高考物理二轮复习专题五近代物理初步——课后“高仿”检测卷 (含解析)

专题五  近代物理初步——课后“高仿”检测卷

一、高考真题集中演练——明规律

1．(2018·全国卷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31

解析：选B　将核反应方程式改写成He＋Al→n＋X，由电荷数和质量数守恒知，X应为X。

2．(2018·全国卷Ⅱ)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1.28×10－19 J。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　)

A．1×1014 Hz  B．8×1014 Hz

C．2×1015 Hz   D．8×1015 Hz

解析：选B　设单色光的最低频率为ν0，由爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν1－W,0＝hν0－W，又ν1＝，整理得ν0＝－，代入数据解得ν0≈8×1014 Hz。

3．(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为U→Th＋He。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

解析：选B　静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即pTh＝pα，B项正确；因此有＝，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A项错误；根据半衰期的定义可知，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D项错误。

4．(2017·全国卷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2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n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

解析：选B　氘核聚变反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确。

5．[多选](2019·天津高考)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是(　　)

A．核聚变比核裂变更为安全、清洁

B．任何两个原子核都可以发生聚变

C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加

D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加

解析：选AD　核聚变没有放射性污染，安全、清洁，A对。只有原子序数小的“轻”核才能发生聚变，B错。轻核聚变成质量较大的原子核，比结合能增加，总质量减小，C错，D对。

二、名校模拟重点演练——知热点

6．(2019·怀化模拟)下列说法正确的是(　　)

A．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个电子

B．实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应

C．钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩0.2 g钍

D．根据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5能级的激发态跃迁到n＝3能级的激发态时，核外电子动能减小

解析：选A　β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个电子，故A正确；根据光电效应方程可知，发生光电效应的条件与光的频率有关，与光的强度无关，故B错误；钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后，发生5次衰变，根据m＝m05g＝0.031 25 g，故C错误；根据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5能级的激发态跃迁到n＝3能级的激发态时，库仑力提供向心力，向心力增加，速度变大，电子动能增加，故D错误。

7．(2019·湖南四县市联考)现代科学的发展极大地促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是(　　)

A．卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构

B．轻核聚变反应方程有：H＋H→He＋n

C．天然放射现象表明原子核内部有电子

D．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级和从n＝2能级跃迁到n＝1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长

解析：选B　卢瑟福α粒子散射实验提出原子核式结构，天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构，故A错误；轻核聚变反应是两个较轻的核反应生成质量较大的核的过程，再由质量数与电荷数守恒可知，B正确；天然放射线中放出的β粒子是原子核内部的中子转变为质子和电子，电子释放出来，故C错误；跃迁时辐射的能量等于两能级差，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级和从n＝2能级跃迁到n＝1能级，前者跃迁辐射光子的能量大，频率大，则波长比后者的短，故D错误。

8．(2019·第一次全国大联考)关于原子核的衰变，下列说法正确的是(　　)

A．β衰变中产生的β射线实质上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

B．原子核发生衰变时都遵守电荷守恒、质量守恒、能量守恒和动量守恒

C．发生α衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，核内质量数减少4，且常常伴有γ射线产生，γ射线是原子核衰变过程中的质量亏损即减少的质量

D.U衰变成Pb要经过6次β衰变和8次α衰变，同时伴有γ衰变

解析：选D　β衰变中产生的β射线是原子核内部的中子转化为质子同时释放出的电子，故A错误；原子核发生衰变时伴随着质量亏损，所以不遵守质量守恒，而是遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律，故B错误；γ射线是伴随α衰变和β衰变产生的，产生的新核具有较大的能量，而处于激发态，在向低能级跃迁时以γ光子的形式辐射出来，故C错误；铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，α衰变的次数为m＝＝8，β衰变的次数为n＝8×2＋82－92＝6，要经过8次α衰变和6次β衰变，故D正确。

9.(2019·东北三省四市二模)已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4的能量状态，则(　　)

A．氢原子可能辐射3种频率的光子

B．氢原子可能辐射5种频率的光子

C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应

D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应

解析：选C　根据C＝6知，这群氢原子可能辐射6种频率的光子，故A、B错误。氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射的光子能量为0.66 eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为1.89 eV，从n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为2.55 eV，均小于金属钙的逸出功，不能发生光电效应，其余3种光子能量均大于2.7 eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应，故C正确，D错误。

10．(2019·北京海淀区模拟)托卡马克(Tokamak)是一种复杂的环形装置，结构如图所示。环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，下列说法正确的是(　　)

A．托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的

B．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体

C．欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变

D．为了约束温度为T的等离子体，所需要的磁感应强度B必须正比于温度T

解析：选C　目前核电站中核反应的原理是核裂变，原理不同，故A错误；极向场线圈、环向场线圈主要作用是将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行，故B错误；欧姆线圈中通以恒定的电流时，产生恒定的磁场，恒定的磁场无法激发电场，则在托卡马克的内部无法产生电场，等离子体无法被加速，因而不能发生核聚变，故C正确；带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，则T∝mv2，由洛伦兹力提供向心力，则qvB＝m，则有B∝，故D错误。

11．(2019·宁夏银川联考)国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事。据科学家论证，太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为He＋X→Be＋γ，方程中X表示某种粒子，Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是(　　)

A．X粒子是He

B．若使Be的温度降低，其半衰期会减小

C．经过2T，一定质量的Be占开始时的

D．“核燃烧”的核反应是裂变反应

解析：选A　根据质量数和电荷数守恒可知，X粒子的质量数为4，电荷数为2，为He，选项A正确；温度不能改变放射性元素的半衰期，选项B错误；经过2T，一定质量的Be占开始时的，选项C错误；“核燃烧”的核反应是轻核聚变反应，选项D错误。

12．(2019·西安八校联考)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设规模。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，下列有关说法正确的是(　　)

A．X原子核中含有92个中子

B．100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个

C．由于衰变时释放巨大的能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加

D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力

解析：选D　由方程式可计算X原子核为U，原子核含质子92个，中子143个，故A项错误；放射性元素的衰变规律是统计规律，对大量的原子核衰变才有意义，100个原子核过少，不一定在半衰期后只剩余一半，故B项错误；衰变时释放巨大能量，即有能量损失，根据E＝mc2，应有质量亏损，总质量减少，故C项错误；射线γ是光子流，穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板，故D项正确。

13．(2019·河北衡水中学模拟)用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系，电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示，则(　　)

A．通过电流计G的电流方向由d到c

B．电压U增大，光电流I一定增大

C．用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关

D．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应

解析：选C　电流方向与逃逸出来的电子运动方向相反，所以通过电流计G的电流方向由c到d，故A错误；由题图乙可知，当U增大到一定程度后，光电流不再随U的增大而增大(即达到饱和电流)，故B错误；用同频率的光照射K极，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，光电子的最大初动能与光的频率有关，与光的强弱无关，故C正确；光电管两端电压U为零时，光电效应照样发生，故D错误。

14．[多选](2019·武汉质检)我国自主研发的钍基熔盐是瞄准未来20～30年后核能产业发展需求的第四代核反应堆，是一种液态燃料堆，使用钍铀核燃料循环，以氧化盐为冷却剂，将天然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氯化盐中，携带核燃料在反应堆内部和外部进行循环。钍232不能直接使用，需要俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233再使用，铀233的一种典型裂变方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n。已知铀233的结合能为E1、钡142的结合能为E2、氪89的结合能为E3，则(　　)

A．铀233比钍232少一个中子

B．铀233、钡142、氪89三个核中氪89的结合能最小，比结合能却最大

C．铀233、钡142、氪89三个核中铀233的结合能最大，比结合能也最大

D．铀233的裂变反应释放的能量为ΔE＝E1－E2－E3

解析：选AB　设钍核的电荷数为a，则钍232俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233，则a＝92－2＝90，则钍232中含有中子数为232－90＝142，铀233含有中子数为233－92＝141，则铀233比钍232少一个中子，选项A正确；铀233、钡142、氪89三个核中氪89质量数最小，结合能最小，因核子数较小，则比结合能却最大，选项B正确，C错误；铀233的裂变反应中释放的能量等于生成物的结合能减去反应物的结合能，选项D错误。

15.(2019·山东日照联考)氢原子能级如图，一群氢原子处于n＝4能级上。当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射光的波长为1 884 nm，下列判断正确的是(　　)

A．氢原子向低能级跃迁时，最多产生4种谱线

B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长大于1 884 nm

D．用从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射W逸＝6.34 eV的铂，能发生光电效应

解析：选D　根据C＝6知，一群处于n＝4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线，故A错误；由高能级向低能级跃迁，氢原子向外辐射能量，不是原子核辐射能量，故B错误；氢原子从n＝3和n＝2的能级差大于n＝4和n＝3的能级差，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级比从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出光的频率大，波长短，即辐射光的波长小于1 884 nm，故C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量为：E＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6)eV＝10.2 eV＞6.34 eV，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，故D正确。

16．[多选](2019·西南名校联考)如图为英国物理学家查德威克发现中子的实验示意图，利用钋(Po)衰变放出的α粒子轰击铍(Be)时产生了未知射线。查德威克曾用这种射线分别轰击氢原子(H)和氮原子(N)，结果打出了一些氢核和氮核。他测量了被打出的氢核和氮核的速度，并认为速度最大的氢核和氮核是由未知射线中的粒子分别与它们发生弹性正碰的结果，设氢核的最大速度为vH，氮核的最大速度为vN，氢核和氮核在未被打出前可认为是静止的。查德威克运用能量和动量的知识推算了这种未知粒子的质量。设氢原子的质量为m，以下说法正确的是(　　)

A．钋的衰变方程为Po→Pb＋He

B．图中粒子A是中子

C．未知粒子的质量为m

D．未知粒子的质量为m

解析：选BC　根据质量数和电荷数守恒可知，A中的核反应是错误的，选项A错误；根据题意可知，题图中不可见粒子A是中子，选项B正确；氢原子的质量为m，则氮核的质量为14m，设未知射线粒子的质量为m0，碰前速度为v0，则由动量守恒和能量守恒可知：m0v0＝m0v1＋mvH；m0v＝m0v＋mv；联立解得：vH＝；同理未知射线与氮核碰撞时，氮核的速度：vN＝；由两式可得：m0＝m，故选项C正确，D错误。