專題14原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性1（2020?新課標(biāo)n卷）氘核2H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式162Hf24He+2iH+2in+43.15MeV表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0x1022個(gè)，若1 2 10全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等；已知1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9x107J,1MeV=1.6x10-13j,則M約為A．40kg B．100kg C．400kg D．1000kg【答案】C【解析】氘核2H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式162Hf24He+21H+2m+43.15MeV10則平均每個(gè)氘核聚變釋放的能量為8=—68=—6E43.15MeV1kg海水中含有的氘核約為1.0X1022個(gè)，可以放出的總能量為由Q=mq可得，要釋放的相同的熱量，需要燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒的質(zhì)量QEm=一=—0-六400kg2（2020.江蘇卷）“測(cè)溫槍”（學(xué)名“紅外線輻射測(cè)溫儀”）具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計(jì)出來(lái)的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高，則人體熱輻射強(qiáng)度I及其極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)九的變化情況是A.I增大，九增大B.I增大，九減小C.I減小，九增大 D.I誠(chéng)小，九減小【答案】B【解析】黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖特點(diǎn)是，隨著溫度升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加，所以人體熱輻射的強(qiáng)度I增大；隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的峰值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，所以九減小。故選B。3（2020?浙江卷）下列說法正確的是A.質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)能成正比B.天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是。射線C光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率與入射光的頻率有關(guān)D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動(dòng)性【答案】D【解析】A.由公式h2mE~k1故A錯(cuò)誤;可知質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)九故A錯(cuò)誤;pB.天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是丫射線，故B錯(cuò)誤;C.由E=爾一Wk當(dāng)h0=W，可知截止頻率與入射光頻率無(wú)關(guān)，由材料決定，故C錯(cuò)誤；D.電子束穿過鋁箱后的衍射圖樣說明電子具有波動(dòng)性，故D正確。故選D。4.（2020.山東卷）氚核3H發(fā)生B衰變成為氦核2He。假設(shè)含氚材料中iH發(fā)生小衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動(dòng)，在3.2x104s時(shí)間內(nèi)形成的平均電流為5.0x10-8A。已知電子電荷量為1.6x10-19C,在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生B衰變的氚核3H的個(gè)數(shù)為（ ）A．5.0x1014 B．1.0x1016 C．2.0x1016 D．1.0x1018【答案】Bqqne It5.0x10-8x3.2x104【解析】根據(jù)I=-=—，可得產(chǎn)生的電子數(shù)為n=-=—— =1016個(gè)tt e 1.6x10-19因在P衰變中，一個(gè)氚核產(chǎn)生一個(gè)電子，可知氚核的個(gè)數(shù)為1.0x1016個(gè)。故選B.5（2020?天津卷）在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，人們通過對(duì)某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的

理論認(rèn)識(shí)。下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是【答案】D理論認(rèn)識(shí)。下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是【答案】D【解析】A.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)說明了光具有波動(dòng)性，故A錯(cuò)誤;B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，說明了光具有粒子性，故B錯(cuò)誤；C.實(shí)驗(yàn)是有關(guān)電磁波的發(fā)射與接收，與原子核無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D.盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)了原子具有核式結(jié)構(gòu)，故D正確；故選D。6（2020?新課標(biāo)I卷）下列核反應(yīng)方程中，X1,X2,X3,X4代表a粒子的有A.2H+2H-in+X B.2H+3H-in+XTOC\o"1-5"\h\z110 1 110 2C.235U+in-i44Ba+89Kr+3X92 0 56 36 3C.235U+in-i44Ba+89Kr+3X92 0 56 36 303i 4【答案】BD【解析】a粒子為氦原子核4He,根據(jù)核反應(yīng)方程遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，A選項(xiàng)中的X1為3He,B2 i2選項(xiàng)中的X.為4He,C選項(xiàng)中的X.為中子in,D選項(xiàng)中的X.為4He。故選BD。22 3 0 427（2020?新課標(biāo)m卷）i934年，約里奧一居里夫婦用a粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X,反應(yīng)方程為：4He+27Al-X+in。X會(huì)衰變成原子核Y,衰變方程為X-Y+0e,則2i3 0 iA.X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等 B.X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少iC.X的電荷數(shù)比23A1的電荷數(shù)多2 D.X的質(zhì)量數(shù)與23A1的質(zhì)量數(shù)相等【答案】AC【解析】設(shè)X和Y的質(zhì)子數(shù)分別為％和n2，質(zhì)量數(shù)分別為m］和m2，則反應(yīng)方程為

4He+27Al-m1X+in2 13n14He+27Al-m1X+in2 13n1 0,miXfm2Y+0en1 n2 1根據(jù)反應(yīng)方程質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，解得2+13=n1n=n+112解得4+27=m+1im=m+012n=15，n=1412m=30im=302比27Al的質(zhì)量數(shù)多3,故A正確，D錯(cuò)誤;13AC.X的質(zhì)量數(shù)（mi比27Al的質(zhì)量數(shù)多3,故A正確，D錯(cuò)誤;13TOC\o"1-5"\h\zBC.X的電荷數(shù)（n=15）比丫的電荷數(shù)（n=14）多1,比27A1的電荷數(shù)多2,故B錯(cuò)誤，C正確；1 2 13故選AC。8（2020.浙江省1月學(xué)業(yè)水平測(cè)試選考）由玻爾原子模型求得氫原子能級(jí)如圖所示，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，則K 耳4 T的3 -1.512 \o"CurrentDocument" -L3.MA.氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能輻射出Y射線B.氫原子從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紅外線C.處于n=3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線并發(fā)生電離D.大量氫原子從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出2種頻率的可見光【答案】CD【解析】A.Y射線為重核衰變或裂變時(shí)才會(huì)放出，氫原子躍遷無(wú)法輻射Y射線，故A錯(cuò)誤；B.氫原子從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)輻射光子的能量：E=—1.51eV—（―3.40eV）=1.89eV在可見光范圍之內(nèi)，故B錯(cuò)誤；C.氫原子在n=3能級(jí)吸收1.51eV的光子能量就可以電離，紫外線的最小頻率大于1.51eV，可以使處于n=3能級(jí)的氫原子電離，故C正確；D.氫原子從n=4能級(jí)躍遷至n=2能級(jí)輻射光子的能量：E'=—0.85eV—(—3.40eV)=2.55eV

在可見光范圍之內(nèi)；同理，從n=3的能級(jí)向n=2的能級(jí)輻射光子的能量也在可見光范圍之內(nèi)，所以大量氫原子從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出2種頻率的可見光，故D正確。故選CD.9（2020.浙江卷）太陽(yáng)輻射的總功率約為41026W，其輻射的能量來(lái)自于聚變反應(yīng)。在聚變反應(yīng)中，一個(gè)質(zhì)量為1876.1MeV/c2（c為真空中的光速）的氘核（2H）和一個(gè)質(zhì)量為2809.5MeV/c2的氚核（3H）11結(jié)合為一個(gè)質(zhì)量為3728.4MeV/c2的氦核（：He），并放出一個(gè)X粒子，同時(shí)釋放大約17.6MeV的能量。下列說法正確的是（）X粒子是質(zhì)子X粒子的質(zhì)量為939.6MeV/c2C.太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為4.4x109kgD.太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為17.6MeV/c2【答案】BC【解析】A.由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)為0,則X為中子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.根據(jù)能量關(guān)系可知mc2=1876.1+2809.5—3728.4-17.6

n解得m=939.6MeV/c2,選項(xiàng)B正確；nC.太陽(yáng)每秒放出的能量E=Pt=4X1026J損失的質(zhì)量選項(xiàng)C正確;損失的質(zhì)量選項(xiàng)C正確;D.因?yàn)锳m-Ec24X10269X1016kg氏4.4x109kg4X1026E=4x1026j=——eV=2.5x1045eV=2.5x1039MeV1.6x10-19則太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量為EAm=一=2.5x1039MeV/c2c2

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選BC。（2019?新課標(biāo)全國(guó)I卷）氫原子能級(jí)示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV?3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)（幾=1）的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為同W0T儂-I51A.12.09eV B.10.20eV C.1.89eV D.1.5leV【答案】A【解析】由題意可知，基態(tài)（n=1）氫原子被激發(fā)后，至少被激發(fā)到n=3能級(jí)后，躍遷才可能產(chǎn)生能量在1.63eV~3.10eV的可見光。故AE=-1.51-(-13.60)eV=12.09eV。故本題選A。（2019?新課標(biāo)全國(guó)H卷）太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為41Hf4He+20e+2v,已知1H和4He的質(zhì)量分別為m=1.0078u和m=4.0026u,1u=931MeV/c2,c為光速。在1 2 1 1 2 P a4個(gè)1H轉(zhuǎn)變成1個(gè)4He的過程中，釋放的能量約為12A.8MeV B.16MeV C.26MeV D.52MeV【答案】CAm=AEC2【解析】由AE=AmC2知AE=(4xm-m-2m)?c2Am=AEC2931x106x1.6x10-19J p1.7x10-27kg 0.9x10-31kg，忽略電子質(zhì)量，則:9x1016AE=(4x1.0078u-4.0026u)?c2p26MeV,故C選項(xiàng)符合題意;（2019?天津卷）如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測(cè)得的光電流和電壓的關(guān)系。由a、b、c組成的復(fù)色光通過三棱鏡時(shí)，下述光路圖中正確的是

D【答案】ChvW【解析】由光電效應(yīng)的方程E=hv-W，動(dòng)能定理eU=E，兩式聯(lián)立可得U=-―，故截止電k k ee壓越大說明光的頻率越大，則有三種光的頻率匕>v>v，則可知三種光的折射率的關(guān)系為bcan>n>n，因此光穿過三棱鏡時(shí)b光偏折最大，c光次之，a光最小，故選C，ABD錯(cuò)誤。bca（2019?天津卷）我國(guó)核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的是A.核聚變比核裂變更為安全、清潔B.任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變C.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加D.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加【答案】AD【解析】核聚變的最終產(chǎn)物時(shí)氦氣無(wú)污染，而核裂變會(huì)產(chǎn)生固體核廢料，因此核聚變更加清潔和安全，A正確；發(fā)生核聚變需要在高溫高壓下進(jìn)行，大核不能發(fā)生核聚變，故B錯(cuò)誤；核聚變反應(yīng)會(huì)放出大量的能量，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系可知反應(yīng)會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，故C錯(cuò)誤；因聚變反應(yīng)放出能量，因此反應(yīng)前的比結(jié)合能小于反應(yīng)后的比結(jié)合能，故D正確。（2019?江蘇卷）100年前，盧瑟福用a粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子.后來(lái)，人們用a粒子轟擊ggNi核也打出28了質(zhì)子：4He+60Ni-62CU+1H+X;該反應(yīng)中的X是 （選填“電子”“正電子”或“中子”）.此后，對(duì)2 28 29 1原子核反應(yīng)的持續(xù)研究為核能利用提供了可能.目前人類獲得核能的主要方式是 （選填“核衰變”“核裂變”或“核聚變”）。【答案】中子核裂變【解析】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得：X應(yīng)為：0n即為中子，由于衰變是自發(fā)的，且周期與外界因素?zé)o關(guān)，核聚變目前還無(wú)法控制，所以目前獲得核能的主要方式是核裂變；（2019?江蘇卷）在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長(zhǎng)為=6.4x107m,每個(gè)激光脈沖的能量E=1.5x10-2J.求每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目.（已知普朗克常量任6.63x10-34Js光速c=3x108m/s.計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）hc E【答案】光子能量￡=h，光子數(shù)目n=-,代入數(shù)據(jù)得n=5x1016c【解析】每個(gè)光子的能量為E=hv=h-,每個(gè)激光脈沖的能量為E,所以每個(gè)脈沖中的光子個(gè)數(shù)為:0 %EN=丁，聯(lián)立且代入數(shù)據(jù)解得：N=5X1016個(gè)E0（2019?浙江選考）處于較高能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)，能輻射出a、b兩種可見光，a光照射某金屬表面時(shí)有光電子逸出，b光照射該金屬表面時(shí)沒有光電子逸出，則A.以相同的入射角射向一平行玻璃磚，a光的側(cè)移量小于b光的B.垂直入射到同一單縫衍射裝置，a光的衍射中央亮條紋寬度小于b光的a光和b光的頻率之比可能是20/27a光子的動(dòng)量大于b光子的【答案】BD【解析】根據(jù)題意可知a光頻率低于b光頻率，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，b光的折射率較小，以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光的折射角較大，所以b光側(cè)移量小，即a光的側(cè)移量大于b光的，A錯(cuò)誤；頻率越大，波長(zhǎng)越小，通過同一單縫衍射裝置時(shí)，中央亮條紋寬度越小，B正確；a光的頻率大，故頻率之比不可能為20,C錯(cuò)誤；頻h率越大，波長(zhǎng)越小，即九〈九，根據(jù)入=可知P>P,D正確。ab p ab【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是知道光的頻率越大，則其波長(zhǎng)越小，同一光學(xué)器件對(duì)其的折射率越大，通過同一單縫衍射裝置時(shí)中央亮條紋寬度越?。?019?浙江選考）一個(gè)鈹原子核（7Be）俘獲一個(gè)核外電子（通常是最靠近原子核的K殼層的電子）4后發(fā)生衰變，生成一個(gè)鋰核（7Li），并放出一個(gè)不帶電的質(zhì)量接近零的中微子匕，人們把這種衰變稱3e為“K俘獲”。靜止的鈹核發(fā)生零“K俘獲”，其核反應(yīng)方程為7Be+0eT7Li+v已知鈹原子的質(zhì)量為M4 -1 3 eBe=7.016929u,鋰原子的質(zhì)量為MLi=7.016004u,1u相當(dāng)于9.31x102MeV。下列說法正確的是A.中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零B.鋰核（7Li）獲得的動(dòng)能約為0.86MeV3C.中微子與鋰核（7Li）的動(dòng)量之和等于反應(yīng)前電子的動(dòng)量3D.中微子與鋰核（7Li）的能量之和等于反應(yīng)前電子的能量3【答案】AC【解析】反應(yīng)方程為7Be+oeT7Li+v，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷4 -1 3e數(shù)均為零，A正確；根據(jù)質(zhì)能方程，質(zhì)量減少Am=（7.016929u+m-7.016004）x9.31x102MeV>0.86MeV,為釋放的核能，不是鋰核獲得e的動(dòng)能，B錯(cuò)誤；衰變過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，故反應(yīng)前后動(dòng)量守恒，故中微子與鋰核（7Li3的動(dòng)量之和等于反應(yīng)前電子的動(dòng)量，C正確；由于反應(yīng)過程中存在質(zhì)量虧損，所以中微子與鋰核（7Li）的能量之和小于反應(yīng)前電子的能量，D錯(cuò)誤。3（2018?北京卷）在核反應(yīng)方程4He+14NT17O+X中，X表示的是27 8A.質(zhì)子 B.中子 C.電子 D.a粒子【答案】A【解析】設(shè)X為：zX,根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒：4+14=17+Z，則：Z=1,電荷數(shù)守恒：2+7=8+AA則A=1,即X為：1H為質(zhì)子，故選項(xiàng)A正確，BCD錯(cuò)誤。1點(diǎn)睛：本題考查了核反應(yīng)方程式，要根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得出X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，從而確定X的種類。（2018?全國(guó)II卷）用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.2810-19J。已知普朗克常量為6.63m10-34J.s,真空中的光速為3.00*108m.s-i,能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為1：-1014Hz8x1014Hz2：-1015Hz8：-1015Hz【答案】B【解析】知道光電效應(yīng)方程E=爾-W；知道逸出功W=h并結(jié)合兩個(gè)公式求解。由光電效應(yīng)方k 0 00c程式得：E=依—W，得：W=爾一E=h--E，剛好發(fā)生光電效應(yīng)的臨界頻率為v，則W=hk 0 0 k入k 0 0 0代入數(shù)據(jù)可得：v=8X1014Hz，故B正確。0（2018?天津卷）氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線H、H、H、H，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)發(fā)出的光，它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短，可以判定A.H對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小B.同一介質(zhì)對(duì)H的折射率最大C.同一介質(zhì)中H的傳播速度最大D.用H照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則H也一定能【答案】A【解析】根據(jù)hv=E-E分析前后能級(jí)差的大小；根據(jù)折射率與頻率的關(guān)系分析折射率的大小；根mnc據(jù)v=-判斷傳播速度的大?。桓鶕?jù)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的條件是入射光的頻率大于該光的極限頻率判斷是否會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。波長(zhǎng)越大，頻率越小，故H的頻率最小，根據(jù)E=hv可知Ha對(duì)應(yīng)的能量最小，根據(jù)加=E-E可知H對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小，A正確；H的頻率最小，同一介質(zhì)對(duì)應(yīng)的折射mnc率最小，根據(jù)v=-可知H的傳播