学奖授予了在量子纠缠理论做出贡献的三位科学家。下列关于量子力学发展史说法正确的是（　　） A．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念，提出“光由光子构成” B．丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说，该理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念 C．爱因斯坦的光电效应理论揭示了光的粒子性 D．卢瑟福的原子核式结构模型说明核外电子的轨道是量子化的 4．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．玻尔将量子观念引入原子领域，解释了氢原子光谱的分立特征 B．卢瑟福通过粒子散射实验，发现原子核是由质子和中子组成 C．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子具有核式结构 D．赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 5．当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹中不可能存在的是（    ）    A．C轨迹D轨迹 B．D轨迹B轨迹 C．A轨迹D轨迹 D．B轨迹C轨迹 6．在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。对下列实验描述正确的是（　　） A．卢瑟福通过A图所示的实验，发现了质子和中子 B．汤姆孙通过B图所示的气体放电管，提出了原子的核式结构模型 C．C图所示的实验中，验电器因为带上负电指针张开 D．D图的理论可以很好的解释氢原子光谱的规律 7．用a、b两束单色光照射同一单缝做衍射实验，观察衍射图样发现：a光的中央亮纹比b光的中央亮纹窄，下列说法正确的是（　　） A．a、b两束单色光以相同的入射角从空气射入水中，b光的折射角小 B．a、b两束单色光在水下同一深度处，b光照亮水面的面积较大 C．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大 D．用a光照射某金属，不能发生光电效应，用b光照射有可能发生光电效应 8．下面列举的事例中正确的是（　　） A．居里夫妇用粒子轰出铝箔时发现了正电子 B．卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原子的发光现象 C．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实 D．玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光现象 9．1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。下列有关光电效应的图与图像，说法正确的是（　　）    A．图1中，把紫外线灯换成红外线灯，验电器指针也会发生偏转 B．图2中，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 C．图3中，图像的斜率为普朗克常量h D．图4中，由图像可知该金属的逸出功为E或 10．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的图线，、表示遏止电压。下列说法中正确的是（　　） A．甲、乙、丙三束光的光子动量 B．若甲光能使处于基态的氢原子电离，则丙光也一定能 C．分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄 D．甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能大 11．紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到阴极K时，电压表才有示数且启动报警装置。已知太阳光中紫外线频率主要在7.5×1014Hz~9.5×1014Hz，而明火中紫外线频率主要在1.1×1015Hz~1.5×1015Hz。下列说法正确的是（　　） A．为避免太阳光中紫外线干扰，K极材料的截止频率应大于1.5×1015Hz B．明火中紫外线的强度越大，电压表的示数越大 C．电源左边为正极有利于提高报警装置的灵敏度 D．只有明火照射到K极的时间足够长，电压表才会有示数 12．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．查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了质子 B．德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性 C．居里夫妇发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．汤姆孙通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 13．在近代物理学发展的进程中，实验和理论相互推动，促进了人类对世界认识的不断深入。对下列图示的实验描述正确的是（　　） A．卢瑟福通过甲图所示的实验，发现了质子 B．康普顿在乙图所示的实验中，证明了光具有波动性 C．贝克勒尔研究丙图中的放射线，提出了原子的核式结构模型 D．戴维森和汤姆孙利用电子束穿过铝箔得到的丁图图样，证实电子具有波动性 14．2021年4月13日，日本政府的内阁会议上，计划将福岛第一核电站的125万吨污水排入大海。核污染水经二次处理后，仍含难以清除的氚和铯、锶等60多种高污染核素。绿色和平组织核专家指出，核废水在数千年内都存在危险，并可能造成基因损害。已知氚核发生β衰变时的半衰期为12.5年，则下列说法正确的是（　　） A．通过加压或者是降温的方法，可以改变氚的半衰期 B．10个氚核经过12.5年之后一定还剩下5个 C．氚核衰变放出的β射线是高速电子流，来源于核外电子 D．经过87.5年，氚的含量少于原来的百分之一 15．如图所示为研究放射性元素射线性质的实验装置，两块平行放置的金属板A、B分别与电源的正负两极连接。放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，分裂成三束，分别为、、三种射线。对于三种射线，下列说法正确的是（　　）    A．到达A板的射线为射线，电离能力最强 B．到达B板的射线为射线，穿透能力最强 C．到达A板的射线为射线，是原子核内的中子转化为质子时放出的 D．到达B板的射线为射线，可以用于治疗肿瘤 16．下图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里．以下判断可能正确的是 A．a、b为粒子的经迹 B．a、b为粒子的经迹 C．c、d为粒子的经迹 D．c、d为粒子的经迹 17．宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（　　） A．发生衰变的产物是 B．衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子 C．近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化 D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年 18．2024年4月19日起，日本开始排放第五批福岛核污染水，预计排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，该核素可在生物体内富集，导致内照射，从而损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为，半衰期约为12年，下列说法正确的是（    ） A．1000个氚核12年后一定还剩下500个 B．氚核发生的是衰变 C．衰变产物来自氚的核外电子 D．虽然海水将污染水进行了稀释，但氚的半衰期不变 19．关于原子核能，下列说法正确的是（　　） A．使原子核分解为核子时放出的能量 B．核子结合成原子核时需要供给的能量 C．核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解成核子时放出的能量 D．核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量 20．在医学上，可用放射性同位素锶制成表面敷贴器，贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶会发生衰变，其衰变产物中有钇的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（　　） A．该衰变过程质量守恒 B．的比结合能比衰变产物钇的同位素的比结合能大 C．衰变所释放的电子是由原子核内的中子转变为质子时所产生的 D．4个原子核经过57.6年后一定还剩余1个原子核 21．中国实验快堆是第四代核能系统的优选堆型，采用钚（）做燃料，在堆心燃料钚的外围再生区里放置不易发生裂变的铀（），钚239裂变释放出的快中子被再生区内的铀238吸收，转变为铀239，铀239极不稳定，经过衰变，进一步转变为易裂变的钚239，从而实现核燃料的“增殖”。下列说法正确的是（　　） A．铀239转变为钚239，需要经过1次α衰变 B．钚239发生裂变过程中，亏损的质量转化为核能释放出去 C．铀239发生衰变的实质是高速氦核流从原子核中飞出 D．钚（）裂变生成两个中等质量的核，钚核的比结合能小于生成的两个核的比结合能 22．居室装修中经常用到的花岗岩、大理石，都不同程度地含有放射性元素，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一，有关放射性元素的说法正确的是（　　） A．氧的半衰期为3.8天，若取4个氧核，经过7.6天就只剩下一个氧原子核 B．衰变为Rn要经过4次衰变，2次β衰变 C．β衰变所释放的电子是原子核外电子电离产生的 D．目前已建成的核电站的能量主要来自于核聚变 23．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，下列说法正确的是（　　）    A．核的结合能约为14MeV B．核比核更稳定 C．两个核结合成核时吸收能量 D．在核反应中，要吸收热量 24．太阳目前处于主序星阶段，氢燃烧殆尽后将发生氦闪，进入红巨星阶段，电影《流浪地球》就是在此背景下展开，“氦闪”是氦的聚变变成碳的过程，，极不稳定，短时间再结合一个氦变成碳的过程，已知原子核的比结合能-质量数的图像如图，的纵坐标为，的纵坐标为7.69，下列说法中正确的是（　　） A．原子核的结合能越大，原子核就越稳定 B．一次氦闪放出的核能为7.32MeV C．氦4的核子平均质量小于碳12的核子平均质量 D．氦4的结合能为 25．2023年8月25日，中核集团发布消息：“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行。这标志着中国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。下列属于核聚变反应的是（    ） A． B． C． D． 二、多选题 26．下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福发现质子的核反应方程为 B．汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构模型 C．爱因斯坦提出光子的能量与光的波长成正比，即 D．玻尔的原子理论具有局限性，它只能解释氢原子的光谱实验规律 27．如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（　　） A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能 B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 C．在水中的传播速度 D．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角 28．a、b是两种单色光，其光子能量分别为、，其，则（　　） A．a、b光子频率之比为 B．若a、b入射到空气中同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比 C．若a、b都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差 D．若a、b是由处在同一激发态的原子跃迁到a态和b态时产生的，则a、b两态能级之差 29．电功率为60W的白炽灯正常发光时，白炽灯消耗的电能有11%产生可见光。已知可见光的平均波长为600nm，普朗克常量。如图所示，白炽灯发出的光通过元件M照射到光屏P上。下列说法正确的是（　　）    A．可见光的平均频率为 B．白炽灯每秒发出的可见光的光子数为个 C．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度将发生周期性的变化 D．如果M是宽度可调的狭缝，且光屏上出现了衍射图样，则狭缝变窄时，屏上条纹宽度会增大 30．氢原子的能级图如图所示，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射出多种不同频率的光。下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出2种不同频率的光 B．从能级直接跃迁到能级辐射出的光子频率最大 C．氢原子从能级跃迁到能级，其核外电子轨道半径减小，电势能减小，动能增大，原子总能量减小 D．氢原子在能级时可吸收能量为的光子而发生电离 31．图示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（　　） A．最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的 B．频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的 C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 D．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应 32．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是α粒子散射实验，α粒子穿过金箔后，少数α粒子发生了大角度偏转 B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电 C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，1为α射线 D．图丁是核反应堆示意图，它是利用铀核裂变反应释放能量的 33．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测量得到的光电流I与电压U的关系曲线如图丙所示，则（　　）    A．a光光子的能量大于b光光子的能量 B．b光产生的光电子的最大初动能 C．阴极K的逸出功 D．a光的反向遏止电压 34．图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从能级跃迁到能级辐射产生的，下列说法正确的是（　　）    A．这四条谱线中，谱线光子频率最小 B．氢原子从能级跃迁到能级要吸收能量 C．若、、、中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是 D．用能量为的光子照射处于基态的氢原子，氢原子可以发生跃迁 35．如图所示为氢原子的部分能级图，下列说法正确的是（　　）    A．一群处于能级的氢原子最多可以辐射出3种频率的光子 B．欲使处于基态的氢原子被电离，可用13.9eV的光子照射 C．氢原子从的激发态跃迁到的激发态，要吸收光子 D．氢原子从的激发态跃迁到的激发态时，氢原子的能量减小，电子的电势能减小、动能增大 36．下列说法中正确的是（　　） A．在核反应中满足电荷数守恒，质量守恒 B．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 C．钍核（Th）发生一次衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2 D．铀（）经多次、衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子 37．对于下述四个核反应方程说法中正确的有（    ） ①    ②能量 ③    ④ A．①是发现中子的核反应方程 B．②是链式反应方程 C．③是核裂变方程，其中 D．④是α衰变方程，其中Y是中子 38．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）    A．图甲，大型水电站的发电机组一般都是旋转电枢式 B．图乙，雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备 C．图丙，可以通过往水中丢入石块，借助水波把皮球冲到岸边 D．图丁，说明这两束光分别照射同一光电管时发生光电效应的光电子最大初动能相等 三、解答题 39．2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403s。已知在氘核聚变反应中氘核质量为，中子质量为，核的质量为。两个速率相等的氘核以相同的动能对心正碰聚变成核并放出一个中子。 （1）写出该核反应的反应方程式； （2）求该核反应释放的核能； （3）若两个氘核发生核聚变时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为，求生成核的动能。 40．静止的重原子核在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中发生衰变后，产生的粒子的运动轨迹如图所示，已知轨迹2对应粒子的动量大小为p，电荷量大小为q． （1）发生的是衰变还是衰变？写出衰变方程式（新核用X表示），并判断新核X沿哪个轨迹运动； （2）求大、小圆对应的周期之比以及半径之比。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$