高中物理-专题 原子物理-2020高考真题(解析版)
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2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-5）
第六部分 原子物理
专题6.19原子物理-2020高考真题
一．填空题
1.（2020高考江苏物理）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为1和2，则该激发态与基态的能量差为_______，波长为1的光子的动量为_______.（已知普朗克常量为h，光速为c）
【参考答案】 （2）2hc
1h
【名师解析】激发态与基态的能量差最大，对应最短波长2，该激发态与基态的能量差为△E=2hc。由光子动量公式可知，波长为1的光子的动量为p1=1h。
二．选择题
2. （2020高考北京卷）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于3n能级上，下列说法正确的是
A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B.从3n能级跃迁到1n能级比跃迁到2n能级辐射的光子频率低
C.从3n能级跃迁到4n能级需吸收0.66eV的能量
D. 3n能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
【参考答案】C
【命题意图】本题考查能级、光的辐射、电离及其相关知识点。
【解题思路】大量氢原子处于n=3能级上，最多可以辐射出2+1=3种频率的光子，选项A错误；根据h31=E3-E1，h32=E3-E2，可知从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子的频率高，选项B错误；从n=3能级跃迁到n=4能级需要吸收能量△E= E4-E3=（-0.85eV）-（-1.51eV）=0.66eV，选项C正确；n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量，选项D错误。
3.（2020高考江苏物理）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点.它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示.若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是______________________.
A. I增大，增大 B. I增大，减小
C. I减小，增大 D. I诚小，减小
【参考答案】B
【名师解析】若人体温度升高，则人体热辐射强度I增大，光子能量增大，频率增大，热辐射强度I极大值对应的波长减小，选项B正确。
4．（2020年7月浙江选考）下列说法正确的是（ ）
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
【参考答案】D
【名师解析】根据德布罗意物质波公式，p=mv=h/λ，质子的德布罗意波长与其动量成反比，选项A错误；天然放射的三种射线，穿透能力最强的是γ射线，选项B错误；光电效应实验中的截止频率只与金属材料本身有关，与入射光的频率无关，选项C错误；电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性，选项D正确。
5．（2020高考全国理综I）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有
A．2211101H+Hn+X→ B．2311102H+Hn+X→
C．23511448992056363U+nBa+Kr+3X→ D．1630314n+LiH+X→
【参考答案】BD
【命题意图】 本题考查核反应方程及其相关知识点，考查的核心素养是科学思维。
【解题思路】【正确项分析】根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项B中的X2质量数是
4，电荷数是2，代表α粒子，B项正确；选项D中的X4质量数是4，电荷数是2，代表α粒子， D项正确。
【错误项分析】根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项A中的X1质量数是3，电荷数是2，A项错误；选项C中的X3质量数是1，电荷数是0，代表中子， C项错误。
6．（2020高考全国理综II）氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
241112106H2He2H+2n+43.15MeV
表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1
MeV= 1.6×10–13 J，则M约为
A．40 kg B．100 kg C．400 kg D．1 000 kg
【参考答案】C
【命题意图】本题考查核反应方程、核能计算及其相关知识点。
【解题思路】由1.0×1022÷6×43.15×1.6×10-13=2.9×107×M，解得M=400kg，选项C正确。
7．(2020高考全国理综III卷)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：42712130He+AlXn→。X会衰变成原子核Y，衰变方程为XYe０１→，则
A．X的质量数与Y的质量数相等 B．X的电荷数比Y的电荷数少1
C．X的电荷数比2713Al的电荷数多2 D．X的质量数与2713Al的质量数相等
【参考答案】AC
【名师解析】根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X的质量数为30，电荷数为15，Y的质量数为30，电荷数为14，所以X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，选项A正确B错误；2713Al的电荷数为13，质量数为27，X的电荷数比2713Al的电荷数多2，X的质量数与2713Al的质量数多3，选项C正确D错误。
8．（2020年7月浙江选考）太阳辐射的总功率约为26410W，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为21876.1MeV/c（c为真空中的光速）的氘核（21H）和一个质量为22809.5MeV/c的氚核（31H）结合为一个质量为23728.4MeV/c的氦核（42He），并放出一个X粒子，同时释放大约17.6MeV的能量。下列说法正确的是（ ）
A．X粒子是质子
B．X粒子的质量为2939.6MeV/c
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为9 4. 410kg
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为217.6MeV/c
【参考答案】BC
【名师解析】根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X粒子是中子，选项A错误；由质能方程可知释放大约17.6MeV的能量对应的质量为17.6MeV/c2，设x粒子的质量为m，由核反应遵循质量守恒定律可知，21876.1MeV/c+22809.5MeV/c=23728.4MeV/c+m+17.6MeV/c2，解得：m=2939.6MeV/c，选项B正确；设太阳每秒因为辐射损失的质量为M，由P=Mc2，解得太阳每秒因为辐射损失的质量约为M=9 4. 410kg，选项C正确D错误。
9．（2020新高考山东卷）氚核31H发生β衰变成为氦核32He。假设含氚材料中31H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核31H的个数为
A．145.010 B．161.010 C．162.010 D．181.010
【参考答案】B
【命题意图】 本题考查放射性元素的β衰变、电流及其相关知识点，考查的核心素养是科学思维能力。
【解题思路】由q=It，ne=q，联立解得n=1.0×1016，选项B正确。
10.（2020年1月浙江选考）以下说法正确的是
A. α 射线的穿透能力比γ 射线强
B. 天然放射现象说明原子具有复杂的结构
C. 核聚变中，平均每个核子放出的能量比裂变中每个核子的小
D. 半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关
【参考答案】：D
【名师解析】
α 射线是氦原子核流，γ 射线是一种波长极短，能量超高的电磁波，其穿透能力比α 射线强，选项A错误；天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，而不是原子 ，选项B错误；聚变前要先使原有的原子核结构破坏，发生类似裂变，然后重新组合成新的原子发生聚变， 有
质量亏损会对外再次释放能量，所以核聚变中，平均每个核子放出的能量比裂变中每个核子的大，选项C错误；半衰期的定义是：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。可见半衰期与原子核有关，与核外因素（物质的存在形式）无关。所以半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关，选项D正确。
11．（2020高考天津卷）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是
A． B．
C． D．
【参考答案】D
【命题意图】 本题考查对教材有关插图的理解、有关物理学史及其相关知识点，考查的核心素养是科学态度与责任。
【回归教材】此题的四幅图均来自教材，图A为双缝干涉实验示意图，图B是光电效应实验图，图C是赫兹实验证实电磁波的示意图，图D是α粒子散射实验示意图。
【解题思路】发现原子具有核式结构的是卢瑟福的α粒子轰击金箔发生散射的实验，选项D正确。
12．（2020高考天津卷）新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较
A．红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
【参考答案】B
【命题意图】 本题考查电磁波谱、红外线和紫外线、光子能量、偏振现象及其相关知识点，考查的核心素养是价值观、科学态度与责任。
【解题思路】根据电磁波谱，红外线的频率小于紫外线的频率，真空中红外线的波长大于紫外线的波长，由光子能量公式可知，红外线光子能量小于紫外线光子能量，选项A错误B正确；真空中任何光的传播速度都相等，所以真空中红外线的传播速度等于紫外线的传播速度，选项C错误；由于光是横波，都能够发生偏振现象，所以红外线和紫外线都能够发生偏振现象，选项D错误。
