1、1专题六 原子物理(建议用时：35 分钟)一、单项选择题1(2018高考北京卷)在核反应方程 He 7N 8OX 中，X 表示的是( )42 14 17A质子 B中子C电子 D 粒子解析：选 A.由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X 为 H，选项 A 正确12(2018四川宜宾二诊)在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( )A光电效应是瞬时发生的B所有金属都存在极限频率C光电流随着入射光增强而变大D入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选 C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有
2、足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此 C 项正确3(2017高考北京卷)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 nm10 9 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
3、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 h6.610 34 Js，真空光速c310 8 m/s)( )A10 21 J B10 18 JC10 15 J D10 12 J解析：选 B.光子的能量 E h ， c ，联立解得 E210 18 J，B 项正确4(2018北京海淀二模)对下列各原子核变化的方程，表述正确的是( )A. H H He n 是核聚变反应31 21 42 10B. H H He n 是 衰变31 21 42 102C. Se Kr2 e 是核裂变反应8234 8236
4、 0 1D. U n Xe Sr2 n 是 衰变23592 10 1405 9438 10解析：选 A. H H He n，属于核聚变反应，A 正确，B 错误； Se Kr2 e 31 21 42 10 8234 8236 0 1是 衰变，C 错误； U n Xe Sr2 n 是核裂变反应，D 错误23592 10 1405 9438 105.(2017高考天津卷)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. H H He n21 31 42 10B. 7N He 8O H14 42 17 1
5、C. He Al P n42 2713 3015 10D. U n Ba Kr3 n23592 10 14456 8936 10解析：选 A.A 项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B 项是用 粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C 项属于原子核的人工转变，D 项属于重核的裂变，因此只有 A 项符合要求6(2018广东汕头二模)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量 h6.6310 34 Js，由图可知( )A该金属的极限频率为 4.31014 HzB该金属的极限频率为 5.51014 HzC该金属的逸出功为 81020 JD
6、该图线斜率的倒数表示普朗克常量解析：选 A.由光电效应方程 Ekm h W0知该图线的斜率为普朗克常量，图线与横轴交点的横坐标为金属的极限频率 0，即 04.310 14 Hz，A 选项正确，B、D 选项均错误；金属的逸出功 W h 06.6310 34 4.31014 J2.8510 19 J，C 选项错误7(2018山西太原模拟)核电站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( )A碘 131 释放的 射线由氦核组成B铯 137 衰变时辐射出的
7、 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3解析：选 D. 射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A 错误； 射线的频率大于可见光的频率，根据 E h 可知， 射线光子能量大于可见光光子能量，B 错误；半衰期越短，衰变越快，C 错误；铯 133 和铯 137 都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以 D 正确8.(2018天津五区检测)如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于 n3 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为 2.49 eV 的金属钠下列说法正确的是( )A这
8、群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从 n3 能级跃迁到 n2 能级所发出的光波长最短B这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大C能发生光电效应的光有三种D金属钠表面发出的光电子的最大初动能是 9.60 eV解析：选 D处于 n3 能级氢原子，向低能级跃迁可能发出 C 3 种不同频率的光，对应23的光子能量分别为( E3 E1)12.09 eV、( E3 E2)1.89 eV 和( E2 E1)10.2 eV，其中从n3 能级跃迁到 n2 能级所发出的光子能量最小，对应波长最长，另外两种光子的能量都大于金属钠的逸出功，可以使其发生光电效应；氢原子辐射光子过程中，氢原子总
9、能量降低，核外电子由较高能级轨道向较低能级轨道运动，原子核的静电力做正功，电子动能增加，电势能减小；用能量为 12.09 eV 的光子照射金属钠时，光电子的最大初动能最大，为(12.092.49) eV9.60 eV.选项 A、B、C 错误，D 正确9(2018山东日照联考) 14C 测年法是利用 14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法若以横坐标 t 表示时间，纵坐标 m 表示任意时刻 14C 的质量， m0为 t0 时 14C 的质量，下面四幅图中能正确反映 14C 衰变规律的是( )解析：选 C.14C 的衰变规律满足式 m m0 ，其中 T 为半衰期，故 C 项正确(12)tT 10
10、(2018杭州四中模拟)日本福岛核电站发生核泄漏危机引起世界对安全利用核能的关注泄漏的污染物中含有 131I 和 137Cs.131I 发生衰变时会释放 射线， 137Cs 发生衰变时会释放 射线，过量的射线对人体组织有破坏作用核泄露一旦发生，应尽量避免污染物的扩散下列说法正确的是( )A 射线电离作用很强B 射线是高速电子流4C目前世界上运行的核电站均采用轻核聚变D可以通过降低温度减小污染物的半衰期，从而减小危害解析：选 B.三种射线中， 射线的电离作用最弱，故 A 错误； 射线是高速的电子流，故 B 正确；目前世界上运行的核电站均采用重核裂变，故 C 错误；半衰期的大小与温度、压强等因素无
11、关，由原子核内部因素决定，故 D 错误二、多项选择题11在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大解析：选 AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项 A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项 B 错误；用频率为 的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，故选项 C
12、 错误；根据 h W 逸 mv2可12知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项 D 正确12研制核武器的钚 239( Pu)可由铀 239( U)经过衰变而产生，下列叙述正确的是( )23994 23992A钚 239 和铀 239 是同位素B大量铀 239 经过一个半衰期时原子核的数量减少为原来的一半C铀 239 经过一次 衰变产生钚 239D铀 239 经过二次 衰变产生钚 239解析：选 BD.同位素具有相同的质子数和不同的中子数，故 A 错误；由半衰期的概念可知B 正确；由 U Pu2 e，可知 C 错误，D 正确23992 23994 0 113(2016高考全国卷)现用
13、某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生下列说法正确的是( )A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：选 ACE.根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项 A 正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子5最大初动能变大，但饱和光电流不一定变大，选项 B 错误，C 正确；保持入射光的光强不变，不断减小入
14、射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项 D 错误；遏止电压与产生的光电子的最大初动能有关，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，选项 E 正确14(2018合肥一六八中学模拟)关于原子结构和核反应的说法中正确的是( )A卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B发现中子的核反应方程是 Be He C n94 42 126 10C200 万个 U 的原子核经过两个半衰期后剩下 50 万个 U23892 23892D据图可知，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 要吸收能量解析：选 AB.本题考查核裂变、核聚变以及核反应
15、方程卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项 A 正确；发现中子的核反应方程为Be He C n，选项 B 正确；半衰期为统计规律，适用于大量的原子发生衰变，选项94 42 126 10C 错误；在核反应过程中，若有质量亏损，将放出能量，由题图中核子的平均质量可知，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 过程中，有质量亏损，要放出能量，选项 D 错误15中国“氢弹之父”于敏获得 2014 年度国家最高科学技术奖氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器下列有关氢弹爆炸可能出现的核反应及说法正确的是( )A. U n Ba Kr3 n2359
16、2 10 14456 8936 10B. H H He n21 31 42 10C轻核聚变过程中无质量亏损D氢弹爆炸后不会产生放射性污染解析：选 AB.氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器，故 A、B 正确；聚变反应和裂变反应都有质量亏损，C 错误；由物理常识易知 D 错误三、非选择题16(1)表示放射性元素碘 131( I) 衰变的方程是_1315A. I Sb He1315 12751 42B. I Xe e1315 13154 0 1C. I I n1315 1305 10D. I Te H1315 13052 16(2)现有四个核反应：A. H
17、 H He n21 31 42 10B. U nX Kr3 n23592 10 8936 10C. Na Mg e2411 2412 0 1D. He Be C n42 94 126 10_是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基本核反应方程，_是研究氢弹的基本核反应方程求 B 中 X 的质量数和中子数解析：(1)碘( I)的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变1315化，核电荷数增加 1，所以生成 54 号元素 Xe，放出一个电子，B 选项正确13154(2)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核箭头的右边也是常见元素的原子核D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程A 是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为 144，电荷数为 56，所以中子数为1445688.答案：(1)B (2)D B A质量数 144，中子数 88
