2021届高考物理二轮复习专题突破：选修3-5 原子物理 相对论

试卷更新日期：2021-02-03 类型：二轮复习

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一、单选题

  • 1. 氦3是一种清洁、安全和高效的核融合发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应发电，核反应方程为： H12+H23→H24e+X 。已知氘核的质量为2.0136u，氦3的质量为3.0150u，氦核的质量为4.00151u，质子质量为l.00783u，中子质量为1.008665u，电子质量为0.00054858u，lu相当于931.5MeV。则一次核反应放出的核能为（   ）
    A、17.9MeV B、17.7MeV C、17.4MeV D、17.2MeV

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  • 2. 共和国勋章获得者于敏先生是一位伟大的核物理学家，他的团队在氢弹的研制过程中设计了著名的“于敏构型”，使得中国成为世界上唯一能较长时间保存氢弹的国家，下列说法正确的是（   ）
    A、氢弹爆炸的原理是核聚变 B、目前核电站的工作原理与氢弹相同 C、低温能延长放射性元素的半衰期 D、核聚变的主要反应物是高能的质子和电子

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  • 3. 以下说法正确的是（   ）
    A、贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子内部有复杂结构 B、德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性 C、德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应的规律 D、按照玻尔理论，核外电子均匀地分布在各个不连续的轨道上

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  • 4. 下列说法正确的是（   ）
    A、光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性 B、天然放射的三种射线，电离能力最弱的是α射线 C、电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 D、卢瑟福α粒子散射实验，揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中

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  • 5. 下列说法正确的是（   ）
    A、卢瑟福在 α 粒子散射实验中发现了电子，并提出了原子的核式结构学说 B、一群处于n=4的激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出6种不同频率的光 C、在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越小，则这种金属的逸出功W0越小 D、某放射性原子核经过2次α衰变和2次β衰变，核内中子减少了4个

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  • 6. 下列说法正确的是（ ）
    A、α 粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的 B、比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定 C、核力是短程力，其表现一定为吸引力 D、质子、中子、 α 粒子的质量分别为 m1 、 m2 、 m3 ，由2个质子和2个中子结合成一个 α 粒子，释放的能量是 (m1+m2−m3)c2

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  • 7. 在1905年爱因斯坦提出了《狭义相对论理论》，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（   ）
    A、在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的 B、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 C、物体在接近光速运动时，它的质量会变小 D、物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大

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  • 8. 卢瑟福指导他的助手进行的 α 散射实验所用仪器的示意图如图所示。放射源发射的 α 粒子打在金箔上，通过显微镜观察散射的 α 粒子。实验发现，绝大多数 α 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来方向前进，但少数 α 粒子发生了大角度偏转，极少数的角度甚至大于90°。于是，卢瑟福大胆猜想（   ）

    A、原子核内存在中子 B、原子核内存在质子 C、电子围绕原子核运动 D、原子内部有体积很小、质量很大的核

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  • 9. 居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，有些含有铀、钍的岩石会释放出放射性气体氡。人们若经常处于高浓度氡环境中，氡会经呼吸进入人体并停留于呼吸道中进行放射性衰变，放出 α 、 β 、 γ 射线。这些射线会导致细胞发生癌变，引发肺癌、白血病及呼吸道等方面的疾病。下列说法正确的是（   ）
    A、铀 92238U 衰变为氡 86222Rn 要经过4次 α 衰变和2次 β 衰变 B、经过一个半衰期后，10个氡原子变为5个氡原子核 C、放射性元素发生 β 衰变时所释放的负电子说明氡原子核中含有电子 D、当发现人体吸入氡后，可以通过降低人体周围的温度来增加氡原子的半衰期，从而减少衰变对人体的伤害

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  • 10. 下列关于图的说法中正确的是（   ）

       

    A、原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的 B、发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小的空间范围 C、光电效应实验说明了光具有波动性 D、射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷

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  • 11. 图 甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线 a 是氢原子从 n=4 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光，则谱线 b 是氢原子（   ）

    A、从 n=3 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光 B、从 n=5 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光 C、从 n=4 的能级跃迁到 n=3 的能级时的辐射光 D、从 n=2 的能级跃迁到 n=1 的能级时的辐射光

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二、多选题

  • 12. 下列说法正确的是（   ）
    A、玻尔理论能很好解释甚至预言氢原子的其他谱线系 B、雨后彩虹是由于太阳光在水滴前后表面的反射光发生干涉形成的 C、原子核中的核子依靠彼此间强大的核力而紧紧地束缚在原子核内 D、用示踪原子代替非放射性的同位素制成各种化合物，化学性质会发生变化

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  • 13. 如图所示为氢原子的能级图，a、b、c对应三次跃迁（已知可见光光子的能量范围为1.62eV~3.11eV），则（    ）

    A、a跃迁过程中氢原子辐射出可见光子 B、用b跃迁过程中放出的光子照射金属铂（逸出功为6.34eV），光电子的动能均为5.75eV C、经历c跃迁后，氢原子系统电势能增大，核外电子动能减小 D、一个氢原子处于 n=4 能级时，最多可辐射出3种不同频率的光子

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  • 14. 下列说法正确的是（   ）
    A、卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为 H24e+N714→O817+H11 B、放射性元素发生核衰变时要满足质量数守恒和能量守恒 C、放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D、放射性元素的原子核经过2个半衰期将全部衰变

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  • 15. 巴耳末系是指氢原子从 n=3 ， 4 ， 5 ， 6⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 能级跃迁到 n=2 能级时发出的光谱线系如图甲所示，因瑞士数学教师巴耳末于1885年总结出其波长通项公式（巴耳末公式）而得名。图乙中给出了巴耳末谱线对应的波长，已知可见光的光子能量在 1.62eV 到 3.11eV 之间，普朗克常量 h=6.63×10−34J⋅s ，则下列说法正确的是（   ）


    A、Hα 谱线对应光子的能量大于 Hβ 谱线对应光子的能量 B、巴耳末系辐射 Hα 、 Hβ 、 Hγ 、 Hδ 谱线均属于可见光 C、按玻尔原子模型，与 Hα 谱线对应的跃迁是从 n=3 能级到 n=2 能级 D、该谱系的光照射极限频率为 10.95×1014Hz 的钨，能发生光电效应现象

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  • 16. 半衰期为3.8天的氡 R86222n 具有放射性，它会衰变成钋 P84218o 和另一种粒子，氡被人体吸入后，会对呼吸系统造成辐射损伤，是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。下列说法正确的是（   ）
    A、该衰变的方程是 R86222n→P84218o+H24e B、100个氡原子核经过3.8天后还剩下50个氡原子核 C、4克氡元素经过1.9天后还剩下1克氡元素 D、真空中一个静止的氡原子核衰变后，生成另一种粒子的动能要大于钋原子核的动能

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  • 17. 原来静止的质量为 m1 的原子核 ZAX 处在匀强磁场中，经 α 衰变后变成质量为 m2 的原子核 Y ， α 粒子的质量为 m3 ，其速度方向垂直于磁场，动能为 E0 ，假定原子核 X 衰变时释放的核能全部转化为动能，质子、中子质量视为相等，则下列说法正确的是（   ）
    A、核 Y 与 α 粒子在磁场中运动的周期之比为 A−42(Z−2) B、核 Y 与 α 粒子在磁场中运动的半径之比为 Z-22 C、此衰变过程中的质量亏损为 m2+m3−m1 D、此衰变过程中释放的核能为 AE0A−4

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  • 18. 下列说法正确的是（   ）
    A、氘核由一个质子和一个中子组成，但氘核的质量小于单个的质子和中子的质量之和 B、光波是一种概率波，光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质 C、对 α 粒子散射实验的数据进行分析，可以估测核半径 D、光电效应中光电流的饱和值与照射光的频率和强度均有关

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  • 19. 图示为氢原子能级图以及从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线，已知从n=3跃迁到n=2的能级时辐射光的波长为656nm，下列叙述正确的有（   ）

    A、四条谱线中频率最大的是 Hδ B、用633nm的光照射能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级 C、一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生6种谱线 D、如果 Hδ 可以使某种金属发生光电效应，只要照射时间足够长，光的强度足够大，Hβ也可以使该金属发生光电效应

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  • 20. 原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为 612H→k24He+d11H+201n+E ，已知 12H 的质量为2.0136u， 11H 的质量为1.0078u， 24He 的质量为4.0026u， 01n 的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2则有（    ）
    A、k=1，d=4 B、k=2，d=2 C、E=40.4MeV D、E=404MeV

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  • 21. 下列说法正确的是______。
    A、声波从空气进入水中时，其波速增大，波长变长 B、物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大 C、当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率不变，观察者接收到的频率变大 D、麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场 E、相对论认为：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大

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三、综合题

  • 22. 如图所示为氢原子最低的四个能级，当一群氢原子处于n=4的能级上向低能级跃迁时：

    (1)、有可能放出几种能量的光子？
    (2)、在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？
    (3)、已知金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J·s。请通过计算判断，所有放出的光子中能使钠发生光电效应的光子有几种。

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  • 23. 有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为 H12+H13→H24e+XZM ，此反应中释放的核能为 ΔE ，已知光速为c。
    (1)、请确定聚变方程中Z、M的数值；
    (2)、求上述聚变反应中的质量亏损 Δm ；
    (3)、轻核聚变、重核裂变是两种重要的核反应类型，请你结合实际，说明它们的异同点。

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  • 24. 玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。
    (1)、氢原子处于基态时，电子在库仑力作用下绕原子核做匀速圆周运动，其轨道半径为 r1 已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，试求：

    a.电子绕核运动的环绕速度 v1 ；

    b.电子绕核运动形成的等效电流值I。

    (2)、处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，形成氢原子光谱，其谱线波长可以用巴耳末一里德伯公式来表示 1λ=R(1k2−1n2) 。 n、k 分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数。 k=1 ， 2 ， 3 ，……，对于每一个 k 值，有 n=k+1 ， k+2 ， k+3 ，…。。 R 称为里德伯常量，是一个已知量。对于 k=1 的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系； k=2 的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。

    用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最短的光照射时，逸出光电子的最大初动能为 Ek1 ；当用巴耳末系波长最长的光照射时，逸出光电子的最大初动能为 Ek2 。真空中的光速为c。试求：

    a.赖曼系波长最短的光对应的频率 v1 ；

    b.该种金属的逸出功W（用 Ek1 、 Ek2 表示）。

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  • 25. 用速度大小为v的中子轰击静止的锂核( 36 Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看做m，光速为c.
    (1)、写出核反应方程.
    (2)、求氚核与α粒子的速度大小.
    (3)、若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损.

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  • 26. 如图所示为氢原子最低的四个能级，当一群氢原子处于n=4 的能级上向低能级跃迁时∶

    (1)、有可能放出几种能量的光子？
    (2)、在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？
    (3)、已知金属钠的截止频率为 5.53×1014Hz，普朗克常量 h=6.63×10-34Js。请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。

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