高考物理原子物理学与相对论选择题汇编（2019-2014全国各地高考真题共38题有答案）

高考物理原子物理学与相对论选择题汇编（2019-2014全国各地高考真题共38题有答案）1．（2019•全国）玻尔对前人的原子模型做了改进，提出了一些假设，其中的一个假设是（　　）A．整个原子是电中性的 B．电子在原子核外运动 C．正电荷集中在原子中心的原子核上 D．电子仅能在一些半径为特定值的轨道上运行2．（2019•全国）天然放射性元素Th经过若干次α衰变和若干次β衰变后变成Pb，则（　　）A．α衰变的次数是6次 B．β衰变的次数是8次 C．Th核比Pb核多24个中子 D．Th核比Pb核多16个质子3．（2019•全国）关于原子核和核反应，下列说法正确的是（　　）A．同位素的中子数相同而质子数不同 B．若核反应中有能量释放，则一定有质量亏损 C．原子核发生裂变会产生质量亏损，而聚变不会产生质量亏损 D．β衰变会改变原子核的电荷数，而α衰变不会改变原子核的电荷数4．（2019•新课标Ⅰ）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（　　）A．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.51eV5．（2019•新课标Ⅱ）太阳内部核反应的主要模式之一是质子﹣质子循环，循环的结果可表示为4H→He+2e+2v已知H和He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速。在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为（　　）A．8MeV B．16MeV C．26MeV D．52MeV6．（2018•全国）如图为氢原子的能级示意图：a表示从能级n＝5到n＝3的跃迁：b表示从能级n＝4到n＝2的跃迁：c表示从能级n＝3到n＝1的跃迁。氢原子在（　　）A．过程b发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长 B．过程a发射的光频率最小，过程b发射的光波长最短 C．过程c发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长 D．过程c发射的光频率最小，过程b发射的光波长最短7．（2018•全国）C测年是考古中常用的一种方法。活的有机体中C和C的质量比与大气中相同，比值为1.3×10﹣12，有机体死亡后，与大气的碳交换停止，由于C衰变，其体内C与C的比值不断减小，通过测量出土的动、植物遗存物中现有的C与C的比值，可以推断其年代，今测得某出土物中C与C的比值为6.4×10﹣13，已知C的半衰期为5730年，则该出土物距今的时间约为（　　）A．3000年 B．6000年 C．9000年 D．12000年8．（2018•全国）用中子轰击Pu产生了m个某种粒子，核反应方程为：n+Pu→Sr+Ba+mX，方程中的粒子X是（　　）A．β粒子 B．质子 C．α粒子 D．中子9．（2018•海南）已知Th的半衰期为24天。4gTh经过72天还剩下（　　）A．0 B．0.5g C．1g D．1.5g10．（2018•天津）国家大科学工程﹣﹣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．N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子 B．Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子 C．B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子 D．Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子11．（2018•北京）在核反应方程He+N→O+X中，X表示的是（　　）A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子12．（2018•江苏）已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为（　　）A．1：4 B．1：2 C．2：1 D．4：113．（2018•新课标Ⅲ）1934年，约里奥﹣居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α+Al→n+X．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3114．（2017•天津）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．→ B．→ C．→+ D．→++315．（2017•新课标Ⅰ）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：H+H→He+n，已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2．氘核聚变反应中释放的核能约为（　　）A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV16．（2017•新课标Ⅱ）一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为→+，下列说法正确的是（　　）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17．（2016•全国）设想分别用一个中子置换核He、Be、O中的一个质子便可以获得新核。所获得的新核的正确符号是（　　）A．H、Li、N B．He、Be、O C．He、Be、O D．H、Li、N18．（2016•全国）氢原子基态的能量为E1＝﹣13.6eV，若用一束能量为13.5eV的电子束轰击处于基态的氢原子，则氢原子经单次碰撞被激发到的激发态最大的量子数n等于（　　）A．1 B．11 C．11.7 D．1219．（2016•上海）放射性元素A经过2次α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20．（2016•上海）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21．（2016•江苏）一艘太空飞船静止时的长度为30m，他以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是（　　）A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30m B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c22．（2016•江苏）贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是（　　）A．C→N+e B．U+n→I+Y+2n C．H+H→He+n D．He+Al→P+n23．（2016•北京）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24．（2015•上海）Th经过一系列α衰变和β衰变后变成Pb，则Pb比Th少（　　）A．16个中子，8个质子 B．8个中子，16个质子 C．24个中子，8个质子 D．8个中子，24个质子25．（2015•上海）铀核可以发生衰变和裂变，铀核的（　　）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26．（2015•上海）在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α粒子相比，电子的（　　）A．电量太小 B．速度太小 C．体积太小 D．质量太小27．（2015•浙江）以下说法正确的是（　　）A．所有原子核中的质子数和中子数都相等 B．在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒 C．氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出γ射线 D．只要光照射金属电极的时间足够长，就能发生光电效应28．（2015•鼓楼区）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（　　）A．γ射线是高速运动的电子流 B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D．Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克29．（2015•北京）下列核反应方程中，属于α衰变的是（　　）A．N+He→O+H B．U→Th+He C．H+H→He+n D．Th→Pa+e30．（2015•北京）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（　　）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31．（2014•全国）有报导说，月球上He（氦3）的储藏量很丰富，如果利用它与H发生聚变生成He和H，则释放的能量至少可以满足人类约万年的需要。若用m1、m2、m3、m4分别表示质子、氘核、氦3、α粒子的质量，则每个He和H发生聚变时释放的能量（　　）A．（m3+m4﹣m1﹣m2）c2 B．（m2+m3﹣m1﹣m4）c2 C．（m1+m4﹣m3﹣m2）c2 D．（m3+m1﹣m4﹣m2）c232．（2014•全国）大量氢原子分别处于n＝2、n＝3、n＝4的激发态，它们都向较低能级跃迁，最后都处于n＝1的基态。用m表示在此过程中能观察到的光谱线条数，下列说法正确的是（　　）A．m＝3，由n＝4向n＝1能级跃迁发出的谱线的波长最短 B．m＝3，由n＝2向n＝1能级跃迁发出的谱线的波长最长 C．m＝6，由n＝4向n＝3能级跃迁发出的谱线的波长最长 D．m＝6，由n＝2向n＝1能级跃迁发出的谱线的波长最短33．（2014•全国）某矿石中含有甲、乙两种放射性元素，发生β衰变，假设甲的半衰期为10天，乙的半衰期为30天。已知现在该矿石中甲和乙的质量相等，则60天前甲、乙质量之比为（　　）A．3：1 B．6：1 C．8：1 D．16：134．（2014•上海）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35．（2014•上海）链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是（　　）A．质子 B．中子 C．β粒子 D．α粒子36．（2014•上海）核反应方程Be+He→C+X中的X表示（　　）A．质子 B．电子 C．光子 D．中子37．（2014•北京）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．（m1+m2﹣m3）c B．（m1﹣m2﹣m3）c C．（m1+m2﹣m3）c2 D．（m1﹣m2﹣m3）c238．（2014•重庆）碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（　　）A． B． C． D．
参考答案1．【解答】解：玻尔原子理论继承了卢瑟福原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设，玻尔理论认为电子绕核旋转，不向外辐射能量，处于定态，级间跃迁时辐射或吸收光子能量等于两能级间的能级差。故D正确，ABC错误。故选：D。2．【解答】解：AB、经过x次α衰变和y次β衰变，其衰变方程为 →，根据质量数守恒和电荷数守恒得：232＝208+4x，90＝80+2x﹣y，解得：x＝6，y＝2，故A正确，B错误；CD、Th核比Pb核的核子数多232﹣208＝24，质子数多90﹣82＝8，中子数多24﹣8＝16，故CD错误。故选：A。3．【解答】解：A、同位素的质子数相同而中子数不同，故A错误；B、核裂变和核聚变反应中都有能量释放，根据质能方程△E＝△mc2可知都是质量亏损，故B正确，C错误；D、α衰变时，原子核的质量数少4，质子数少2，所以α衰变会改变原子核的电荷数，故D错误。故选：B。4．【解答】解：氢原子从高能级向基态跃迁时，所辐射光子能量最小值为：E＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV＞3.10eV，故可知要产生可见光，氢原子吸收能量后，最起码要跃迁到n＞2能级；由于E'＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40eV）＝1.89eV，有1.63eV＜E'＜3.10eV，故可知要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，氢原子最起码应该跃迁到n＝3能级。则氢原子吸收的最小能为：Em＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，故A正确，BCD错误。故选：A。5．【解答】解：反应过程中的质量亏损约为：△m＝4mp﹣mα＝4×1.0078u﹣4.0026u＝0.0286u，由于1u＝931MeV/c2，根据爱因斯坦质能方程可得：△E＝△mc2＝26MeV，故C正确，ABD错误。故选：C。6．【解答】解：原子从高能级向低能级跃迁辐射出光子，能级间跃迁辐射的光子能量必须等于两能级间的能级差，过程a发射的光能量最小，过程c发射的光能量最大；根据：E＝hγ＝，辐射的光子能量越小，频率越小，波长越大，所以过程c发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长。故ABD错误，C正确故选：C。7．【解答】解：设原来C的质量为M0，衰变后剩余质量为M则有：M＝M0×（）n，其中n为发生半衰期的次数，现测知某出土物中C与C的比值为6.4×10﹣13，活的有机体中C和C的质量比与大气中相同，比值为1.3×10﹣12，由题意可知＝n≈1，所以t＝T0＝5730≈6000年。故ACD错误，B正确故选：B。8．【解答】解：由质量数和电荷数守恒得：1+239﹣（90+146）＝4，故粒子X的质量数为1，且m＝4，由0+94﹣（38+56）＝0，知粒子X的质子数为0，所以该粒子为中子，故D正确，ABC错误。故选：D。9．【解答】解：根据半衰期为24天，经过72天，发生3次衰变，依据m＝m0（）3，代入数据解得：m＝4×（）3＝0.5g，故ACD错误，B正确；故选：B。10．【解答】解：A、N俘获一个α粒子，产生O后，新粒子的质量数为14+4﹣17＝1，电荷数为：7+2﹣8＝1，所以粒子为质子。故A错误；B、Al俘获一个α粒子，产生P后，粒子的质量数为27+4﹣30＝1，电荷数为：13+2﹣15＝0，所以粒子为中子。故B正确；C、B俘获一个质子，产生Be后，粒子的质量数为11+1﹣8＝4，电荷数为：5+1﹣4＝2，所以粒子为α粒子。故C错误；D、Li俘获一个质子，产生He后，粒子的质量数为6+1﹣3＝4，电荷数为：3+1﹣2＝2，所以粒子为α粒子。故D错误故选：B。11．【解答】解：根据质量数和电荷数守恒，He+N→O+X，X表示的是质子，故A正确，BCD错误。故选：A。12．【解答】解：设开始时它们的质量都是m0，根据半衰期的定义，经过时间2T后，A经历了两个半衰期，剩下的放射性元素的质量：，经过时间2T后，B经历了一个半衰期，剩下的放射性元素的质量：故mA：mB＝1：2．故ACD错误，B正确故选：B。13．【解答】解：设X的质量数为m，电荷数为n，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知：4+27＝1+m；2+13＝0+n解得：m＝30；n＝15；故其原子序数为15，质量数为30；故B正确，ACD错误。故选：B。14．【解答】解：核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式，用快速粒子（天然射线或人工加速的粒子）穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程，这就是原子核的人工转变由此可知：核反应方程→是原子核的聚变反应；B与C属于原子核的人工核转变；D属于裂变反应；故只有A正确；BCD错误；故选：A。15．【解答】解：因氘核聚变的核反应方程为：H+H→He+n；核反应过程中的质量亏损为△m＝2mH﹣（mHe+mn）＝0.0035u释放的核能为△E＝△mc2＝0.0035uc2＝3.3MeV，故B正确，ACD错误；故选：B。16．【解答】解：AB、一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，根据系统动量守恒知，衰变后钍核和α粒子动量之和为零，可知衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小，根据知，由于钍核和α粒子质量不同，则动能不同，故A错误，B正确。C、半衰期是原子核有半数发生衰变的时间，故C错误。D、衰变的过程中有质量亏损，即衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故D错误。故选：B。17．【解答】解：设三个新核分别为X、Y、Z，三个核反应方程式分别为：n+He→H+Xn+Be→H+Yn+O→H+Z根据质量数守恒和电荷数守恒可知：X是H，Y是Li，Z是N，故A正确，BCD错误。故选：A。18．【解答】解：若用一束能量为13.5eV的电子束轰击处于基态的氢原子，则氢原子最多可以全部吸收电子的能量，氢原子吸收能量后的能量值为：En＝E1+Ek＝﹣13.6+13.5＝﹣0.1eV＝由于n只能取正整数当n＝11时：当n＝12时，由于可知氢原子不能全部吸收13.5eV的能量，只能吸收一部分的能量，然后跃迁到n＝11的能级。故B正确，ACD错误故选：B。19．【解答】解：原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，所以经过2次α衰变后电荷数减小4；同时，经过一次β衰变，电荷数增加1；所以元素A经过2次α衰变和1次β衰变后电荷数减小3，则生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位，故C正确，ABD错误；故选：C。20．【解答】解：α粒子散射实验现象为：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来。卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故ABC错误，D正确。故选：D。21．【解答】解：A、飞船上的观测者测得该飞船的长度是静止时的长度，为30m，故A错误；B、地球上的观测者测得该飞船的长度是以0.6c的速度沿长度方向飞行时长度，为：＝30×＝24m＜30m，故B正确；C、根据狭义相对论的光速不变原理，飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等于c，故CD错误；故选：B。22．【解答】解：A、A选项的反应释放出电子，属于β衰变，故A正确；B、B选项属于重核裂变，故B错误；C、B选项属于轻核聚变，故C错误；D、D选项是原子核的人工转变，不是放射性衰变，故D错误。故选：A。23．【解答】解：现有大量的氢原子处于n＝3的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的频率为n＝＝3种。选项C正确，ABD错误。故选：C。24．【解答】解：发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0﹣1e，则根据质量数和电荷数守恒有：则Pb比Th少的质子数：z＝90﹣82＝8个，质量数：m＝232﹣208＝24个，据质量数＝电荷数+中子数可知，减少的中子数：n＝24﹣8＝16个即铅核比钍核少8个质子，少16个中子。故选：A。25．【解答】解：衰变能自发发生。铀235发生裂变的条件是有慢速中子轰击。故C正确，ABD错误。故选：C。26．【解答】解：α粒子的质量是电子质量的7000多倍，α粒子碰到电子，像子弹碰到灰尘，损失的能量极少，几乎不改变运动的轨迹。故D正确，A、B、C错误。故选：D。27．【解答】解：A、不同的原子核具有不同的核子数，中子数和质子数均不相同；故A错误；B、在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒；故B正确；C、γ射线的产生机理是原子核受激发，是原子核变化才产生的；不是氢原子跃迁产生的；故C错误；D、只有入射光的频率足够大时，才能产生光电效应，与光照时间无关；故D错误；故选：B。28．【解答】解：A、γ射线是高速运动的光子流。故A错误；B、氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据，得动能增大。故B正确；C、太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变。故C错误；D、设原来Bi的质量为m0，衰变后剩余质量为m则有：g，即可知剩余质量为25g，故D错误。故选：B。29．【解答】解：A、方程N+He→O+H；是人工核反应方程，是发现质子的核反应方程。故A错误；B、方程U→Th+He，是U原子核分裂并只放射出氦原子核的反应过程，属于α衰变。故B正确；C、方程H+H→He+n，是轻核的聚变反应。故C错误；D、方程Th→Pa+e，释放出一个电子，是β衰变的过程。故D错误。故选：B。30．【解答】解：原子核发生β衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，动量的方向相反，大小相等；由半径公式r＝＝（P是动量），分析得知，r与电荷量成反比，β粒子与新核的电量大小分别为e和ne（n为新核的电荷数），则β粒子与新核的半径之比为：ne：e＝n：1．所以半径比较大的轨迹1是衰变后β粒子的轨迹，轨迹2是新核的。新核沿逆时针方向运动，在A点受到的洛伦兹力向左，由左手定则可知，磁场的方向向里。由以上的分析可知，选项D正确，ABC错误。故选：D。31．【解答】解：He与H发生聚交生成He和H，核反应方程为He+H→He+H+E，根据爱因斯坦质能方程知，释放的能量是△E＝△mc2＝（m2+m3﹣m1﹣m4）c2．故B正确，ACD错误；故选：B。32．【解答】解：大量氢原子处于n＝4的激发态，由＝6知，最多只能放出6种不同频率的光子；n＝4能级跃迁到n＝3能级，能极差最小，所以从能级n＝4跃迁到能级n＝3放出光子的能量最小，从能级n＝4跃迁到能级n＝1放出光子的能量最大；由E＝可知，从能级n＝4跃迁到能级n＝3放出光子的波长最大，从能级n＝4跃迁到能级n＝1放出光子的波长最短，故C正确，ABD错误；故选：C。33．【解答】解：对甲，经过60天，即经过了6个半衰期，有：＝，对乙，经过60天，即经过了2个半衰期，有：＝，因为，则有：m甲：m乙＝16：1．故ABC错误，D正确故选：D。34．【解答】解：当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，因此为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论，ACD可以。本题选择不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论的，故选：B。35．【解答】解：在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是中子。故选：B。36．【解答】解：设X的质子数为m，质量数为n，则有：4+2＝m+6，9+4＝12+n，所以m＝0，n＝1，即X为中子，故ABC错误，D正确。故选：D。37．【解答】解：根据爱因斯坦质能方程△E＝△mc2此核反应放出的能量△E＝（m1+m2﹣m3）c2，C正确、ABD错误。故选：C。38．【解答】解：碘131的半衰期约为8天，经过32天后，碘131的剩余质量为：m′＝m•（）＝；故选：C。