高考原子物理历年真题-汇编.doc

选修3—5
波粒二象性
1、（2011新课标卷35题（1））在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______。若用波长为λ（λ<λ0）单色光做实验，则其截止电压为______。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e，c和h。
7答案: hc/λ0
6 . （2010天津理综物理）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光
A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
【答案】BC

4．（2012·上海物理）根据爱因斯坦的“光子说”可知 （ B ）
（A）“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
（B）光的波长越大，光子的能量越小
（C）一束单色光的能量可以连续变化
（D）只有光子数很多时，光才具有粒子性

3. （2011广东理综卷第18题）光电效应实验中，下列表述正确的是CD
A.光照时间越长光电流越大
B.入射光足够强就可以有光电流
C.遏止电压与入射光的频率有关
D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子

1．（2012·上海物理）在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）
（A）频率 （B）强度 （C）照射时间 （D）光子数目
2.（2011江苏物理）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是(A)

光电管
电源
G
a
b
例5、03上海15.（5分）在右图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管式，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么 （A C ）
A.A光的频率大于B光的频率
B.B光的频率大于A光的频率
C.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a

例4.（2010江苏物理卷第12C题）研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压的关系图象中，正确的是 c .

例8.（2011上海物理第17题）.用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则
(A)图像(a)表明光具有粒子性
(B)图像(c)表明光具有波动性
(C)用紫外光观察不到类似的图像
(D)实验表明光是一种概率波
【解析】图像(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子性；图像(c)呈现干涉条纹，表明光具有波动性；用紫外光也可以观察到类似的图像，实验表明光是一种概率波，选项ABD正确。
【答案】ABD

7.（2011年高考·福建理综卷）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是__Ｄ____。（填选项前的字母）
O
ν
ν0
Ekm

A．逸出功与ν有关 B．Ekm与入射光强度成正比
C．ν<ν0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
（1）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为，该金属的逸出功为______。若用波长为（<0）单色光做实验，则其截止电压为______。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e，c和h
（1）由和得
由爱因斯坦质能方程和得

原子结构与原子核
1．（2011年高考·上海卷）卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是(Ｄ)

A． B． C． D．

3．（2011年高考·上海卷）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。则（D ）
A．措施①可减缓放射性元素衰变 B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变 D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
6．（2011年高考·重庆理综卷）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β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变期时会辐射γ射线。下列说法正确的是(.D)
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ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
（全国卷1）14．原子核经放射性衰变①变为原子核，继而经放射性衰变②变为原子核，再经放射性衰变③变为原子核。放射性衰变 ①、②和③依次为(A)
A．α衰变、β衰变和β衰变 B．β衰变、β衰变和α衰变
C．β衰变、α衰变和β衰变 D．α衰变、β衰变和α衰变

(1)(5分)用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则_ B ______.(填入正确选项前的字母)
A、 B、 C、 D、

（天津卷）2.下列关于原子和原子核的说法正确的是(B)
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
4.（2008·全国Ⅱ理综·20）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为，相应的能量=2.2MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是 ( AD )
A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B.用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
（上海物理）4.现已建成的核电站的能量来自于 (C )

（A）天然放射性元素衰变放出的能量 （B）人工放射性同位素放出的的能量
（C）重核裂变放出的能量 （D）化学反应放出的能量
9．（2011年高考·天津理综卷）下列能揭示原子具有核式结构的实验是Ｃ
A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现
C．α粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现

（广东卷）18.关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有
A.是α衰变 B. 是β衰变
C. 是轻核聚变 D . 是重核裂变
答案：AC
解析：B 为人工核转变，D为衰变，选AC。
5.（2008·四川理综·15）下列说法正确的是 （ A ）
A.γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B.β射线比α射线更容易使气体电离
C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变
7.（2008·广东物理·6)有关氢原子光谱的说法正确的是 （ BC ）
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特点频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
11．（2011年高考·浙江理综卷）关于天然放射现象，下列说法正确的是Ｄ
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
12．（2011年高考·上海卷）天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(D)
纸
铝
铅
三种射线
①
②
③

A．（2）来自于原子核外的电子 B．(1)的电离作用最强，是一种电磁波
C．(3)的电离作用较强，是一种电磁波 D．(3)的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
（09年北京卷）14．下列现象中，与原子核内部变化有关的是（B）
A．粒子散射现象 B．天然放射现象
C．光电效应现象 D．原子发光现象(原子外层电子受激发)
5.（09·广东物理·2）科学家发现在月球上含有丰富的（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为。关于聚变下列表述正确的是（B）
A．聚变反应不会释放能量 B.聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用聚变反应发电

1、（09年全国卷Ⅰ）氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为=0.6328µm，=3.39µm，已知波长为的激光是氖原子在能级间隔为=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用表示产生波长为的激光所对应的跃迁的能级间隔，则的近似值为
A．10.50eV B．0.98eV C．0.53eV D．0.36eV
答案：D
解析：本题考查波尔的原子跃迁理论.根据,可知当当时,连立可知。
2、（09年全国卷Ⅱ）氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知, 氢原子(AD)
A. 从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短
B. 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光
4、（09年上海物理）放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是(B)
A．a射线，b射线，g射线 B．g射线，b射线，a射线，
C．g射线，a射线，b射线 D．b射线，a射线，g射线
5．（2011全国卷1）．已知氢原子的基态能量为E，激发态能量，其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为
A． B． C． D．
解析：原子从n=2跃迁到+所以故：选C
6、（09年浙江卷）氮原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库伦力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（D）
A．核力、万有引力、库伦力 B．万有引力、库伦力、核力
C．库伦力、核力、万有引力 D．核力、库伦力、万有引力
广东2．下列说法不正确的是 D
Ａ．是聚变
Ｂ．是裂变
Ｃ．是α衰变
Ｄ．是裂变

4.铀裂变的产物之一氪90（）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆9０（），这些衰变是 （B）
A.1次α衰变，6次β衰变 B.4次β衰变
C.2次α衰变 D.2次α衰变，2次β衰变

16.（06·重庆理综·17）14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的，则该古树死亡时间距今大约 （ B ）
A.22920年 B.11460年 C.5730年 D.2865年
湖南14．现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的。（A）
A．2200 B．2000 C．1200 D．24 00（1200+400+600=2200）
31.（05·全国Ⅱ·17）图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。
处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光
波。已知金属钾的逸出功为2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出
n
En/eV
0
-0.85
-1.51
-3.4
-13.6
∞
4
3
2
1
光电子的总共有 （ C ）
A．二种 B．三种 C．四种 D．五种

2.（07·北京理综·14）下列说法正确的是 （ D ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加
3.（07·广东A卷·2）如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是 ( B )
A．原子A可能辐射出3种频率的光子
B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁道能级E4
D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁道能级E4
－2529.6
－632.4
－281.1
－158.1
－101.2
0
1
2
3
4
5
∞
n
E/eV
4.(07江苏·4) μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、和γ6的光，且频率依次增大，则E等于 （ C ）
A．h（γ3－γ1 ） B．h（γ5＋γ6）
C．hγ3 　　　　　D．hγ4

7.（07·全国理综Ⅱ·18）氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发生三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是 （ CD ）
A．λ1＋λ2 B．λ1－λ2 C． D．
23. 关于半衰期，以下说法正确的是 （D）
A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。
B．升高温度可以使半衰期缩短
C．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个
D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克
46.如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象.下列说法中正确的是 （AC）
A.若D和E能结合成F,结合过程一定要释放能量
B.若D和E能结合成F,结合过程一定要吸收能量
C.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要释放能量
D.若A能分裂成B和C,分裂过程一定要吸收能量
27．放射性元素的半衰期以下说法中止确的是：（B）
A．半衰期是指原子核中核子数减少一半所需的时间
B．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间
C．半衰期是指原子核全部衰变所需时间的一半贯穿能力最强
D．半衰期是指具有放射性的物体总质量减少一半所需的时间
12.（07·重庆理综·18）真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，板面积为S，间距为d。现用波长为λ(λ1＜λ＜λ2的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电量Q正比于 （ D ）
A． B． C． D．
13.（06·全国理综Ⅱ·14）现有三个核反应
① 
②
③
下列说法正确的是 （ C ）
A．①是裂变，②是衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是衰变
C．①是衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是衰变，②是聚变，③是裂变
20.（06·北京·13）目前核电站利用的核反应是 （ A ）
A.裂变，核燃料为铀 B.聚变，核燃烧为铀
C.裂变，核燃烧为氘　　　　　 　　D.聚变，核燃料为氘
21.（05·北京·16）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是 （ D ）
A. E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B.根据ΔE＝Δmc2可计算核反应的能量
C.一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损
D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能
24.（05·江苏理综·23）下列四个方程中，表示重核裂变的是 （ C ）
A．　　　　　　 　　　B．
C．　　 　D．
15.（06·四川·16）某核反应方程为H+H→He+X.已知H的质量为2.0136u. H的质量为3.018u, He的质量为4.0026u,X的质量为1.0087u.则下列说法中正确的是 （ B ）
A.X是质子，该反应释放能量 B.X是中子，该反应释放能量
C.X是质子，该反应吸收能量 D. X是中子，该反应吸收能量
29.（05·天津·20）现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n>1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为 （ D ）
Ａ． 　　Ｂ． 　　　Ｃ． 　　　　Ｄ．
33.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出、、射线。 则下列说法正确的是 （CDE）
A. 射线一般伴随着或射线产生，其中射线的穿透能力最强，电离能力也最强
B.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下一个原子核了
C．由核反应方程可知核反应前后质量守恒、核电荷数守恒
D．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
E.射线一般伴随着或射线产生,在这三种射线中,射线的穿透能力最强,电离能力最弱
F.发生衰变时,生成核与原来的核相比,中子数减少了4个
35．北京奥运会场馆周围80％～90％的路灯利用太阳能发电技术，90％的洗浴热水采用全玻 真空太阳能集热技术。太阳能的产生是由于太阳内部所发生的一系列核反应形成的。其主要的核反应过程可表示为 （A）
A． B．
C． D．
(1)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9MeV的He.（1MeV=1.6×-13J）
①上述核反应方程为___________。
②质量亏损为_______________kg。
解析：
（1）或，。
考点：原子核
（09年海南物理）19．模块3-5试题
(II)（7分）钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量为的光子。已知：、和粒子的质量分别为、和
（1）写出衰变方程；
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，球粒子的动能。
解析：（Ⅱ）（1）衰变方程为

或合起来有

（2）上述衰变过程的质量亏损为

放出的能量为

这能来那个是轴核的动能、粒子的动能和光子的能量之和

由④⑤⑥式得

设衰变后的轴核和粒子的速度分别为和，则由动量守恒有

又由动能的定义知

由⑧⑨式得

由⑦⑩式得

代入题给数据得（改为+）

评分参考：本题7分。第（1）问2分，①②各1分，若只写出③式，也给这2分；第（2）问5分，⑦式各2分；式1分。得的，同样给分。

19.（2008·上海物理·2B）放射性元素的原子核在a衰变或b衰变生成新原子核时，往往会同时伴随着___________辐射。已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，t＝T1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比mA:mB＝_________。
答案 γ 2T2 ：2T1
39.（06·江苏·18）天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。
（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出2个正电子（）和2个中微子（），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。
（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J（即P＝1×1017J/s）。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）
（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。
（可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041kg，原子质量单位1u＝1.66×10－27kg，1u相当于1.5×10－10J的能量，电子质量m＝0.0005u，氦核质量mα=4.0026u，氢核质量mP＝1.0078u，中微子的质量为零）
答案：(1)

(2)
氦的含量
(3)由估算结果可知，k≈2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的。
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