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2016年—2018年高考试题精编版分项解析 专题13 原子结构、原子核和波粒二象性
1．在核反应方程
中，X表示的是
A. 质子 B. 中子 C. 电子 D. α粒子
【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷） 【答案】 A 【解析】设X为：电荷数守恒：
，根据核反应的质量数守恒：
，则
，即X为：
，则：
为质子，故选项A正确，BCD错误。
点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而确定X的种类。
2．用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.286.63A. 1B. 8C. 2D. 8
10J·s，真空中的光速为3.0010Hz 10Hz 10Hz 10Hz
15 15 14 14 -34
8
-1
10
-19
J。已知普朗克常量为
10m·s，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（ ）
【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II卷） 【答案】 B
则
，故B正确；
代入数据可得：故选B
点睛：本题比较简单，知道光电效应方程并利用方程求解即可。
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3．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到
n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定
A.
对应的前后能级之差最小
的折射率最大 的传播速度最大
也一定能
B. 同一介质对C. 同一介质中D. 用
照射某一金属能发生光电效应，则
【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷） 【答案】 A
度最大，BC错误；的波长小于应，则
不一定能，D错误．
的波长，故
的频率大于
的频率，若用
照射某一金属能发生光电效
【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小．
4．国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是
A. B. C. D.
俘获一个α粒子，产生俘获一个α粒子，产生俘获一个质子，产生俘获一个质子，产生
并放出一个粒子 并放出一个粒子
并放出一个粒子 并放出一个粒子
【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷） 【答案】 B
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为
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、、
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，，故只有B选项符合题意；
【点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反应方程式． 5．1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核X的原子序数和质量数分别为
A. 15和28 B. 15和30 C. 16和30 D. 17和31
【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III卷） 【答案】 B
【解析】试题分析 本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点。
解析 根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2+13=15，质量数为4+27-1=30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，选项B正确。
点睛 此题与2014年高考上海试题和2013年高考重庆试题类似，都是给出核反应方程，要求利用核反应同时遵循的质量数守恒和电荷数守恒解答。
，产生了第一个人工放射性核素X：
。
1．【2017·天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是
A．1H?1H?2He?0n B．7N?2He?8O?1H C．2He?4271323511448911Al?3015P?0n D．92U?0n?56Ba?36Kr?30n
2341144171【答案】A
【考点定位】核反应的种类
【名师点睛】本题的关键是知道核反应的分类，区别衰变和核反应。
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2．【2017·新课标Ⅰ卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是1H?1H→2He?0n。已知1H的质量为2.013 6 u，2He的质量为3.015 0 u，0n的质量为1.008 7 u，1 u=931 MeV/c。氘核聚变反应中释放的核能约为
A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 【答案】B
【解析】根据质能方程，释放的核能?E??mc2，?m?2mH?mHe?mn?0.0035u，则
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2231231?E?0.0035u?931MeV/c2?c2?3.2585MeV?3.3MeV，故B正确，ACD 错误。
【考点定位】质能方程
【名师点睛】本题考查质能方程，注意原子核的质量单位不是kg，由质能方程求核能时要细心。 3．【2017·江苏卷】原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有 ．
（A）2He核的结合能约为14 MeV （B）2He核比3Li核更稳定
（C）两个1H核结合成2He核时释放能量 （D）
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4U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大
【答案】BC
【考点定位】比结合能 结合能
【名师点睛】本题主要是要理解比结合能的含义，知道结合能与比结合能的区分与关系．以及在核反应过程中由比结合能小的反应生成比结合能大的要释放能量．
4．【2017·新课标Ⅲ卷】在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是
A．若νa>νb，则一定有Ua
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C．若Ua D．若νa>νb，则一定有hνa–Eka>hνb–Ekb 【答案】BC 【考点定位】光电效应 【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；光电子的最大初动能和遏止电压由照射光的频率和金属的逸出功决定；逸出功由金属本身决定，与光的频率无关。 5．【2017·北京卷】2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm=10 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10 –34 –9 J·s，真空光速c=3×10 m/s） 8 A．10–21 J B．10–18 J C．10–15 J D．10–12 J 【答案】B 【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为E?个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B。 【考点定位】光子的能量、电离 【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。 23446．【2017·新课标Ⅱ卷】一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238U?Th?92902He。下 hc??2?10?18 J，由题意可知，光子的能量应比电离一 列说法正确的是 A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 【答案】B p2【解析】根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向，选项B正确；根据Ek?2m可知，衰变后钍核的动能小于α粒子的动能，选项A错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个α粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项C错误；由于该反应放出 2 1 能量，由质能方程可知，衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误；故选B。 【考点定位】半衰期；动量守恒定律；质能方程 【名师点睛】此题考查了原子核的反冲问题以及对半衰期的理解；对于有能量放出的核反应，质量数守恒， p2但是质量不守恒；知道动量和动能的关系Ek?。 2m7．【2017·江苏卷】质子（1H）和α粒子（2H）被加速到相同动能时，质子的动量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为 ． 【答案】小于 2:1 【解析】动量与动能的关系：p2?2mEk，又质子的质量小于α粒子的质量所以质子的动量小于α粒子的动量，且 hp1m11??；根据??，可得质子和α粒子的德布罗意波波长之比为2:1． pp2m2214【考点定位】物质波 【名师点睛】考查公式，动量与动能的关系以及物质的波的波长和公式，较容易． 8．【2017·北京卷】（18分）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子（42He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。 AX表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。 （1）放射性原子核用Z（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。 （3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。 A【答案】（1）ZX?A?4Z?22πmq2B(M?m)(qBR)2Y?He （2） （3） 2qB2mMc2πm42AA?4Z?24Y?2He 【解析】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为ZX?v2（2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有qvB?m R2