2020届高考物理专题训练：原子物理(两套 附详细答案解析)

高考物理专题训练：原子物理（基础卷）一、 (本题共13小题，每小题4分，共52分。

在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～13题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．下列说法正确的是( )A．在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但电荷数不守恒B．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期C．18个放射性元素的原子核经一个半衰期一定有9个发生了衰变D．由两种元素的原子核结合成一种新元素的原子核时，一定吸收能量【答案】B【解析】核反应前后质量数守恒，电荷数也守恒，A错误；半衰期是宏观统计概念，C错误；核聚变释放能量，D错误。

2．下列说法正确的是( )A．12C与14C是同位素，它们的化学性质并不相同B．核力是原子核内质子与质子之间的力，中子和中子之间并不存在核力C．在裂变反应23592U＋1n→14456Ba＋8936Kr＋31n中，23592U的结合能比14456Ba和8936Kr都大，但比结合能没有144 56Ba或8936Kr大D．α、β、γ三种射线都是带电粒子流【答案】C【解析】同位素的核外电子数量相同，所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质，A错误；原子核内相邻的质子和中子之间均存在核力，B错误；核子数越多其结合能也越大，所以23592U的结合能比14456Ba和8936Kr都大，但23592U的比结合能比14456Ba和8936Kr都小，C正确；α射线、β射线都是带电粒子流，而γ射线是电磁波，不带电，故D错误。

3．以下说法正确的是( )A．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，原子电势能增大，原子能量减小B．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的个数增多，光电子的最大初动能增大C．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同的频率的光，但它的光谱不是连续谱D．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流【答案】C【解析】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，原子电势能增大，原子能量增大，A项错误；由E k＝hν－W0可知，只增加光照强度而不改变光的频率，光电子的最大初动能不变，B项错误；原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流是β射线，不是阴极射线，D项错误。

4．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。

请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是( )A．31H＋21H→42He＋1nB．23592U＋1n→14156Ba＋9236kr＋31nC．23894Pu→23895Am＋0－1eD．2713Al＋42He→3015P＋1n【答案】C【解析】A是聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段；B是裂变反应，虽然实现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高，还不能小型化；C是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式；D是人工核反应，需要高能α粒子。

5．氢光谱在可见光的区域内有4条谱线，按照在真空中波长由长到短的顺序，这4条谱线分别是Hα、Hβ、Hγ和Hδ，它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光。

下列判断错误的是( ) A．电子处于激发态时，Hα所对应的轨道量子数大B．Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量C．对于同一种玻璃，4种光的折射率以Hα为最小D．对同一种金属，若Hα能使它发生光电效应，则Hβ、Hγ、Hδ都可以使它发生光电效应【答案】A【解析】由E＝h cλ可知，波长大，光子能量小，故Hα光子能量最小，Hδ光子能量最大，再由h cλ＝E n－E2可知，Hα对应的轨道量子数最小，A错误。

6．氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光。

要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为( )A．12.09 eV B．10.20 eVC．1.89 eV D．1.5l eV【答案】A【解析】由题意可知，基态（n＝1）氢原子被激发后，至少被激发到n＝3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63 eV～3.10 eV的可见光。

故ΔE＝－1.51 eV －(－13.60)eV＝12.09 eV。

7．如图所示，N为铝板，M为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出，铝的逸出功为4.2 eV。

现分别用能量不同的光子照射铝板(各光子的能量在图上标出)，那么，下列图中有光电子到达金属网的是( )A．①②③ B．②③ C．③④ D．①②【答案】B【解析】入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故①错误；入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应；电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故②正确；入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程E km＝hν－W0＝3.8 eV，因为所加的电压为反向电压，反向电压为2 V，光电子能到达金属网，故③正确；入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程E km＝hν－W0＝3.8 eV，所加的反向电压为4 V，根据动能定理知，光电子不能到达金属网，故④错误。

8．20世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释。

玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的。

关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是( ) A．光电效应实验中，照射光足够强就可以有光电流B．若某金属的逸出功为W0，则该金属的截止频率为W0 hC．保持照射光强度不变，增大照射光频率，在单位时间内逸出的光电子数将减少D．氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量可以稍大于两能级间能量差【答案】BC【解析】发生光电效应的条件是照射光频率大于截止频率，并不是光足够强就能发生光电效应，故A错误；金属的逸出功W0＝hν，得ν＝Wh，故B正确；一定强度的照射光照射某金属发生光电效应时，照射光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故C正确；氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量等于两能级间能量差，故D错误。

9．以下关于玻尔原子理论的说法正确的是( )A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时，要辐射光子D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收【答案】AD【解析】玻尔原子理论的基本假设之一就是电子运行的轨道半径是量子化的，是不连续的．假设之二就是电子在特定轨道上绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有在不同轨道间跃迁时才会产生电磁辐射，故A正确，B错误；氢原子在不同轨道上的能级表达式为E n＝1n2E1，电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时能量增大，要吸收光子，故C错误；由于氢原子发射的光子的能量满足E＝E n－E m，即1n2E1－1m2E1＝hν，所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被吸收，故D正确。

10．一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*。

下列说法正确的是( )A．核反应方程为p＋2713Al→2814Si*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【答案】AB【解析】根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为p＋2713Al→2814Si*，A正确；核反应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，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。

11．美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长效电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极外接负载，为负载提供电能。

下面有关该电池的说法正确的是( ) A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的B．镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e＋6329CuC．提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期D．该电池内部电流方向是从镍63到铜片【答案】AB【解析】β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子同时释放电子所产生的，A正确；根据电荷数守恒、质量数守恒知镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e＋6329Cu，B正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故C错误；铜片得到电子带负电，镍63带正电，和外接负载时镍63的电势比铜片的高，该电池内部电流方向是从铜片到镍63，故D错误。

12．太阳的能量来源是氢核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核(11H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。

下表中列出了部分粒子的质量(取1 u＝16×10－26 kg)A．核反应方程为411H→42He＋201eB．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29 kg D．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12 J【答案】ACD【解析】由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得411H→42He＋201e，故选项A正确；反应中的质量亏损为Δm＝4m p－mα－2m e＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u＝0.026 6 u＝4.43×10－29kg，故选项C正确，B错误；由质能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2J≈4×10－12J，故选项D正确。

13．据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡．英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(21084Po)。

若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为21084Po→20682Pb＋Y＋γ，则下列说法正确的是( )A．该元素发生的是β衰变B．Y原子核含有4个核子C．γ射线是衰变形成的铅核释放的D．200 g的21084Po经276天，已发生衰变的质量为150 g【答案】BCD【解析】根据衰变反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，放出的粒子Y的质量数为210－206＝4，电荷数为84－82＝2，即Y为α粒子，Y原子核含有4个核子，即该元素发生的是α衰变，选项A错误，B正确；衰变形成的铅核处于激发态，回到基态时释放出γ射线，选项C正确；根据半衰期的意义，经过两个半衰期后，剩余14，即200 g的21084Po经276天，已发生衰变的质量为150 g，选项D正确。