专题14 原子结构、原子核和波粒二象性——2020年高考和模拟题物理分项汇编(解析版)

专题14 原子结构、原子核和波粒二象性 1．（2020·Ⅱ）氘核21H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式

241112106H 2He 2H+2n+43.15MeV →+表示。

海水中富含氘，已知1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J ，1 MeV= 1.6×10–13J ，则M 约为

A ．40 kg

B ．100 kg

C ．400 kg

D ．1 000 kg

【答案】C

【解析】氘核21H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式

241112106H 2He 2H+2n+43.15MeV →+则平均每个氘核聚变释放的能量为

43.15=MeV 66

E ε=1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为

0E N ε=

由Q mq =可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量

0400kg E Q m q q

==≈2．（2020·江苏）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I 及其极大值对应的波长λ 的变化情况是

A ．I 增大，λ 增大

B ．I 增大，λ 减小

C ．I 减小，λ 增大

D ．I 诚小，λ 减小

【答案】B 【解析】黑体辐射的实验规律如图

特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度I 增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以λ 减小。故选B 。

3．（2020·浙江）下列说法正确的是

A ．质子的德布罗意波长与其动能成正比

B ．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是α 射线

C ．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关

D ．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性

【答案】D

【解析】A ．由公式

h p λ==可知质子的德布罗意波长1p

λ∝

，λ∝，故A 错误； B ．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是γ射线，故B 错误；

C ．由

k

E h W ν=−当0h W ν=，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C 错误；

D ．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D 正确。

故选D 。

4．（2020·山东）氚核31H 发生β 衰变成为氦核2

3He 。假设含氚材料中31H 发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2×104 s 时间内形成的平均电流为5.0×10-8 A 。已知电子电荷量为1.6×10-19 C ，在这段时间内发生β衰变的氚核31H 的个数为（ ）

A ．14

5.010×B ．161.010×C ．162.010×D ．181.010×

【答案】B 【解析】根据q ne I t t ==，可得产生的电子数为8416195.010 3.210101.610

It n e −−×××===×个因在β 衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016 个。故选B ．

5．（2020·天津）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的

理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】D

【解析】A ．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A 错误；

B ．光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B 错误；

C ．实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C 错误；

D ．卢瑟福的α 粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D 正确；故选D 。

6．（2020·新课标Ⅰ）下列核反应方程中，X 1，X 2，X 3，X 4 代表α 粒子的有

A ．2211101H +H n +X →

B ．2311102H +H n +X →

C ．23511448992056363U +n Ba +Kr +3X →

D ．1630314

n +Li H +X →4

24242【答案】BD

【解析】α 粒子为氦原子核 He ，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A 选项中的X 1 为23 He ，B 选项中的X 2 为 He ，C 选项中的X 3 为中子01

n ，D 选项中的X 4 为 He 。故选BD 。7．（2020·Ⅲ）1934 年，约里奥—居里夫妇用α 粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X ，反应方程为：42712130He+Al X+n →。X 会衰变成原子核Y ，衰变方程为01X Y+e →，则

A ．X 的质量数与Y 的质量数相等

B ．X 的电荷数比Y 的电荷数少1

C ．X 的电荷数比2713Al 的电荷数多2

D ．X 的质量数与27

13Al 的质量数相等 【答案】AC

【解析】设X 和Y 的质子数分别为1n 和2n ，质量数分别为1m 和2m ，则反应方程为

1142712130He+Al X+n m n → ，121201X Y+m m n n e

→根据反应方程质子数和质量数守恒，解得

12+13=n ，1

21n n =+ 14+27=1m + ，1

20m m =+解得

115n = ，214n =，130m = ，230

m =AC ．X 的质量数（130m =）与Y 的质量数（230m =）相等，比2713Al 的质量数多3，故A 正确，D 错误；

BC ．X 的电荷数（115n =）比Y 的电荷数（214n =）多1，比2713Al 的电荷数多2，故B 错误，C 正确；故选AC 。

8．（2020·浙江省1月学业水平测试选考）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV 到3.11eV 之间，则

A ．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线

B ．氢原子从3n =的能级向2n =的能级跃迁时会辐射出红外线

C ．处于3n =能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离

D ．大量氢原子从4n =能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光

【答案】CD

【解析】A ．γ射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射γ射线，故A 错误；

B ．氢原子从3n =的能级向2n =的能级辐射光子的能量：

1.51eV (3.40eV) 1.89eV E =−−−=

在可见光范围之内，故B 错误；

C ．氢原子在3n =能级吸收1.51eV 的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率大于1.51eV ，可以使处于3n =能级的氢原子电离，故C 正确；

D ．氢原子从4n =能级跃迁至2n =能级辐射光子的能量：

0.85eV (3.40eV) 2.55eV

E ′=−−−=