三年高考2016_2018高考物理试题分项版解析专题13原子结构原子核和波粒二象性含

1、专题专题 1313 原子结构、原子核和波粒二象性原子结构、原子核和波粒二象性 【2018 高考真题】 1在核反应方程中，X 表示的是 A. 质子 B. 中子 C. 电子 D. 粒子 【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷） 【答案】 A 【解析】设 X 为：，根据核反应的质量数守恒：，则： 电荷数守恒：，则，即 X 为：为质子，故选项 A 正确，BCD 错误。 点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出 X 的电荷数和质量数，从而确定 X 的种类。 2用波长为 300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.2810-19 J。已知普朗克常量为 6.6310-34 Js，真空中的光速为 3.00108 ms-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（ ） A. 11014 Hz B. 81014 Hz C. 21015 Hz D. 81015 Hz 【来源】2018 年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国 II 卷） 【答案】 B 则 代入数据可得： ，故 B 正确； 故选 B 点睛：本题比较简单，知道光电效应方程并利用方

2、程求解即可。 3氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n2 的能级跃迁 到n=2 的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定 A. 对应的前后能级之差最小 B. 同一介质对的折射率最大 C. 同一介质中的传播速度最大 D. 用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能 【来源】2018 年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷） 【答案】 A 度最大，BC 错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电 效应，则不一定能，D 错误 【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小 4国家大科学过程中国散裂中子源（CSNS）于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功，获得中子束流，可 以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是 A. 俘获一个 粒子，产生并放出一个粒子 B. 俘获一个 粒子，产生并放出一个粒子 C. 俘获一个质子，产生并放出一个粒子 D. 俘获一个质子，产生并放出一个粒子 【来源】2018 年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津

3、卷） 【答案】 B 【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为、 ，故只有 B 选项符合题意； 【点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反应方程式 51934 年，约里奥-居里夫妇用 粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素 X：。X 的原子序数和质量数分别为 A. 15 和 28 B. 15 和 30 C. 16 和 30 D. 17 和 31 【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国 III 卷） 【答案】 B 【解析】试题分析 本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点。 解析 根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的电荷数为 2+13=15，质量数为 4+27-1=30，根 据原子核的电荷数等于原子序数，可知 X 的原子序数为 15，质量数为 30，选项 B 正确。 点睛 此题与 2014 年高考上海试题和 2013 年高考重庆试题类似，都是给出核反应方程，要求利用核反应 同时遵循的质量数守恒和电荷数守恒解答。 【2017 高考真题】 1【2017天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际

4、上率先通过权威机构认证，这是 我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 A 2341 1120 HHHen B 144171 7281 NHeOH C 427301 213150 HeAlPn D 2351144891 92056360 UnBaKr3 n 【答案】A 【考点定位】核反应的种类 【名师点睛】本题的关键是知道核反应的分类，区别衰变和核反应。 2【2017新课标卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚 变反应方程是 2231 1120 HHHen 。已知 2 1H的质量为 2.013 6 u， 3 2He的质量为 3.015 0 u， 1 0n的质量 为 1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为 A3.7 MeV B3.3 MeV C2.7 MeV D0.93 MeV 【答案】B 【解析】根据质能方程，释放的核能 2 mcE， HHen 20.0035ummmm，则 22 0.0035u 931MeV/3.2585MeV3.3MeVEcc，故 B 正确，ACD 错误。 【考点定位

5、】质能方程 【名师点睛】本题考查质能方程，注意原子核的质量单位不是 kg，由质能方程求核能时要细心。 3【2017江苏卷】原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有 （A） 4 2He核的结合能约为 14 MeV （B） 4 2He核比 6 3Li核更稳定 （C）两个 2 1H核结合成 4 2He核时释放能量 （D） 235 92U核中核子的平均结合能比 89 36Kr核中的大 【答案】BC 【考点定位】比结合能 结合能 【名师点睛】本题主要是要理解比结合能的含义，知道结合能与比结合能的区分与关系以及在核反应过 程中由比结合能小的反应生成比结合能大的要释放能量 4【2017新课标卷】在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上， 测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正 确的是 A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkb C若Uab，则一定有haEkahbEkb 【答案】BC 【考点定位】光电效应 【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率

6、，光的强 弱只影响单位时间内发出光电子的数目；光电子的最大初动能和遏止电压由照射光的频率和金属的逸出功 决定；逸出功由金属本身决定，与光的频率无关。 5【2017北京卷】2017 年年初，我国研制的 “大连光源 ”极紫外自由电子激光装置，发出 了波长在 100 nm（1 nm=109 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的 能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离 一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.61034 Js，真空光速c=3108 m/s） A1021 J B1018 J C1015 J D1012 J 【答案】B 【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为 18 2 10 J hc E ，由题意可知，光子的能量应比电离 一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选 B。 【考点定位】光子的能量、电离 【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同 时又不能把分子打碎，因此两者

7、能量具有相同的数量级，不能大太多。 6 【2017新课标卷】一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为 2382344 92902 UThHe。下 列说法正确的是 A衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 【答案】B 【解析】根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与粒子的动量等大反向，选项 B 正确；根据 2 k 2 p E m 可知，衰变后钍核的动能小于粒子的动能，选项 A 错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰 变需要的时间，而放出一个粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项 C 错误；由 于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项 D 错 误；故选 B。 【考点定位】半衰期；动量守恒定律；质能方程 【名师点睛】此题考查了原子核的反冲问题以及对半衰期的理解；对于有能量放出的核反应，质量数守恒， 但是质量不守恒；知道动量和动能的关系 2 k 2 p E m 。 7【2017江苏卷】质子（ 1

8、1H）和 粒子（ 4 2H）被加速到相同动能时，质子的动量 （选填“大 于”、“小于”或“等于”） 粒子的动量，质子和 粒子的德布罗意波波长之比为 【答案】小于 2:1 【解析】动量与动能的关系： 2 k 2pmE ，又质子的质量小于 粒子的质量所以质子的动量小于 粒子 的动量，且 11 22 1 2 pm pm ；根据 h p ，可得质子和 粒子的德布罗意波波长之比为 2:1 【考点定位】物质波 【名师点睛】考查公式，动量与动能的关系以及物质的波的波长和公式，较容易 8【2017北京卷】 （18 分）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 衰 变。放射出的 粒子（ 4 2He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示 粒 子的质量和电荷量。 （1）放射性原子核用 X A Z 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该 衰变的核反应方程。 （2） 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。 （3）设该衰变过程释放的核能都转为为 粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损 m。 【答案】（1） 44 2

9、2 XYHe AA ZZ （2） 2m qB 2 2 q B m （3） 2 2 ()() 2 Mm qBR mMc 【解析】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该 衰变的核反应方程为 44 22 XYHe AA ZZ （2）设 粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有 2 v qvBm R 可得 mvqBR v MM 根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有 222 11 22 mcMvmv 解得 2 2 ()() 2 Mm qBR m mMc 说明：若利用 4 4 A Mm 解答，亦可。 【考点定位】核反应方程、带电粒子在匀强磁场中的运动、动量守恒定律、爱因斯坦质能方程、能量守恒 定律 【名师点睛】（1）无论哪种核反应方程，都必须遵循质量数、电荷数守恒。 （2） 衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”，反应前后系统动量守恒，因此反应后的两产 物向相反方向运动，在匀强磁场中，受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动，且两轨迹圆相外切，应用洛 伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期，根据电流强度的定义式可求解电流大小。 （3）核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解，在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得 质量亏损。 【2016 高考真题】 1 【2016天津卷】物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。 下列说法符合事实的是 A赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B查德威克用 粒子轰击 14 7N获得反冲核 17 8O，发现了中子 C贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 【答案】AC 【考点定位】物理

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