上海市2011-2020年高考物理试卷专项分类汇编之16—原子物理学（含答案及解析）
文档属性
| 名称 | 上海市2011-2020年高考物理试卷专项分类汇编之16—原子物理学（含答案及解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 290.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-01-13 08:57:37 | ||
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文档简介
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上海市2011-2020年高考试卷分类汇编之16—
原子物理学
（1）天然放射性现象、半衰期
1.2018年上海市学业水平考试1. 粒子是（ ）
（A）分子 （B）原子 （C）原子核 （D）光子
答案：C
解析：粒子是氦原子核，故ABD错误；C正确。
2.2020年上海市学业水平考试1．β射线是（ ）
（A）原子核放出的电子流 （B）原子核外电子电离形成的电子流
（C）原子核放射出的电磁波 （D）原子核外电子受激发产生的电磁波
答案：A
解析：β 射线是原子核衰变时放出的高速电子流，选项A正确。
3.2020年上海市学业水平考试17．倒入容器的啤酒会形成大量泡沫。将啤酒倒入量筒，实验结果表明泡沫的破裂与原子核的衰变遵循同样的统计规律，量筒中液面以上泡沫体积V随时间t变化的关系如图所示。泡沫上表面下降速度____________（选填：“增大”、“不变”或“减小”）。假设泡沫均匀分布，量筒中泡沫从t＝0开始，经过1.5个“半衰期”后剩余的体积约为________cm3。
答案：变小，60，
解析：由图可知：图像的斜率随时间的增大而减小，即泡沫上表面下降速度在变小；
原子核的衰变规律是：原子核每经过一个半衰期减小为原来数目的一半，
由图可知：t=100s时，V=120cm3，t=300s时，V=60cm3，t=500s时，V=30cm3，
所以半衰期为200s，从t＝0开始，经过1.5个“半衰期”后即经过t=300s时，剩余的体积约为60cm3。
4.2015年上海卷6． 经过一系列α衰变和β衰变后变成，则比少 （ A ）
（A）16个中子，8个质子 （B）8个中子，l6个质子
（C）24个中子，8个质子 （D）8个中子，24个质子
解析： 比质子数少90-82=8个，核子数少232-208=24个，所以中子数少24-8=16个，故A正确，B、C、D错误。
5. 2012年物理上海卷3．与原子核内部变化有关的现象是 （ ）
（A）电离现象 （B）光电效应现象
（C）天然放射现象 （D）粒子散射现象
答案：C
解析：电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚，与原子核内部无关，因此A不对
光电效应说明光的粒子性，同样也与原子核内部无关，B不对
天然放射现象是从原子核内部放出 、β、三种射线，说明原子核内部的复杂结构，放出 、β后原子核就变成了新的原子核，因此C正确
α粒子散射现象说明原子有核式结构模型，与原子核内部变化无关，D不对
6. 2011年上海卷7．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
答案：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。
7.2016年上海卷6.放射性元素A经过2次衰变和1次β?衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了
（A）1位 （B）2位 （C）3位 （D）4位
【答案】C
【解析】粒子是，β?粒子是，因此发生一次衰变电荷数减少2，发生一次β?衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位。故选项C正确。
8.2016年上海卷10.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则
（A）a为电源正极，到达A板的为射线
（B）a为电源正极，到达A板的为β射线
（C）a为电源负极，到达A板的为射线
（D）a为电源负极，到达A板的为β射线
【答案】B
【解析】从图可以看出，到达两板的粒子在电场中做类平抛运动，到达A板的粒子的竖直位移小于到达B板粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则根据公式可知，两极板电压U相同，放射源与两极板的距离d也相同，两个粒子初速度v0相差约10倍，而电子的要小得多，所以电子的竖直位移小，故到达A板的为β射线，a为电源正极， 故选项B正确。
9. 2012年物理上海卷5．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是 （ ）
（A）x射线 （B）射线
（C）射线 （D）射线
答案：D
解析：首先，放射源放出的是α射线、β射线 、γ射线，无x射线，A不对；另外射线穿透本领最弱，一张纸就能挡住，而β射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，射线穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，而要穿过轧制钢板只能是射线，因此D正确
10. 2012年上海卷21．发生一次β衰变后变为Ni核，其衰变方程为________________________；在该衰变过程中还发出频率为ν1、ν2的两个光子，其总能量为_____________________。
答案：， h（1＋2），
解析：衰变方程满足质量数守恒和电荷数守恒；
根据光子的能量E= h，可知两个光子总能量为h（1＋2）
11. 2011年上海卷9．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
答案：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。
12. 2013年上海卷7．在一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生β衰变的次数为 （ ）
A．6次 B．10次 C．22次 D．32次
答案：A
解析：一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生α衰变的次数为（238-206）÷4=8次，发生β衰变的次数为2×8-(92-82)=6次，选项A正确。
（2）原子核的组成 核式结构模型
13.2017年上海市学业水平考试1．由放射性元素放出的氦核流被称为（ ）
（A）阴极射线 （B）射线 （C）β射线
答案：B
14.2017年上海市学业水平考试3．在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的（ ）
（A）核子数 （B）电子数 （C）中子数 （D）质子数
答案：D
15.2019年上海学业卷2．原子核内部有( )
质子 （B）a粒子 （C）电子 （D）光电子
答案： A
解析：原子核由质子和中子组成，故选项A正确，BCD错误。
16.2016年上海卷1.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在
（A）电子 （B）中子 （C）质子 （D）原子核
【答案】D
【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核。故选项D正确。
17.2015年上海卷7．在粒子散射实验中，电子对粒子运动的影响可以忽略。这是因为与粒子相比，电子的 （ D ）
（A）电量太小 （B）速度太小 （C）体积太小 （D）质量太小
解析： 在粒子散射实验中，由于电子的质量太小，电子的质量只有粒子的，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。故D正确，A、B、C错误。
18.2012年物理上海卷
9．某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图（ ）
答案：B
解析：某种元素中质子数与中子数基本相当，质量数等于质子数与中子数之和，因此当中子数N增多时，质量数A也会增大，因此A、D两个选项不对，只能从B、C两个选项中选。又因为氢原子中只有一个质子，无中子，也就是中子数N为零时，质量数A不为零，因此只有B正确
19.2011年上海卷2．卢瑟福利用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．
答案：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。
20. 2014年物理上海卷3.不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是 （ ）
A．原子中心有一个很小的原子核
B．原子核是由质子和中子组成的
C．原子质量几乎全部集中在原子核内
D．原子的正电荷全部集中在原子核内
【答案】B
【解析】卢瑟福通过散射实验，发现绝大多数粒子发生了偏转，少数发发生了大角度的偏转，极少数反向运动，说明原子几乎全部质量集中在核内；且和粒子具有斥力，所以正电荷集中在核内；因为只有极少数反向运动，说明原子核很小；并不能说明原子核是由质子和中子组成的，B项正确。
（3）核反应 核能
21.2018年上海市学业水平考试3.核反应方程42He+94Be→126C+AZX中的AZX是（ ）
（A）11H （B）01e （C）0-1e （D）10n
答案：D
解析：根据核反应遵从质量数守恒和电荷数守恒，X的质量数为4+9-12=1，电荷数为0，故X为中子，故D正确ABC错误．故选D．
22. 2014年物理上海卷2.核反应方程中的X表示 （ ）
A．质子 B．电子 C．光子 D．中子
【答案】D
【解析】核反应同时遵循质量数和电荷数守恒，根据质量数守恒，可知X的质量数是1，电荷数是0，所以该粒子是中子，D项正确。
23.2013年上海卷21．放射性元素衰变为，此衰变过程的核反应方程是 ；用此衰变过程中发出的射线轰击，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是 。
答案： →+He He+→Ne+H。
解析：根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是→+He。用α射线轰击，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是：He+→Ne+H。
（4）裂变和聚变
24. 2014年物理上海卷5.链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是 （ ）
A．质子 B．中子 C．β粒子 D． 粒子
【答案】B
【解析】重核的裂变需要中子的轰击，在链式反应中，不断放出高速的中子使裂变可以不断进行下去，B项正确。
25.2015年上海卷5．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的 （ C ）
（A）衰变和裂变都能自发发生
（B）衰变和裂变都不能自发发生
（C）衰变能自发发生而裂变不能自发发生
（D）衰变不能自发发生而裂变能自发发生
解析：铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变不能自发发生，故A、B、D错误，C正确。
（5）近代物理综合
26.2020年上海卷15．质量m＝1.67×10－27kg的质子在高能粒子加速器中被加速到动能Ek＝1.60×10－20J。某同学根据计算出该质子速度大小v＝4.38×108m/s（计算无误），此速度值的不合理之处是________，这说明_____________。
答案：超过真空中的光速， 一式只适用于宏观低速物体，
解析：动能公式只适用于宏观低速物体，对高速运动的微观粒子不适用。
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上海市2011-2020年高考试卷分类汇编之16—
原子物理学
（1）天然放射性现象、半衰期
1.2018年上海市学业水平考试1. 粒子是（ ）
（A）分子 （B）原子 （C）原子核 （D）光子
答案：C
解析：粒子是氦原子核，故ABD错误；C正确。
2.2020年上海市学业水平考试1．β射线是（ ）
（A）原子核放出的电子流 （B）原子核外电子电离形成的电子流
（C）原子核放射出的电磁波 （D）原子核外电子受激发产生的电磁波
答案：A
解析：β 射线是原子核衰变时放出的高速电子流，选项A正确。
3.2020年上海市学业水平考试17．倒入容器的啤酒会形成大量泡沫。将啤酒倒入量筒，实验结果表明泡沫的破裂与原子核的衰变遵循同样的统计规律，量筒中液面以上泡沫体积V随时间t变化的关系如图所示。泡沫上表面下降速度____________（选填：“增大”、“不变”或“减小”）。假设泡沫均匀分布，量筒中泡沫从t＝0开始，经过1.5个“半衰期”后剩余的体积约为________cm3。
答案：变小，60，
解析：由图可知：图像的斜率随时间的增大而减小，即泡沫上表面下降速度在变小；
原子核的衰变规律是：原子核每经过一个半衰期减小为原来数目的一半，
由图可知：t=100s时，V=120cm3，t=300s时，V=60cm3，t=500s时，V=30cm3，
所以半衰期为200s，从t＝0开始，经过1.5个“半衰期”后即经过t=300s时，剩余的体积约为60cm3。
4.2015年上海卷6． 经过一系列α衰变和β衰变后变成，则比少 （ A ）
（A）16个中子，8个质子 （B）8个中子，l6个质子
（C）24个中子，8个质子 （D）8个中子，24个质子
解析： 比质子数少90-82=8个，核子数少232-208=24个，所以中子数少24-8=16个，故A正确，B、C、D错误。
5. 2012年物理上海卷3．与原子核内部变化有关的现象是 （ ）
（A）电离现象 （B）光电效应现象
（C）天然放射现象 （D）粒子散射现象
答案：C
解析：电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚，与原子核内部无关，因此A不对
光电效应说明光的粒子性，同样也与原子核内部无关，B不对
天然放射现象是从原子核内部放出 、β、三种射线，说明原子核内部的复杂结构，放出 、β后原子核就变成了新的原子核，因此C正确
α粒子散射现象说明原子有核式结构模型，与原子核内部变化无关，D不对
6. 2011年上海卷7．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
答案：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。
7.2016年上海卷6.放射性元素A经过2次衰变和1次β?衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了
（A）1位 （B）2位 （C）3位 （D）4位
【答案】C
【解析】粒子是，β?粒子是，因此发生一次衰变电荷数减少2，发生一次β?衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位。故选项C正确。
8.2016年上海卷10.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则
（A）a为电源正极，到达A板的为射线
（B）a为电源正极，到达A板的为β射线
（C）a为电源负极，到达A板的为射线
（D）a为电源负极，到达A板的为β射线
【答案】B
【解析】从图可以看出，到达两板的粒子在电场中做类平抛运动，到达A板的粒子的竖直位移小于到达B板粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则根据公式可知，两极板电压U相同，放射源与两极板的距离d也相同，两个粒子初速度v0相差约10倍，而电子的要小得多，所以电子的竖直位移小，故到达A板的为β射线，a为电源正极， 故选项B正确。
9. 2012年物理上海卷5．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是 （ ）
（A）x射线 （B）射线
（C）射线 （D）射线
答案：D
解析：首先，放射源放出的是α射线、β射线 、γ射线，无x射线，A不对；另外射线穿透本领最弱，一张纸就能挡住，而β射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，射线穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，而要穿过轧制钢板只能是射线，因此D正确
10. 2012年上海卷21．发生一次β衰变后变为Ni核，其衰变方程为________________________；在该衰变过程中还发出频率为ν1、ν2的两个光子，其总能量为_____________________。
答案：， h（1＋2），
解析：衰变方程满足质量数守恒和电荷数守恒；
根据光子的能量E= h，可知两个光子总能量为h（1＋2）
11. 2011年上海卷9．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
答案：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。
12. 2013年上海卷7．在一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生β衰变的次数为 （ ）
A．6次 B．10次 C．22次 D．32次
答案：A
解析：一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生α衰变的次数为（238-206）÷4=8次，发生β衰变的次数为2×8-(92-82)=6次，选项A正确。
（2）原子核的组成 核式结构模型
13.2017年上海市学业水平考试1．由放射性元素放出的氦核流被称为（ ）
（A）阴极射线 （B）射线 （C）β射线
答案：B
14.2017年上海市学业水平考试3．在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的（ ）
（A）核子数 （B）电子数 （C）中子数 （D）质子数
答案：D
15.2019年上海学业卷2．原子核内部有( )
质子 （B）a粒子 （C）电子 （D）光电子
答案： A
解析：原子核由质子和中子组成，故选项A正确，BCD错误。
16.2016年上海卷1.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在
（A）电子 （B）中子 （C）质子 （D）原子核
【答案】D
【解析】卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核。故选项D正确。
17.2015年上海卷7．在粒子散射实验中，电子对粒子运动的影响可以忽略。这是因为与粒子相比，电子的 （ D ）
（A）电量太小 （B）速度太小 （C）体积太小 （D）质量太小
解析： 在粒子散射实验中，由于电子的质量太小，电子的质量只有粒子的，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。故D正确，A、B、C错误。
18.2012年物理上海卷
9．某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图（ ）
答案：B
解析：某种元素中质子数与中子数基本相当，质量数等于质子数与中子数之和，因此当中子数N增多时，质量数A也会增大，因此A、D两个选项不对，只能从B、C两个选项中选。又因为氢原子中只有一个质子，无中子，也就是中子数N为零时，质量数A不为零，因此只有B正确
19.2011年上海卷2．卢瑟福利用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．
答案：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。
20. 2014年物理上海卷3.不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是 （ ）
A．原子中心有一个很小的原子核
B．原子核是由质子和中子组成的
C．原子质量几乎全部集中在原子核内
D．原子的正电荷全部集中在原子核内
【答案】B
【解析】卢瑟福通过散射实验，发现绝大多数粒子发生了偏转，少数发发生了大角度的偏转，极少数反向运动，说明原子几乎全部质量集中在核内；且和粒子具有斥力，所以正电荷集中在核内；因为只有极少数反向运动，说明原子核很小；并不能说明原子核是由质子和中子组成的，B项正确。
（3）核反应 核能
21.2018年上海市学业水平考试3.核反应方程42He+94Be→126C+AZX中的AZX是（ ）
（A）11H （B）01e （C）0-1e （D）10n
答案：D
解析：根据核反应遵从质量数守恒和电荷数守恒，X的质量数为4+9-12=1，电荷数为0，故X为中子，故D正确ABC错误．故选D．
22. 2014年物理上海卷2.核反应方程中的X表示 （ ）
A．质子 B．电子 C．光子 D．中子
【答案】D
【解析】核反应同时遵循质量数和电荷数守恒，根据质量数守恒，可知X的质量数是1，电荷数是0，所以该粒子是中子，D项正确。
23.2013年上海卷21．放射性元素衰变为，此衰变过程的核反应方程是 ；用此衰变过程中发出的射线轰击，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是 。
答案： →+He He+→Ne+H。
解析：根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是→+He。用α射线轰击，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是：He+→Ne+H。
（4）裂变和聚变
24. 2014年物理上海卷5.链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是 （ ）
A．质子 B．中子 C．β粒子 D． 粒子
【答案】B
【解析】重核的裂变需要中子的轰击，在链式反应中，不断放出高速的中子使裂变可以不断进行下去，B项正确。
25.2015年上海卷5．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的 （ C ）
（A）衰变和裂变都能自发发生
（B）衰变和裂变都不能自发发生
（C）衰变能自发发生而裂变不能自发发生
（D）衰变不能自发发生而裂变能自发发生
解析：铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变不能自发发生，故A、B、D错误，C正确。
（5）近代物理综合
26.2020年上海卷15．质量m＝1.67×10－27kg的质子在高能粒子加速器中被加速到动能Ek＝1.60×10－20J。某同学根据计算出该质子速度大小v＝4.38×108m/s（计算无误），此速度值的不合理之处是________，这说明_____________。
答案：超过真空中的光速， 一式只适用于宏观低速物体，
解析：动能公式只适用于宏观低速物体，对高速运动的微观粒子不适用。
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