北京市2011-2020年高考物理专项分类汇编之13—原子物理和原子核（解析卷）

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北京市2011-2020年高考专项分类汇编之13—
原子物理和原子核
（1）玻尔理论
1.2016年北京卷13.处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
【答案】C
【解析】大量的氢原子处在第n能级向基态跃迁时，有 种可能。故C正确。
2.2012年理综北京卷13. 一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级。该氢原子 （　　）
A 放出光子，能量增加
B放出光子，能量减少
C 吸收光子，能量增加
D 吸收光子，能量减少
答案：B
解析：本题属于原子跃迁知识的综合。原子由高能级3跃迁到低能级2的过程中原子能量减少必然放出光子，答案B。
3.2020年北京卷2．氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低
C．从能级跃迁到能级需吸收0.66eV的能量
D．能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
答案∶C
解析∶A．大量氢原子处于能级跃迁到最多可辐射出种不同频率的光子，故A错；
B．根据能级图可知从能级跃迁到能级辐射的光子能量为
从能级跃迁到能级辐射的光子能量为
比较可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率高，故B错误；
C．根据能级图可知从能级跃迁到能级，需要吸收的能量为
，故C正确；
D．根据能级图可知氢原子处于能级的能量为-1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，故D错误；
故选C。
（2）天然放射性现象、半衰期
5.2015年理综北京卷14．下列核反应方程中，属于衰变的是 （ B ）
A． B．
C． D．
解析： A选项是人工核转变，选项A错误； B选项是原子核自发放射粒子的核反应（衰变），选项B正确；C选项是两个轻核结合成重核的反应（聚变），选项C错误；选项D为β衰变。故选B。
6.2015年理综北京卷17．实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。则 （ D ）
A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外
B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里
D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里
解析：静止的核发生β衰变（）由内力作用，满足动量守恒，则新核和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由可知，则两个新核的运动半径与电量成反比，即，则新核为小圆，电子为大圆；而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项D正确。
7.2017年北京卷23．（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α粒子（）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。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。
（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。
答：（1）→+；（2）， ；（3）
（1）→+
（2）设粒子的速度大小为v，由，，得粒子在磁场中运动周期
环形电流大小
（3）由，得
设衰变后新核Y的速度大小为v'，系统动量守恒：得：
由 得
说明：若利用解答，亦可。
8.海淀区2020年春阶段性测试1．下列说法中正确的是
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态及外部条件有关
C．在核反应方程+→+X中，X表示的是中子
D．氢原子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减少
答：D
解析：β衰变产生的电子，来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，但是电子不是原子核的组成部分．故A错误；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态及外部条件无关，B错误；在核反应方程+→+X中，X表示的质子，C错误；氢原子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减少,D正确。
9.清华附中2017届三模16．放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。在天然放射现象中原子核发出粒子或β粒子，变成另一种核，称为原子核的衰变。在天然放射现象中，某种原子核发生衰变时
A．不一定是放出能量的
B．衰变的快慢会因为压力、温度或化学状态而受影响
C．如果只有10个原子核，经过一个半衰期，必有5个发生衰变
D．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
答：D
解析：在天然放射现象中，某种原子核发生衰变时，有质量亏损，一定放出能量，A错误；衰变的快慢不会因为压力、温度或化学状态而受影响，B错误；半衰期是统计规律，对少量的原子核是没有意义的，C错误；原子核衰变时遵从电荷数守恒和质量数守恒，选项D正确。
（3）核反应 核能
10.朝阳区2020年5月学业水平等级性考试练习2．宇宙射线进入地球大气层时同大气作用产生中子，中子撞击大气中的氮核引发核反应，产生碳核和原子核X，则X为
A． B． C． D．
答：A
解析：写出核反应方程式 ，则X为质子，选项A正确。
11. 2014年理综北京卷
14.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速） （ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2，此核反应放出的能量，故C正确。
12.2018年北京卷、13．在核反应方程中，X表示的是 （ A ）
A．质子 B．中子 C．电子 D．粒子
解析：设X为，根据核反应的电荷数守恒有2+7=8+Z ,则Z=1； 根据核反应的质量数守恒有
4+14=17+A，则A=1，所以X为质子，故选项A正确、BCD错误。
（4）近代物理综合
13.2012年理综北京卷
20. “约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且v与U成正比，即v=kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象为机理，但仍可运用物理学中常用的方法。在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为 （　B　）
A. B. C. D.
解析：物理公式表达了各物理量间的质量和单位双重关系，所以可以用单位来衡量称为量纲法。
光子的能量与光的频率成正比
电场力对电子所做电功为
，由于和有相同的单位，所以k的单位与的单位相同。
根据题意k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关，答案B。
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