高考物理真题分类汇编-原子结构、原子核、波粒二象性(详解_精校).docx

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2011年高考物理真题分类汇编（详解+精校）
原子结构、原子核、波粒二象性
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
A． B． C． D．
1.D 解析：本题考查α粒子散射实验的原理，主要考查学生对该实验的轨迹分析和理解。

由于α粒子轰击金箔时，正对金箔中原子核打上去的一定原路返回，故排除A、C选项；越靠近金原子核的α粒子受力越大，轨迹弯曲程度越大，故D正确。

2．（2011年高考·上海卷）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（）
A．改用频率更小的紫外线照射 B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间
2.B 解析：本题考查光电效应现象，要求学生知道光电效应发生的条件。

根据爱因斯坦对光电效应的研究结论可知光子的频率必须大于金属的极限频率，A错；与光照射时间无关，D错；与光强度无关，C错；X射线的频率比紫外线频率较高，故B对。

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（）
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
3.D 解析：本题考查衰变及半衰期，要求学生理解半衰期。

原子核的衰变是核内进行
的，故半衰期与元素处于化合态、游离态等任何状态无关，与外界温度、压强等任何环境无关，故不改变元素本身，其半衰期不会发生变化，A 、B 、C 三种措施均无法改变，故D 对。

4．（2011年高考·北京理综卷）表示放射性元素碘131（I 131
53）β衰变的方程是
A ．He Sb I 42127
51131
53+→ B ．e Xe I 01311
45131
53-+→ C ．n I I 10130
53131
53+→
D ．H Te I 1130125131
53+→
4.B 解析：A 选项是α衰变，A 错误；B 选项是β衰变，B 正确；C 选项放射的是中子，C 错误；D 选项放射的是质子，D 错误。

5．（2011年高考·全国大纲版理综卷）已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n =E 1/n 2，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 ．143hc E -
B ．12hc E -
C ．14hc E -
D ．1
9hc E - 5.C 解析：依题意可知第一激发态能量为E 2＝E 1/22，要将其电离，需要的能量至少为
△E ＝0－E 2＝h γ，根据波长、频率与波速的关系c ＝γλ，联立解得最大波长λ＝－4hc E 1
，C 对。

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
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
6.D 解析：β射线是高速电子流，α射线才是由氦核组成，A 错误；γ光子在所有
电磁波中频率最高，能量最大，B 错误；半衰期越小衰变越快，应该是碘131衰变更快，C 错误；与铯133和铯137是同位素，质子数相同中子数不同，D 正确。

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E km 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______。

（填选项前的字母）
A ．逸出功与ν有关
B ．E km 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
7．D 解析：光电子的最大初动能与入射光频率的关系是E km = hv －W ，结合图象易判
断D 正确。

8．（2011年高考·广东理综卷）光电效应实验中，下列表述正确的是
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
8.C D 解析：光电流的大小与入射光的强度相关，A 错误。

产生光电效应的条件是：入射光的频率大于或等于被照射材料的极限频率。

入射光的频率达不到极限频率，增加照射光的强度是不能产生光电流的，所以B 错误，C 、D 正确。

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
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
9.C 解析：其中光电效应实验说明光具有粒子性，A 选项错误；X 射线（伦琴射线）的
发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X 射线1896年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生，B 选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征，D 选项错误；所以选择C 。

10．（2011年高考·天津理综卷）甲、乙两单色光分别通过一双缝干涉装置得到各自
的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx ，若Δx 甲 >Δx 乙 ，则下列说法正确的是
A ．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生
B ．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长
C ．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量
O ν ν0 E km
D ．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光
10.BD 解析：偏振现象是横波特有的现象，甲乙都可以有偏振现象发生，A 错；由
x x ∆>∆甲乙，L x d
λ∆=可知甲光的波长大于乙光，B 正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，C 错；波速与波长之间同步变化，D 正确。

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
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
11.D 解析：放射线是从原子核中释放出来的，通过化学反应并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
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
12.D 解析：本题考查衰变中三种射线，要求学生知道三种射线的贯穿本领及电离能
力。

衰变的射线均来自于核内，A 错；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B 错；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D 对。

13．（2011年高考·四川理综卷）氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为
ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2。

已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则
A ．吸收光子的能量为h ν1+h ν2
B ．辐射光子的能量为h ν1+h ν2
C ．吸收光子的能量为h ν2-h ν1
D ．辐射光子的能量为h ν2-h ν1
纸
铝 铅 三种射线 ①
②
③
13.D 解析：氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光，1m n E E h ν-=，从能级n 跃
迁到能级k 时吸收紫光2k n E E h ν-=，则从能级k 跃迁到能级
m 21()()k m k n m n E E E E E E h h νν-=---=-，能量降低辐射光子，答案D 。

14.（2011年高考·海南理综卷）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛
核电站的核泄漏事故。

在泄露的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系
列衰变产生对人体有危害的辐射。

在下列四个式子中，有两个能分别反映
131I 和137Cs 衰变过程，它们分别是_______和__________（填入正确选项前的字母）。

131I 和
137Cs 原子核中的
中子数分别是________和_______. A ．n Ba X 10731
651+→ B ．e Xe X 01311452-+→ C ．e Ba X 01731653-+→
D ．P Xe X 11311
454+→
14.B ；C ；78；82 解析：由质量数和核电荷数守恒可以得出正确选项 BC ；131I 和
137Cs
原子核中的中子数分别78和82。

15．（2011年高考·上海卷）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
15.ABD 解析：本题考查双缝干涉实验及光的波粒二象性。

光子较少时，极其微弱的
可见光光子的落点位置具有不确定性，故（a ）图说明光具有粒子性，A 对；光照时间的增加，光子落在亮条纹区域的概念明显较大，双缝干涉条纹越来越清晰，故（c ）具有波动性，B 对；显然光子落在亮条纹上的概念较大，该实验也说明光是一种概率波，D 对。

16.（2011年高考·山东理综卷）碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8
天。

（1）碘131核的衰变方程：→I 13153 ______________（衰变后的元素用X 表示）。

（2）经过________天有75%的碘131核发生了衰变。

16.（1）1310541X e -+；
（2）16
解析：（1）核衰变遵守电荷量和质量数守恒，所以131
131053541I X e -→+
（2）根据半衰期概念，得01()2t m m τ=⋅剩 即800125%()2
t m m =⋅ 解得t=16天。

17.（2011年高考·全国卷新课标版）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）的单色光做该实验，则其遏止电压为______。

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 。

17.0c w h λ=逸；00hc e λλλλ- 解析：由w h ν=极限逸和c νλ=得0
c w h λ=逸，由爱因斯坦质能方程k c
E h w λ=-逸和k E Ue =得00hc U e λλλλ
-=截止。

18．（2011年高考·江苏理综卷）（选修模块3－5）
⑴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 ．
B ．
C ．
D ．
⑵按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量__________（选填“越大”或“越小”）。

已知氢原子的基态能量为E 1（E 1<0），电子质量为m ，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为_______________（普朗克常量为h ）。

⑶有些核反应过程是吸收能量的。

例如在H O N X 1117814
7+→+中，核反应吸收的能量
()()[]2N X H O c m m m m Q +-+=，在该核反应方程中，X 表示什么粒子？X 粒子以动能E k 轰击静止的N 14
7，若E k =Q ，则该核反应能否发生？请简要说明理由。

18.（1）A （2）越大；
12()h E m
ν+ （3）42He ；不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。

解析：（1）黑体辐射规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，
辐射强度
λ O 1700k 1300k
辐射强度 λ O 1300k 1700k
辐射强度 λ O 1700k 1300k
辐射强度 λ O 1300k
1700k
另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A 图正确。

（2）根据213.6n eV E n -=
及20n r n r =，越远，n 越大，E n 越大（注意E n 为负值）。

电阻动能2112k E h E mv ν=+=（注意E 1为负值），可解得：12()h E v m
ν+=。

（3）根据核反应的质量数和电荷数守恒，可得：X 粒子的质量数为4，电荷数为2，是4
2He 。