1、2012届高三物理名校试题汇编（有详解）专题17 波粒二象性、原子结构和原子核一、单项选择题1（北京市朝阳区2012届高三上学期期中统考）下列实验现象中，哪一个实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难（ ）A光的干涉 B光的衍射 C多普勒效应 D光电效应1.D 解析：光的干涉、衍射现象和多普勒效应都说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。本题答案为D。2（云南省昆明八中2012届高三上学期期中考试）氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是（ ）A电子绕核旋转的半径增大 B氢原子的能量增大C氢原子的电势能增大 D氢原子核外电子的速率增大2.D 解析：根据波尔
2、理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，当核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道时，要放出一定能量的光子，氢原子的能量减小，所以选项AB错误；核外电子轨道半径减小时，库仑力对电子做正功，电势能减小，动能增大，故选项C错误，D正确。本题答案为D。3.（云南省部分名校2012届高三上学期联考理综卷）某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，如图所示是氢原子的能级图，一群处于n = 4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是（ ）A.2条 B.4条 C.5条 D.6条3.B 解析：一群处于n = 4能级的氢原
3、子向低能级跃迁时可辐射出种光子，它们的光子能量分别为：12.75eV、12.09eV、10.20eV、2.55eV、1.89eV和0.66eV，其中最后两种光子能量小于金属钾的逸出功2.21 eV，它们不能使使金属钾发生光电效应。本题答案为B。4（甘肃省兰州一中2012届高三12月份月考试题、甘肃省兰州五十五中2012届高三上学期月考试题）如图所示为氢原子能级示意图，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，下列说法正确的是（ ）A这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小C由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光最容易表
4、现出衍射现象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4.D 解析：这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出种光子，选项A错误；由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B错误；由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C错误；用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为10.20eV6.34eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确。本题答案为D。5（北京市朝阳区2012届高三上学期期中统考）下列核反应方程中属于衰变的是（ ）A BC D5.B 解析：原子核的衰变是原子核自发
5、进行的，不需要其他粒子的轰击，所以选项AC错误；衰变是原子核自发地释放出电子即而变成新核的变化，故选项B正确，D错误。本题答案为B。6.（福建省福州八中2012届高三上学期质检物理试卷）用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则（ ）A逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D光的强度减弱到某一数值，就没有光电子选出了6.A 解析：光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；若再减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少。综上
6、可知，本题答案为A。7（云南省昆明八中2012届高三上学期期中考试）下面列出的是一些核反应方程（ ） AX是质子，Y是中子，Z是正电子 BX是正电子，Y是质子，Z是中子 CX是中子，Y是正电子，Z是质子 DX是正电子，Y是中子，Z是质子7.D 解析：核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，据此可知，X是，Y是，Z是。本题答案为D。 8（广西区柳铁一中2012届高三第三次月考理综卷）以下四个核反应方程式中，X代表粒子的是（ ）A B C D8.B 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的X分别代表：、和。本题答案为B。9（陕西省宝鸡中学2012届高三上学期第二次月考）已知氦原子的质量为u
7、，电子的质量为u，质子的质量为u，中子的质量为u，u为原子的质量单位，且由爱因斯坦质能方程E=mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c=3108m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为（ ）AB CD9.B 解析：核反应方程为，质量亏损，所以释放的能量为，选项B正确。本题答案为B。注意：氦核的质量=氦原子的质量-2个电子的质量，即。10（甘肃省河西五市部分高中2012届高三上学期联考试题）下列说法正确的是（ ） A天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构B粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构C原子核能发生衰变说明原子核内存在电子D氢原子从定态n=3跃迁到n=
8、2，再跃迁到n=l定态，则后一次跃迁辐射出的光子波长比前一次的长 11（山西省忻州一中2012届高三上学期月考试题）核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线。下列说法正确的是（ ）DA碘131释放的射线由氦核组成B铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量C与铯137相比，碘131衰变更慢D铯133和铯137含有相同的质子数11D 解析：射线是高速电子流，选项A错误；光子是高频电磁波，穿透本领最强，光子能量大于可见光光子能量，选项B错误；与铯137相比，碘131的半衰期很小，说明
9、碘131衰变很快，选项C错误；铯137是铯133的同位素，它们的原子序数相同，质子数也相同，选项D正确。本题答案为D。12.（甘肃省兰州五十五中2012届高三上学期月考试题）放射性同位素钍232经衰变会生成氡,其衰变方程为，其中( )A.x=1，y=3 B.x=2，y=3 C.x=3，y=1 D.x=3，y=212.D 解析：核反应方程中的分别为和，根据电荷数守恒和质量数守恒有90=86+2x-y，232=220+4x，联立解得：x=3，y=2。本题答案为D。13（浙江省浙大附中2012届高三上学期期中考试试题）氢原子的n=1、2、3、4各个能级的能量如图所示，一群氢原子处于n=4的激发态，当
10、它们自发地跃迁到较低能级时() A最多激发出3种不同频率的光子 B最多激发出6种不同频率的光子C由n=4跃迁到n=1时发出光子的频率最小 D处在n=1轨道的电子动能最小13.B 解析：这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出种光子，选项A错误，B正确；由n=4跃迁到n=1时发出的光子能量最大，所以频率最大，选项C错误；处在n=1轨道的电子轨道半径最小，电势能最小，动能最大，选项D错误。本题答案为B。二、多项选择题14（山东省临沂市2012届高三上学期期中考试试题）科学家们并不比常人有太多的身体差异，只是他们善于观察，勤于思考，有更好的发现问题探究问题的毅力。下列规律或定律与对应的科学家叙述正确的是（
11、）A伽利略与自由落体定律B开普勒与行星运动定律C爱因斯坦与能量守恒定律D牛顿与相对论14.AB 解析：伽利略首先通过实验否定了亚里士多德“物体下落的快慢与物体的重量有关”的错误结论，然后指出“自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动”，选项A正确；开普勒总结了描述行星运动规律的开普勒三大定律，选项B正确；能量守恒定律是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和赫姆霍兹等人完成的，选项C错误；爱因斯坦建立相对论，选项D错误。本题答案为AB。15.（陕西省长安一中2012届高三上学期月考试卷）随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识，下列说法正确的是（ ）A汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，
12、从而揭示了原子核是有复杂结构的B卢瑟福通过粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子C普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念D德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想E玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象15.BD 解析：汤姆生在研究阴极射线时发现电子，电子的发现说明原子是可以再分的，汤姆生进一步提出了原子的枣糕模型或葡萄干面包模型，该模型被卢瑟福用粒子散射实验给予了否定，卢瑟福提出了原子的核式结构学说，选项A错误；1919年，卢瑟福通过粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子，选项B正确；爱因斯坦首先提出光子的概念，选项C错误；德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电
13、子衍射实验证实了他的猜想，选项D正确；玻尔理论成功地引入了量子的概念，但保留了太多的经典理论，他没有建立量子理论，选项E错误。本题答案为BD。16.（河北省百所高中2012届高三12月联考理综卷）关于近代物理初步的相关知识，下列说法中正确的是（ ）A.粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构B.光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性C.重核的裂变会发生质量亏损，但质量数仍守恒D.氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间跃迁所辐射的光子波长短E.升高或者降低放射性物质的温度均可改变其半衰期16.BCD 解析：粒子散射实验只发现原子可以再分，并不涉及原子核内结构，选项A错误；光的干涉、衍射现象和多普勒效
14、应都说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，选项B正确；重核的裂变和轻核的聚变都会发生质量亏损，但质量数仍守恒，选项C正确；氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间跃迁所辐射的光子能量较大，频率也较大，波长较短，选项D正确；放射性物质的半衰期由核内结构决定，与物质的物理性质（如温度）或化学性质无关，选项E错误。本题答案为BCD。17.（河北省唐山市2012届高三上学期期末统一考试试题）在下列4个核反应方程中，x表示粒子的是（ ）A BC D17BD 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，四个选项中的x分别代表：、。本题答案为BD。18.（江苏省淮安市2012届高三上学期第一次调
15、研测试）如图所示为氢原子的能级示意图。现用能量介于10eV-12.9eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是（ ） A照射光中只有一种频率的光子被吸收 B照射光中有三种频率的光子被吸收C氢原子发射出三种不同波长的光 D氢原子发射出六种不同波长的光18.BD 解析：氢原子只能吸收特定频率的光子，才能从低能态跃迁到高能态，题中氢原子可能吸收的光子能量有：12.75eV、12.09eV、10.20eV、2.55eV、1.89eV和0.66eV，其中只有三种光子能量处在10eV-12.9eV范围内，所以照射光中有三种频率的光子被吸收，选项A错误，B正确；氢原子可以吸收大量能量为1
16、2.75eV的光子，从而从n=1的基态跃迁到n=4的激发态，因为大量处于n=4的激发态的氢原子极不稳定，又会发射出光子跃迁到低能态，共可发射出种不同波长的光，选项C错误，D正确。本题答案为BD。19（山西省忻州一中2012届高三上学期月考试题）已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的部分能级如图所示，一群氢原子处于量子数n=4能级状态，则（ ）ACA氢原子可能辐射6种频率的光子 B氢原子可能辐射5种频率的光子C有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 D有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应19AC 解析：大量处于n=4能级状态的氢原子可以发射出种不同频率的光子，选项A正确，B错误；这6中的光子
17、的能量分别为：12.75eV、12.09eV、10.20eV、2.55eV、1.89eV和0.66eV，其中最后3种光子能量大于金属钙的逸出功为2.7eV，所以有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应，选项C正确，D错误。本题答案为AC。20（广西区柳铁一中2012届高三第三次月考理综卷）如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知（ ）abcA当它们在真空中传播时，c光的波长最长B当它们在玻璃中传播时，a光的速度最大C若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大 D若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出光电子的最大初动能最
18、大20.BD 解析：根据光路图可知，c光的折射率n最大，频率最大，波长最小，光子能量最大，发生全反射时的临界角C=arcsin最小，选项AC错误；a光的折射率n最小，根据关系式v=c/n可知，a光在玻璃中传播时的速度最大，选项B正确；c光的光子能量最大，照射出光电子的最大初动能最大，选项D正确。本题答案为BD。三、非选择题21.（山东省潍坊市2012届高三上学期期末考试理综卷）热核反应所用的燃料氘（21H）在地球上储量非常丰富。（1）写出两个氘核降变成一个氦核的核反应方程 。（2）若氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，真空中光速为c，则两个氘核聚变成一个氦核释放的能量为 。21.解析：（1）。
19、（2）两个氘核聚变成一个氦核的过程中，质量亏损为m=2m1-m2，所以，释放的能量为E=mc2=（2m1-m2）c2。22.（江苏省淮安市2012届高三上学期期末调研测试）一个铀核()放出一个粒子后衰变成钍核()，其衰变方程为 ；已知静止的铀核、钍核和粒子的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为 。22.解析：（1） （2）质量亏损为m=m1-m2-m3，所以，释放的能量为E=mc2=（m1-m2-m3）c2。23. （天津市大港一中2012届高三上学期月考试卷）海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为：+n，其中氘核的质量为2.01
20、3u，氦核的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u.(1u=931.5Mev).求：（1）核反应中释放的核能；（2）在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能。23.解析：（1）核反应中的质量亏损为m=2mH-mHe-mn，由E=mc2可知释放的核能：E=（2mH-mHe-mn）c2=2.14MeV。（2）把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe+ mnvn=0；反应前后系统的总能量守恒，即 ，又因为mHemn=31，所以vHevn=13，由以上各式代入已知数据得：EkHe=0.71MeV，Ekn=2.13MeV。
