備戰(zhàn)2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元訓(xùn)練金卷 第十三單元 原子物理A卷（含解析）

第十三單元 注意事項：1答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4考試結(jié)束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。一、 (本題共13小題，每小題4分，共52分。在每小題給出的四個選項中，第17題只有一項符合題目要求，第813題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1下列說法正確的是()A在核反應(yīng)過程的前后，反應(yīng)體系的質(zhì)量數(shù)守恒，但電荷數(shù)不守恒B用加溫、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變放射性原子核的半衰期C18個放射性元素的原子核經(jīng)一個半衰期一定有9個發(fā)生了衰變D由兩種元素的原子核結(jié)合成一種新元素的原子核時，一定吸收能量2下列說法正確的是()A12C與14C是同位素，它們的化學(xué)性質(zhì)并不相同B核力是原子核內(nèi)質(zhì)子與質(zhì)子之間的力，中子和中子之間并不存在核力C在裂變反應(yīng)UnBaKr3n中，U的結(jié)合能比Ba和Kr都大，但比結(jié)合能沒有Ba或Kr大D、三種射線都是帶電粒子流3以下說法正確的是()A氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子電勢能增大，原子能量減小B紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的個數(shù)增多，光電子的最大初動能增大C氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同的頻率的光，但它的光譜不是連續(xù)譜D天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，陰極射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的高速電子流4我國科學(xué)家為解決“玉兔號”月球車長時間處于黑夜工作的需要，研制了一種小型核能電池，將核反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽枰墓β什⒉淮?，但要便于防護其產(chǎn)生的核輻射。請據(jù)此猜測“玉兔號”所用核能電池有可能采納的核反應(yīng)方程是()AHHHenBUnBakr3nCPuAmeDAlHePn5氫光譜在可見光的區(qū)域內(nèi)有4條譜線，按照在真空中波長由長到短的順序，這4條譜線分別是H、H、H和H，它們都是氫原子的電子從量子數(shù)大于2的可能軌道上躍遷到量子數(shù)為2的軌道時所發(fā)出的光。下列判斷錯誤的是()A電子處于激發(fā)態(tài)時，H所對應(yīng)的軌道量子數(shù)大BH的光子能量大于H的光子能量C對于同一種玻璃，4種光的折射率以H為最小D對同一種金屬，若H能使它發(fā)生光電效應(yīng)，則H、H、H都可以使它發(fā)生光電效應(yīng)6(2019全國I卷)氫原子能級示意圖如圖所示，光子能量在1.63 eV3.10 eV的光為可見光。要使處于基態(tài)（n1）的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為()A12.09 eV B10.20 eVC1.89 eV D1.5l eV7如圖所示，N為鋁板，M為金屬網(wǎng)，它們分別和電池兩極相連，各電池的極性和電動勢在圖中標(biāo)出，鋁的逸出功為4.2 eV?，F(xiàn)分別用能量不同的光子照射鋁板(各光子的能量在圖上標(biāo)出)，那么，下列圖中有光電子到達金屬網(wǎng)的是()A B C D820世紀(jì)初，愛因斯坦提出光子理論，使得光電效應(yīng)現(xiàn)象得以完美解釋。玻爾的氫原子模型也是在光子概念的啟發(fā)下提出的。關(guān)于光電效應(yīng)和氫原子模型，下列說法正確的是()A光電效應(yīng)實驗中，照射光足夠強就可以有光電流B若某金屬的逸出功為W0，則該金屬的截止頻率為C保持照射光強度不變，增大照射光頻率，在單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將減少D氫原子由低能級向高能級躍遷時，吸收光子的能量可以稍大于兩能級間能量差9以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是()A電子繞原子核做圓周運動的軌道半徑不是任意的B電子在繞原子核做圓周運動時，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射C電子從量子數(shù)為2的能級躍遷到量子數(shù)為3的能級時，要輻射光子D不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收10一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0×107 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si*。下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程為pAlSi*B核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒C核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和11美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達100年的放射性同位素鎳63(Ni)和銅兩種金屬作為長效電池的材料，利用鎳63發(fā)生衰變時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片做電池兩極外接負(fù)載，為負(fù)載提供電能。下面有關(guān)該電池的說法正確的是()A衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的B鎳63的衰變方程是NieCuC提高溫度，增大壓強可以改變鎳63的半衰期D該電池內(nèi)部電流方向是從鎳63到銅片12太陽的能量來源是氫核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，核聚變反應(yīng)可以看做是4個氫核(H)結(jié)合成1個氦核同時放出2個正電子。下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(取1 u×1026 kg)粒子名稱質(zhì)子(p)粒子正電子(e)中子(n)質(zhì)量/u1.007 34.001 50.000 551.008 7以下說法正確的是()A核反應(yīng)方程為4HHe2eB4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為0.026 6 kgC4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為4.43×1029 kgD聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為4.0×1012 J13據(jù)媒體報道，叛逃英國的俄羅斯前特工利特維年科在倫敦離奇身亡英國警方調(diào)查認(rèn)為毒殺利特維年科的是超級毒藥放射性元素釙(Po)。若元素釙發(fā)生某種衰變，其半衰期是138天，衰變方程為PoPbY，則下列說法正確的是()A該元素發(fā)生的是衰變BY原子核含有4個核子C射線是衰變形成的鉛核釋放的D200 g的Po經(jīng)276天，已發(fā)生衰變的質(zhì)量為150 g二、(本題共4小題，共48分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14(10分)已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問：(1)鐳核中有幾個質(zhì)子？幾個中子？(2)鐳核所帶的電荷量是多少？(3)若鐳原子呈中性，它核外有幾個電子？(4)Ra是鐳的一種同位素，讓Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，它們運動的軌道半徑之比是多少？15(12分)钚的放射性同位素Pu靜止時衰變?yōu)殁櫤薝和粒子，并放出能量為0.097 MeV的光子。已知Pu、U、粒子的質(zhì)量分別為mPu239.052 1 u、mU235.043 9 u、m4.002 6 u，1 u相當(dāng)于931.5 MeV/c2。(1)寫出衰變方程；(2)若衰變放出光子的動量可忽略，求粒子的動能。16(12分)用質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O，當(dāng)質(zhì)子和重水中的氘核發(fā)生碰撞時，系統(tǒng)損失的動能如果達到核反應(yīng)所需要的能量，將發(fā)生生成He核的核反應(yīng)。(1)寫出質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O的核反應(yīng)方程；(2)當(dāng)質(zhì)子具有最小動能E11.4 MeV時，用質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O(認(rèn)為氘核是靜止的)剛好可發(fā)生核反應(yīng)；若用氘核轟擊普通水的固態(tài)冰(認(rèn)為質(zhì)子是靜止的)時，也能發(fā)生同樣的核反應(yīng)，求氘核的最小動能E2。(已知氘核質(zhì)量等于質(zhì)子質(zhì)量的2倍)17(14分)原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級躍遷(在碰撞中，動能損失最大的是完全非彈性碰撞)。一個具有13.6 eV動能、處于基態(tài)的氫原子與另一個靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心正碰。(1)能否使靜止氫原子發(fā)生能級躍遷？(氫原子能級圖如圖所示)(2)若上述碰撞中可以使靜止氫原子發(fā)生電離，則運動氫原子的初動能至少為多少？3單元訓(xùn)練金卷·高三·物理(A)卷第十三單元 答 案一、 (本題共13小題，每小題4分，共52分。在每小題給出的四個選項中，第17題只有一項符合題目要求，第813題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1【答案】B【解析】核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)也守恒，A錯誤；半衰期是宏觀統(tǒng)計概念，C錯誤；核聚變釋放能量，D錯誤。2【答案】C【解析】同位素的核外電子數(shù)量相同，所以一種元素的各種同位素都具有相同的化學(xué)性質(zhì)，A錯誤；原子核內(nèi)相鄰的質(zhì)子和中子之間均存在核力，B錯誤；核子數(shù)越多其結(jié)合能也越大，所以U的結(jié)合能比Ba和Kr都大，但U的比結(jié)合能比Ba和Kr都小，C正確；射線、射線都是帶電粒子流，而射線是電磁波，不帶電，故D錯誤。3【答案】C【解析】氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子電勢能增大，原子能量增大，A項錯誤；由EkhW0可知，只增加光照強度而不改變光的頻率，光電子的最大初動能不變，B項錯誤；原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的高速電子流是射線，不是陰極射線，D項錯誤。4【答案】C【解析】A是聚變反應(yīng)，反應(yīng)劇烈，至今可控聚變反應(yīng)還處于實驗研究階段；B是裂變反應(yīng)，雖然實現(xiàn)了人工控制，但因反應(yīng)劇烈，防護要求高，還不能小型化；C是人工放射性同位素的衰變反應(yīng)，是小型核能電池主要采用的反應(yīng)方式；D是人工核反應(yīng)，需要高能粒子。5【答案】A【解析】由Eh可知，波長大，光子能量小，故H光子能量最小，H光子能量最大，再由hEnE2可知，H對應(yīng)的軌道量子數(shù)最小，A錯誤。6【答案】A【解析】由題意可知，基態(tài)（n1）氫原子被激發(fā)后，至少被激發(fā)到n3能級后，躍遷才可能產(chǎn)生能量在1.63 eV3.10 eV的可見光。故E1.51 eV (13.60)eV12.09 eV。7【答案】B【解析】入射光的光子能量小于逸出功，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，故錯誤；入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)；電場對光電子加速，故有光電子到達金屬網(wǎng)，故正確；入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW03.8 eV，因為所加的電壓為反向電壓，反向電壓為2 V，光電子能到達金屬網(wǎng)，故正確；入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW03.8 eV，所加的反向電壓為4 V，根據(jù)動能定理知，光電子不能到達金屬網(wǎng)，故錯誤。8【答案】BC【解析】發(fā)生光電效應(yīng)的條件是照射光頻率大于截止頻率，并不是光足夠強就能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯誤；金屬的逸出功W0h，得，故B正確；一定強度的照射光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時，照射光的頻率越高，單個光子的能量值越大，光子的個數(shù)越少，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，故C正確；氫原子由低能級向高能級躍遷時，吸收光子的能量等于兩能級間能量差，故D錯誤。9【答案】AD【解析】玻爾原子理論的基本假設(shè)之一就是電子運行的軌道半徑是量子化的，是不連續(xù)的假設(shè)之二就是電子在特定軌道上繞原子核做圓周運動時，不會產(chǎn)生電磁輻射，只有在不同軌道間躍遷時才會產(chǎn)生電磁輻射，故A正確，B錯誤；氫原子在不同軌道上的能級表達式為EnE1，電子從量子數(shù)為2的能級躍遷到量子數(shù)為3的能級時能量增大，要吸收光子，故C錯誤；由于氫原子發(fā)射的光子的能量滿足EEnEm，即E1E1h，所以不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時，只有某些頻率的光可以被吸收，故D正確。10【答案】AB【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，核反應(yīng)方程為pAlSi*，A正確；核反應(yīng)過程中釋放的核力遠遠大于外力，故系統(tǒng)動量守恒，B正確；核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯誤；由于反應(yīng)過程中，要釋放大量的能量，伴隨著質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯誤。11【答案】AB【解析】衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子同時釋放電子所產(chǎn)生的，A正確；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知鎳63的衰變方程是NieCu，B正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，故C錯誤；銅片得到電子帶負(fù)電，鎳63帶正電，和外接負(fù)載時鎳63的電勢比銅片的高，該電池內(nèi)部電流方向是從銅片到鎳63，故D錯誤。12【答案】ACD【解析】由核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒得4HHe2e，故選項A正確；反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m4mpm2me(4×1.007 34.001 52×0.000 55) u0.026 6 u4.43×1029 kg，故選項C正確，B錯誤；由質(zhì)能方程得Emc24.43×1029×(3×108)2 J4×1012 J，故選項D正確。13【答案】BCD【解析】根據(jù)衰變反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，放出的粒子Y的質(zhì)量數(shù)為2102064，電荷數(shù)為84822，即Y為粒子，Y原子核含有4個核子，即該元素發(fā)生的是衰變，選項A錯誤，B正確；衰變形成的鉛核處于激發(fā)態(tài)，回到基態(tài)時釋放出射線，選項C正確；根據(jù)半衰期的意義，經(jīng)過兩個半衰期后，剩余，即200 g的Po經(jīng)276天，已發(fā)生衰變的質(zhì)量為150 g，選項D正確。二、(本題共4小題，共48分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14【解析】原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的，原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。由此可得：(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)Z為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即NAZ22688138 (2分)(2)鐳核所帶電荷量為QZe88×1.6×1019C1.41×1017C (2分)(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子為88 (2分)(4)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的向心力為洛倫茲力，故有qvBm，故r (2分)兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故。(2分)15【解析】(1)根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得，衰變方程為：PuUHe。(2分)(2)設(shè)衰變放出的能量為E，這些能量是鈾核的動能EU，粒子的動能E和光子的能量E之和，即為：EEUEE (2分)即：EUE(mPumUm)c2E (1分)設(shè)衰變后的鈾核和粒子的速度分別為vU和v，則由動量守恒有：mUvUmv (2分)又由動能的定義知：EUmUv，Emv (2分)解得：聯(lián)立解得：E(mPumUm)c2E (1分)代入數(shù)據(jù)解得：E5.03 MeV。 (2分)16【解析】(1)核反應(yīng)方程為HDHe (2分)(2)設(shè)質(zhì)子、氘核的質(zhì)量分別為m、M，當(dāng)質(zhì)子和氘核發(fā)生完全非彈性碰撞時，系統(tǒng)損失的動能最大。由動量守恒定律得mv0(mM)v (1分)質(zhì)子轟擊氘核損失的動能：E1mv(mM)v2 (1分)E1mv (1分)解得：E1E1 (2分)同理可得，氘核轟擊質(zhì)子系統(tǒng)損失的動能：E2E2 (1分)由于用質(zhì)子轟擊氘核和用氘核轟擊質(zhì)子核反應(yīng)方程相同，故發(fā)生核反應(yīng)所需的最小能量相同，由題意有E1E2， (2分)聯(lián)立解得：E22.8 MeV。 (2分)17【解析】(1)設(shè)運動氫原子的速度為v0，發(fā)生完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動能E被靜止氫原子吸收。若E10.2 eV，則靜止氫原子可由n1能級躍遷到n2能級。 (2分)由動量守恒定律和能量守恒定律有mv02mv (2分)mvmv2mv2E (2分)mvEk13.6 eV (2分)聯(lián)立解得E×mv6.8 eV 因為E6.8 eV<10.2 eV，所以不能使靜止氫原子發(fā)生躍遷。(2分)(2)若要使靜止氫原子電離，則E13.6 eV (2分)聯(lián)立解得Ek27.2 eV。 (2分)1