1、專題16 波粒二象性、原子結構和原子核1【2017新課標卷】大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應方程是。已知的質量為2.013 6 u，的質量為3.015 0 u，的質量為1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚變反應中釋放的核能約為A3.7 MeV B3.3 MeV C2.7 MeV D0.93 MeV【答案】B【解析】根據(jù)質能方程，釋放的核能，則，故B正確，ACD 錯誤?！究键c定位】質能方程【名師點睛】本題考查質能方程，注意原子核的質量單位不是kg，由質能方程求核能時要細心。2【2016上海卷】盧瑟福通過對粒子散射實驗結果的分析，提出了

2、原子內(nèi)部存在A電子B中子C質子 D原子核【答案】D【考點定位】原子核式結構模型【方法技巧】本題需要熟悉粒子散射實驗和原子核式結構模型。3【2016上海卷】放射性元素A經(jīng)過2次衰變和1次衰變后生成一新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動了A1位 B2位 C3位 D4位【答案】C【考點定位】衰變和衰變、衰變前后質量數(shù)和電荷數(shù)守恒【方法技巧】衰變前后質量數(shù)和電荷數(shù)守恒，根據(jù)發(fā)生一次衰變電荷數(shù)減少2，發(fā)生一次衰變電荷數(shù)增加1可以計算出放射性元素電荷數(shù)的變化量。4【2016北京卷】處于n=3能級的大量氫原子，向低能級躍遷時，輻射光的頻率有A1種B2種C3種D4種【答案】C【解析】因

3、為是大量處于n=3能級的氫原子，所以根據(jù)可得輻射光的頻率可能有3種，故C正確?！究键c定位】考查了氫原子躍遷【方法技巧】解決本題的關鍵知道能級間躍遷輻射或吸收光子的能量等于兩能級間的能級差，知道數(shù)學組合公式的應用，另外需要注意題中給的是“大量”氫原子還是一個氫原子。5【2017天津卷】我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應方程中屬于聚變反應的是ABCD【答案】A【解析】是一個氘核與一個氚核結合成一個氦核，同時放出一個中子，屬于聚變反應，故A正確；是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的核反應，他用粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生氧的同位素氧17和一個

4、質子，是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉變，屬于人工核反應，故B錯誤；是小居里夫婦用粒子轟擊鋁片時發(fā)現(xiàn)了放射性磷（磷30），屬于人工核反應，故C錯誤；是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應，故D錯誤?！究键c定位】核反應的種類【名師點睛】本題的關鍵是知道核反應的分類，區(qū)別衰變和核反應。6【2017江蘇卷】原子核的比結合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的有（A）核的結合能約為14 MeV（B）核比核更穩(wěn)定（C）兩個核結合成核時釋放能量（D）核中核子的平均結合能比核中的大【答案】BC【考點定位】比結合能結合能【名師點睛】本題主要是要理解比結合能的含義，知道結合能與比結合能的區(qū)分與關系以及在核反應

5、過程中由比結合能小的反應生成比結合能大的要釋放能量7【2017新課標卷】在光電效應實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是A若ab，則一定有Uab，則一定有EkaEkbC若UaUb，則一定有Ekab，則一定有haEkahbEkb【答案】BC【解析】由愛因斯坦光電效應方程，又由動能定理有，當時，A錯誤，B正確；若，則有，C正確；同種金屬的逸出功不變，則不變，D錯誤?！究键c定位】光電效應【名師點睛】本題主要考查光電效應。發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，光

6、的強弱只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目；光電子的最大初動能和遏止電壓由照射光的頻率和金屬的逸出功決定；逸出功由金屬本身決定，與光的頻率無關。8【2017北京卷】2017年年初，我國研制的“大連光源”極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm（1 nm=109 m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖。大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術、霧霾治理等領域的研究中發(fā)揮重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為（取普朗克常量h=6.61034 Js，真空光速c=3108 m/s）A1021 J

7、 B 1018 J C1015 J D1012 J【答案】B【考點定位】光子的能量、電離【名師點睛】根據(jù)題意可知光子的能量足以電離一個分子，因此該光子的能量應比該分子的電離能大，同時又不能把分子打碎，因此兩者能量具有相同的數(shù)量級，不能大太多。9【2017新課標卷】一靜止的鈾核放出一個粒子衰變成釷核，衰變方程為。下列說法正確的是A衰變后釷核的動能等于粒子的動能B衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小C鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經(jīng)歷的時間D衰變后粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量【答案】B【解析】根據(jù)動量守恒定律可知，生成的釷核的動量與粒子的動量等大反向，選項B正確；根據(jù)可知，衰變后釷

8、核的動能小于粒子的動能，選項A錯誤；鈾核的半衰期等于一半數(shù)量的鈾核衰變需要的時間，而放出一個粒子所經(jīng)歷的時間是一個原子核衰變的時間，故兩者不等，選項C錯誤；由于該反應放出能量，由質能方程可知，衰變后粒子與釷核的質量之和小于衰變前鈾核的質量，選項D錯誤；故選B?！究键c定位】半衰期；動量守恒定律；質能方程【名師點睛】此題考查了原子核的反沖問題以及對半衰期的理解；對于有能量放出的核反應，質量數(shù)守恒，但是質量不守恒；知道動量和動能的關系。10【2016上海卷】研究放射性元素射線性質的實驗裝置如圖所示。兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。則Aa為電

9、源正極，到達A板的為射線Ba為電源正極，到達A板的為射線Ca為電源負極，到達A板的為射線Da為電源負極，到達A板的為射線【答案】B【考點定位】帶電粒子在勻強電場中的偏轉、射線和射線的本質【方法技巧】通過類平拋運動計算粒子在豎直方向的位移關系式，根據(jù)公式分析該位移與比荷的關系，再結合圖示進行比較判斷。11【2016江蘇卷】貝克勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領域中有著廣泛應用下列屬于放射性衰變的是ABCD【答案】A【解析】A為衰變方程，B為重核裂變，C輕核聚變，D原子核的人工轉換，所以A正確【考點定位】核反應方程【方法技巧】區(qū)分幾種常見的核反應方程。12【2016

10、天津卷】物理學家通過對實驗的深入觀察和研究，獲得正確的科學認知，推動物理學的發(fā)展。下列說法符合事實的是A赫茲通過一系列實驗，證實了麥克斯韋關于光的電磁理論B查德威克用粒子轟擊獲得反沖核，發(fā)現(xiàn)了中子C貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復雜結構D盧瑟福通過對陰極射線的研究，提出了原子核式結構模型【答案】AC【考點定位】物理學史【名師點睛】此題是對近代物理學史的考查；都是課本上涉及的物理學家的名字及其偉大貢獻，只要多看書、多積累即可很容易得分；對物理學史的考查歷來都是考試的熱點問題，必須要熟練掌握。13【2016海南卷】下列說法正確的是A愛因斯坦在光的粒子性的基礎上，建立了光電效應方程B康普

11、頓效應表明光子只具有能量，不具有動量C玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律D盧瑟福根據(jù)粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型E德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越長【答案】ACD【解析】愛因斯坦提出了光子假說，建立了光電效應方程，故選項A正確；康普頓效應表明光不僅具有能量，還具有動量，故選項B錯誤；玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，故選項C正確；盧瑟福根據(jù)粒子散射實驗提出了原子核式結構模型，故選項D正確；微觀粒子的德布羅意波長為，其中p為微觀粒子的動量，故動量越大，則對應的波長就越短，選項E錯誤?！究键c定位】光電效應、康普頓效應、波爾的原子理論、核式結構模型、

12、德布羅意波【名師點睛】本題考查了光電效應、康普頓效應、波爾的原子理論、核式結構模型、德布羅意波等基礎知識點，難度不大，關鍵要熟悉教材。14【2016全國新課標卷】現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是A保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大B入射光的頻率變高，飽和光電流變大C入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關【答案】ACE【考點定位】光電效應【名師點睛】本題主要考查光電效應。發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于

13、金屬的極限頻率，光的強弱只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目；本題涉及的光電效應知識較多，很多結論都是識記的，注意把握現(xiàn)象的實質，明確其間的聯(lián)系與區(qū)別；平時積累物理知識。15【2016全國新課標卷】一靜止的鋁原子核俘獲一速度為m/s的質子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核，下列說法正確的是A核反應方程為B核反應方程過程中系統(tǒng)動量守恒C核反應過程中系統(tǒng)能量不守恒D核反應前后核子數(shù)相等，所以生成物的質量等于反應物的質量之和E硅原子核速度的數(shù)量級為m/s，方向與質子初速度方向一致【答案】ABE【解析】根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應方程，A正確；過程中釋放的核力遠遠大于外力，故系統(tǒng)動量守恒，B正確；核反應過

14、程中系統(tǒng)能量守恒，C錯誤；由于反應過程中，要釋放大量的能量，即伴隨著質量虧損，所以生成物的質量小于反應物的質量之和，D錯誤；由動量守恒可知，解得，故數(shù)量級約為105 m/s，故E正確?！究键c定位】考查了動量守恒、能量守恒、核反應方程【方法技巧】由質量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知核反應方程；由動量守恒可知硅原子核速度的數(shù)量級及速度方向，本大題包含了3-5原子物理的內(nèi)容，難度不大，但從題目來看考查范圍很廣，要求能全面掌握。16【2015上海10】用很弱的光做單縫衍射實驗，改變曝光時間，在膠片上出現(xiàn)的圖像如圖所示，該實驗表明A光的本質是波B光的本質是粒子C光的能量在膠片上分布不均勻D光到達膠片上不同位置的概率

15、相同【答案】C【考點定位】波粒二象性【名師點睛】本題考查光的波粒二象性，意在考查考生對教材內(nèi)容的掌握情況。只要能簡要運用教材相關知識點分析一些現(xiàn)象就行，屬于容易題。17【2015天津1】物理學重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對事實觀察的基礎上，下列說法正確的是A天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結構的B電子的發(fā)現(xiàn)使人認識到原子具有核式結構C粒子散射實驗的重要發(fā)現(xiàn)是電荷時量子化的D密立根油滴實驗表明核外電子的軌道是不連續(xù)的【答案】A考點：近代物理學史【名師點睛】物理學史和物理科學研究方法是高考試卷的必考內(nèi)容，熟記物理學的重要發(fā)現(xiàn)以及相應的科學家，還有就是在重要規(guī)律、定律發(fā)現(xiàn)過程中物理學家們所用到

16、的科學研究方法是正確解答這類試題的關鍵，在識記上可以采用分板塊如力、電磁、原子物理等方式進行強化記憶。同時，了解定律、規(guī)律發(fā)現(xiàn)時的歷史背景也有助于記憶。18【2015江蘇12C（1）】波粒二象性時微觀世界的基本特征，以下說法正確的有_。A光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波也相等【答案】AB【解析】光電效應說明光的粒子性，所以A正確；熱中子在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，所以B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射

17、是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯誤；根據(jù)的德布羅意波長公式，又質子的質量大于電子的質量，所以動能相等的質子和電子，質子的德布羅意波較短，所以D錯誤。【考點】光的效應、黑體輻射、物質波【方法技巧】本題主要是識記，光電效應黑體輻射以及物質波等，理解光的波粒二象性。19【2015北京14】下列核反應方程中，屬于衰變的是（）A BC D【答案】B【解析】A選項是人工核轉變，用人工方法核轟擊產(chǎn)生質子；選項A錯誤。B、衰變是原子核自發(fā)放射粒子的核反應，選項B正確；C、兩個輕核結合成中核的反應為輕核聚變反應，選項C錯誤；D為衰變。故選B。【考點定位】四類核反應方程的特點。【規(guī)律總

18、結】衰變規(guī)律：，；人工核轉變（三大發(fā)現(xiàn)）：，；輕核聚變：；重核裂變：。20【2015廣東18】科學家使用核反應獲取氚，再利用氘和氚核反應獲得能量，核反應方程分別為：XY4.9MeV和X17.6MeV，下列表述正確的有AX是中子 BY的質子數(shù)是3，中子數(shù)是6C兩個核反應都沒有質量虧損 D氘和氚的核反應是核聚變反應【答案】AD【考點定位】對愛因斯坦質能方程、核聚變反應概念的理解，及核反應方程中質量數(shù)、電荷數(shù)守恒的應用。21【2015上海1】X射線A不是電磁波 B具有反射和折射的特性C只能在介質中傳播 D不能發(fā)生干涉和衍射【答案】B【解析】X射線是波長極短的電磁波，故A錯誤；X射線是波長極短的電磁波

19、，電磁波具有反射與折射的特性，B正確；X射線可以在真空中傳播，故C錯誤；X射線是波長極短的電磁波，能發(fā)生干涉和衍射作用，故D錯誤?！究键c定位】電磁波譜【名師點睛】本題考查電磁波譜中X射線的相關知識，比較容易，意在考查考生對物理基礎知識的掌握情況。電磁波譜中有無線電波、紅外線、可見波、紫外線、X射線等，它們都和可見光一樣屬于電磁波，具有波的特性，即具有反射、折射、干涉和衍射等特性，電磁波的傳播不需要介質，即能在真空中傳播，這一點不同于機械波。22【2015上海5】鈾核可以發(fā)生衰變和裂變，鈾核的A衰變和裂變都能自發(fā)發(fā)生 B衰變和裂變都不能自發(fā)發(fā)生C衰變能自發(fā)發(fā)生而裂變不能自發(fā)發(fā)生 D衰變不能自發(fā)發(fā)

20、生而裂變能自發(fā)發(fā)生【答案】C【考點定位】衰變；裂變【名師點睛】本題考查衰變和裂變的區(qū)別，意在考查考生對教材內(nèi)容的掌握情況，特別是重要物理概念或現(xiàn)象的區(qū)別與聯(lián)系。求解本題，知道衰變和裂變的區(qū)別，前者是天然的，是自發(fā)發(fā)生的，后者本質上還是一種人工實現(xiàn)的，不能自發(fā)發(fā)生；衰變和裂變是兩種不同的核反應過程。23【2015上海6】經(jīng)過一系列衰變和衰變后變成，則比少A16個中子，8個質子 B8個中子，16個質子C24個中子，8個質子 D8個中子，24個質子【答案】A【解析】比質子數(shù)少（90-82）=8個，核子數(shù)少（232-208）=24個，所以中子數(shù)少（24-8）=16個，故A正確；B、C、D錯誤。【考點定

21、位】核反應方程【名師點睛】本題考查衰變過程遵循的規(guī)律和原子核的結構及書寫方式，意在考查考生的識記能力和簡單的分析推理能力。求解本題的關鍵在于，知道在核反應方程過程中，電荷數(shù)和質量數(shù)守恒，知道質子和中子統(tǒng)稱核子。24【2015上海7】在粒子散射實驗中，電子對粒子運動的影響可以忽略，這是因為與粒子相比，電子A電量太小 B速度太小 C體積太小 D質量太小【答案】D【解析】在粒子散射實驗中，由于電子的質量太小，電子的質量只有粒子的，它對粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對槍彈的影響，完全可以忽略。故D正確，A、B、C錯誤?！究键c定位】粒子散射實驗【名師點睛】本題考查粒子散射實驗，涉及電子的特征，意在考

22、查考生的識記能力。盧瑟福粒子散射實驗，說明原子是核式結構的。25【2015上海11】某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料A僅鈉能產(chǎn)生光電子 B僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D都能產(chǎn)生光電子【答案】D【考點定位】光電效應【名師點睛】本題考查愛因斯坦光電效應方程，重點是考查發(fā)生光電效應的條件：光的頻率大于截止頻率，光的波長小于極限波長。根據(jù)愛因斯坦光電效應方程，還可以計算逸出功，光電子逸出時的最大動能，甚至還可以結合圖象進行一些分析判斷和簡單計算。26【2015福建30（1）】下列有關原子結構和原子核

23、的認識，其中正確的是。A射線是高速運動的電子流B氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大C太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D的半衰期是5天，100克經(jīng)過10天后還剩下50克【答案】B【解析】射線是光子流，所以A錯誤；氫原子輻射光子后，從高軌道躍遷到低軌道，其繞核運動的電子速度增大，動能增大，故B正確；太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的輕核聚變，所以C錯誤；半衰期是大量的統(tǒng)計規(guī)律，少數(shù)原子核不適應，所以D錯誤?！究键c】原子結構和原子核【方法技巧】本題主要考察原子結構與原子核，掌握三種射線的本質，理解躍遷理論、半衰期等概念27【2015山東39（1）】發(fā)生放射性衰變?yōu)?，半衰期約為5

24、700年。已知植物存活其間，其體內(nèi)與的比例不變；生命活動結束后，的比例持續(xù)減少。現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是_。（雙選，填正確答案標號）a該古木的年代距今約為5700年b、具有相同的中子數(shù)c衰變?yōu)榈倪^程中放出射線d增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速的衰變【答案】ac【考點定位】半衰期；核反應方程.【規(guī)律總結】掌握半衰期的概念及影響半衰期的因素，記住同位素的特點及衰變的本質.28【2015全國新課標35（1）】實物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是A電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣B 射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C人們

25、利慢中子衍射來研究晶體的結構D人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構E光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關【答案】ACD【解析】電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故A正確；射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡，可以說明射線是一種粒子，故B錯誤；人們利慢中子衍射來研究晶體的結構，中子衍射說明中子是一種波，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構，利用了電子的干涉現(xiàn)象，說明電子是一種波，故D正確；光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，說明光是一種粒子，故E錯誤。【考點定位】波粒二象性；光電效應【方法技

26、巧】本題主要是波粒二象性的理解，干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，而光電效應是粒子性的典型表現(xiàn)。最好能記住相關結論。二、非選擇題29【2017江蘇卷】質子（）和粒子（）被加速到相同動能時，質子的動量（選填“大于”、“小于”或“等于”）粒子的動量，質子和粒子的德布羅意波波長之比為【答案】小于 2:1【考點定位】物質波【名師點睛】考查公式，動量與動能的關系以及物質的波的波長和公式，較容易30【2016全國新課標卷】（5分）在下列描述的核過程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_。（填正確答案標號）A BC DEF【答案】C AB E F【解析】衰變的反應物只有一個，生成物

27、有或；重核裂變的反應物一般是重核和中子，生成較輕的核；氫核聚變是輕核合成為較重的核?！究键c定位】核反應方程、核反應類型【名師點睛】此題考查核反應的基本類型；要知道核反應分為四種：衰變、重核裂變、輕核聚變和人工核轉變；記住各種類型方程的特點即可解決此題。31【2016江蘇卷】已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，則頻率為的光子的動量為用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動量改變量的大小為【答案】【解析】根據(jù)光子的動量公式，取入射的方向為正方向，則光子動量的變化量為【考點定位】光的粒子性，光子的動量【方法技巧】光子的動量的公式以及動量的矢量性。32【2015江蘇12C（2

28、）】核電站利用原子核鏈式反應放出的巨大能量進行發(fā)電，是常用的核燃料。受一個中子轟擊后裂變成和兩部分，并產(chǎn)生_個中子。要使鏈式反應發(fā)生，裂變物質的體積要_（選填“大于”或者“小于”）它的臨界體積。【答案】3 大于【解析】由質量數(shù)和電荷數(shù)守可知：，可見產(chǎn)生了3個中子，鏈式反應的一個條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積?！究键c】核反應、重核裂變【方法技巧】本題主要是核反應方程，能根據(jù)質量數(shù)、電荷數(shù)守恒寫出核反應方程，知道發(fā)生鏈式反應的條件33【2015海南17（1）】氫原子基態(tài)的能量為。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)出的所有光子中，頻率最大的光子能量為0.96，頻率最小的光子的能量為eV（保留2位有效數(shù)字），這些光子可具有種不同的頻率?！敬鸢浮浚?0【考點定位】氫原子躍遷【方法技巧】解決本題的關鍵知道能級間躍遷滿足的規(guī)律，能級差越大，輻射的光子能量越大，光子頻率越大，波