2017年高考物理试题分类汇编及答案解析《波粒二象性 原子结构和原子核》

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． B． 

C． D． 

【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。

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。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。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，，则

，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）核的结合能约为14 MeV

（B）核比核更稳定

（C）两个核结合成核时释放能量

（D）核中核子的平均结合能比核中的大

【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UaB．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb

C．若UaD．若νa>νb，则一定有hνa–Eka>hνb–Ekb

【答案】BC

【解析】由爱因斯坦光电效应方程，又由动能定理有，当时，，，A错误，B正确；若，则有，C正确；同种金属的逸出功不变，则不变，D错误。

【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=10–9 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 J·s，真空光速c=3×108 m/s）

A．10–21 J           B．10–18 J            C．10–15 J           D．10–12 J

【答案】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。

6．【2017·新课标Ⅱ卷】一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为。下列说法正确的是

A．衰变后钍核的动能等于粒子的动能

B．衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小

C．铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间

D．衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

【答案】B

【解析】根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与粒子的动量等大反向，选项B正确；根据可知，衰变后钍核的动能小于粒子的动能，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；由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后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，但是质量不守恒；知道动量和动能的关系。

7．【2017·江苏卷】质子（）和α粒子（）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

【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（）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。

【答案】（1）  （2）  （3）

【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

（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

根据圆周运动的参量关系有

得α粒子在磁场中运动的周期

根据电流强度定义式，可得环形电流大小为

（3）由，得

设衰变后新核Y的速度大小为v′，核反应前后系统动量守恒，有Mv′–mv=0

可得

根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有

解得

说明：若利用解答，亦可。

【考点定位】核反应方程、带电粒子在匀强磁场中的运动、动量守恒定律、爱因斯坦质能方程、能量守恒定律

【名师点睛】（1）无论哪种核反应方程，都必须遵循质量数、电荷数守恒。

（2）α衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”，反应前后系统动量守恒，因此反应后的两产物向相反方向运动，在匀强磁场中，受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动，且两轨迹圆相外切，应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期，根据电流强度的定义式可求解电流大小。

（3）核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解，在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得质量亏损。