1、专题14 原子结构、原子核和波粒二象性1（2020新课标卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.01022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2.9107 J，1 MeV= 1.61013J，则M约为A40 kgB100 kgC400 kgD1 000 kg【答案】C【解析】氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式则平均每个氘核聚变释放的能量为1kg海水中含有的氘核约为1.01022个，可以放出的总能量为由可得，要释放的相同的热量，需要燃
2、烧标准煤燃烧的质量2（2020江苏卷）“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AI增大，增大BI增大，减小CI减小，增大DI诚小，减小【答案】B【解析】黑体辐射的实验规律如图特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。故选B。3（2020浙江卷）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
3、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【答案】D【解析】A由公式可知质子的德布罗意波长，故A错误；B天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故B错误；C由当，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C错误；D电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。故选D。4（2020山东卷）氚核发生衰变成为氦核。假设含氚材料中发生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，在这段时间内发生衰变的氚核的个数为（）ABCD【答案】B【解析】根据，可得产生
4、的电子数为个因在衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.01016个。故选B5（2020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ABCD【答案】D【解析】A双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；B光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；C实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；D卢瑟福的粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确；故选D。6（2020新课标卷）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表粒子的有ABCD【答案】BD【解析】粒子为氦原子核He，根
5、据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A选项中的X1为He，B选项中的X2为He，C选项中的X3为中子n，D选项中的X4为He。故选BD。7（2020新课标卷）1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：。X会衰变成原子核Y，衰变方程为，则AX的质量数与Y的质量数相等BX的电荷数比Y的电荷数少1CX的电荷数比的电荷数多2DX的质量数与的质量数相等【答案】AC【解析】设和的质子数分别为和，质量数分别为和，则反应方程为 ，根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 ， ，解得 ， ， ，AC的质量数（）与的质量数（）相等，比的质量数多3，故A正确，D错误；BCX
6、的电荷数（）比Y的电荷数（）多1，比的电荷数多2，故B错误，C正确；故选AC。8（2020浙江省1月学业水平测试选考）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线B氢原子从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线C处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光【答案】CD【解析】A射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射射线，故A错误；B氢原子从的能级向的能级辐射光子的能量：在可见光范围之内，故B错误；C氢原子在能级吸收的光子能量就可以电
7、离，紫外线的最小频率大于，可以使处于能级的氢原子电离，故C正确；D氢原子从能级跃迁至能级辐射光子的能量：在可见光范围之内；同理，从的能级向的能级辐射光子的能量也在可见光范围之内，所以大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，故D正确。故选CD9（2020浙江卷）太阳辐射的总功率约为，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为（c为真空中的光速）的氘核（）和一个质量为的氚核（）结合为一个质量为的氦核（），并放出一个X粒子，同时释放大约的能量。下列说法正确的是（）AX粒子是质子BX粒子的质量为C太阳每秒因为辐射损失的质量约为D太阳每秒因为辐射损失的质量约为【答案】BC【解析
8、】A由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，选项A错误；B根据能量关系可知解得，选项B正确；C太阳每秒放出的能量损失的质量选项C正确；D因为则太阳每秒因为辐射损失的质量为选项D错误。故选BC。10（2020河北省唐山市高三下学期第一次模拟）用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.151014 Hz。已知普朗克常量h=6.631034 Js。则下列说法中正确的是A欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持
9、续增大C增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D如果实验中入射光的频率=7.001014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek=1.21019J【答案】D【解析】A、图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压与入射光频率，因此光电管左端应该是阴极，则电源左端为负极，故A错误；B、当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，光电流增大，当电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，故选项B错误；C、光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选项C错误；D、根据图象可知，铷的截止频率，根据，则可求出该金属的逸出功
10、大小根据光电效应方程，当入射光的频率为时，则最大初动能为：，故选项D正确。11（2020陕西省西安市高二下学期期中）一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列叙述正确的是AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有141个核子C因为裂变时释放能量，根据，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少【答案】A【解析】A设X的原子核中含有x个质子，质量数为y，根据电荷数和质量数守恒有：92=x+38，235+1=y+94+2解得x=54，y=140，所以X的中子数为y-x=86故A正确；B根据A选项的论述可知X含义质量数为140，即核
11、子数为140，故B错误；CD裂变反应过程中质量数守恒，质量数不会增加，裂变过程存在质量有亏损，质量不守恒，故CD错误故选A。12（2020四川省成都第七中学高三综合能力测试）下列各种关于近代物理学的现象中，与原子核内部变化有关的是A紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象Ba粒子轰击金箔时，少数发生大角度偏转的现象C氢原子发光时，形成不连续的线状光谱的现象D含铀的矿物质自发向外放出射线（高速电子流）的现象【答案】D【解析】A为光电效应现象，原子核外层电子吸收光子能量后从金属表面逸出；B为粒子的散射实验，少数粒子发生大角度偏转说明了原子的核式结构；C中氢原子光谱不连续是其原子的能量状态不连续导
12、致的；D中含铀的矿物质自发向外放出的射线叫衰变，它来自原子核内部，是原子核内中子转变成质了时放出的。故答案选D。13（2020宁夏银川市高三质量检测）国产科幻大片流浪地球讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事据科学家论证，太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为，方程中X表示某种粒子，是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是AX粒子是B若使的温度降低，其半衰期会减小C经过2T，一定质量的占开始时的D“核燃烧”的核反应是裂变反应【答案】A【解析】根据质量数
13、和电荷数守恒可知，X粒子的质量数为4，电荷数为2，为 ，选项A正确；温度不能改变放射性元素的半衰期，选项B错误；经过2T，一定质量的占开始时的，选项C错误；“核燃烧”的核反应是轻核聚变反应，选项D错误；故选A.14（2020四川省广元市高三第三次高考适应性统考）钍基熔盐堆核能系统（TMSR）是第四代核能系统之一其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次衰变而来；铀的一种典型裂变产物是钡和氪以下说法正确的是A题中铀核裂变的核反应方程为B钍核衰变的快慢由原子所处的化学状态和外部条件决定C钍核经过2次衰变可变成镤D在铀核裂变成钡和氪的核反应中，核子的比结合能减小【答案】A【解析】A根据质
14、量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的核反应方程为：，选项A正确；B原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故B错误；C钍核()经过1次衰变可变成镤()，选项C错误；D重核裂变的过程中释放能量，所以重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能增大，故D错误；15（2020江西省上饶县中学高二下学期第二次月考）用中子轰击原子核产生裂变反应，可能的裂变方程为+Y+3，方程中的单个原子核、Y、及单个中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，的半衰期为T,核的比结合能比Y核的小，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是AY原子核中含有56个中子B若提高的温度，的半衰期将会小于T
15、C方程中的核反应释放的能量为(m1m2m32m4)c2D原子核比Y原子核更稳定【答案】C【解析】A由质量数和电荷数守恒可得：Y原子核的质量数A=235+1-89-3=144，核电荷数Z=92-36=56，故中子数N=144-56=88，故A错误；B半衰期的大小与温度、压强等因素无关，由原子核内部因素决定，故B错误；C根据爱因斯坦质能方程知，裂变时释放的能量，故C正确；D原子核的比结合能小于Y原子核的比结合能，故Y原子核比原子核更稳定，故D错误。16（2020天津市滨海新区高三毕业班质量监测）关于核反应的类型，下列表述正确的是A是衰变B是衰变C是核聚变D是核裂变【答案】A【解析】A、是衰变，故选
16、项A正确；B、是人工转变，故选项B错误；C、是人工转变，故选项C错误；D、是衰变，故选项D错误。17（2020广东省惠州市惠东高级中学高三第二次模拟）下列说法正确的是A原子的核式结构模型是汤姆逊最早提出的B铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8 次衰变和6次衰变C一个氢原子从量子数n=3 的激发态跃迁到基态时最多可辐射2 种不同频率的光子D一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能因为这束光的强度太小E. 考古专家发现某一骸骨中C14 的含量为活着的生物体中C14 的1/4，已知C14 的半衰期为5730 年,则确定该生物死亡时距今约11460 年【答案】BCE【解析】A、原子的核式结构模型是卢瑟福提出的，故选项A错误；B、铀核衰变为铅核的过程中，质量数减少32，所以经过8次衰变，电荷数应该减少16，而实际上只减少10，故有6次衰变，故选项B正确；C、一个氢原子从量子数的激发态跃迁到基态时最多可辐射2种不同频率的光子，先从3到2，再从2到1，故选项C正确；D、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能因为这束光的频率太小，与光的强度无关，故选项D错误；E、根据半衰期与放射性元素的质量之间的关系：，当时，知，即该生物死亡时间距今为两个半衰期，为57302=11460年，故选项E正确；