2025版高考物理二輪復習第1部分專題突破方略專題5近代物理初步試題

第一部分專題五近代物理初步基礎題——學問基礎打牢1．(2024·全國卷Ⅲ)1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁核eq\o\al(27,13)Al，產(chǎn)生了第一個人工放射性元素X：α＋eq\o\al(27,13)Al→n＋X.X的原子序數(shù)和質量數(shù)分別為(B)A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31【解析】依據(jù)核反應遵循的質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為2＋13＝15，質量數(shù)為4＋27－1＝30，依據(jù)原子核的電荷數(shù)等于原子序數(shù)，可知X的原子序數(shù)為15，質量數(shù)為30，B正確．2．(2024·全國卷Ⅱ)太陽內部核反應的主要模式之一是質子—質子循環(huán)，循環(huán)的結果可表示為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2ν，已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的質量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c為光速．在4個eq\o\al(1,1)H轉變成1個eq\o\al(4,2)He的過程中，釋放的能量約為(C)A．8MeV B．16MeVC．26MeV D．52MeV【解析】因電子的質量遠小于質子的質量，計算中可忽視不計．質量虧損Δm＝4mp－mα，由質能方程得ΔE＝Δmc2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV，C正確．3．(2024·山東卷)氚核eq\o\al(3,1)H發(fā)生β衰變成為氦核eq\o\al(3,2)He.假設含氚材料中eq\o\al(3,1)H發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動，在3.2×104s時間內形成的平均電流為5.0×10－8A．已知電子電荷量為1.6×10－19C，在這段時間內發(fā)生β衰變的氚核eq\o\al(3,1)H的個數(shù)為(B)A．5.0×1014 B．1.0×1016C．2.0×1016 D．1.0×1018【解析】依據(jù)I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)，可得產(chǎn)生的電子數(shù)為n＝eq\f(It,e)＝eq\f(5.0×10－8×3.2×104,1.6×10－19)＝1016個，因在β衰變中，一個氚核產(chǎn)生一個電子，可知氚核的個數(shù)為1.0×1016個．故選B.4．(2024·廣東梅州質檢)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電，氘核聚變反應方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(m,n)X，則(D)A．m＝0，n＝1，X是正電子B．m＝0，n＝1，X是中子C．m＝1，n＝0，X是正電子D．m＝1，n＝0，X是中子【解析】由質量數(shù)守恒知2＋2＝3＋m，解得m＝1.由電荷數(shù)守恒知1＋1＝2＋n，解得n＝0，所以X是中子，故選D.5．(2024·廣東湛江模擬)大亞灣核電站位于珠三角地區(qū)，是中國大陸第一座商用核電站．大亞灣核電站利用的是核裂變．一種典型的核裂變反應方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋X＋3eq\o\al(1,0)n，其中原子核X的中子數(shù)為(B)A．52 B．53C．54 D．55【解析】核反應過程中質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得原子核X的質子數(shù)為36、質量數(shù)為89，故原子核X的中子數(shù)為89－36＝53，B正確．故選B.6．(2024·廣東肇慶統(tǒng)測)關于光電效應，下列說法正確的是(B)A．只要入射光的強度足夠強，就可以使金屬發(fā)生光電效應B．光子的能量大于金屬的逸出功就可以使金屬發(fā)生光電效應C．照耀時間越長光電子的最大初動能越大D．光電子的最大初動能與入射光子的頻率成正比【解析】依據(jù)光電效應規(guī)律，只有入射光的頻率大于金屬的截止頻率，才可以使金屬發(fā)生光電效應，A錯誤；光子的能量大于金屬的逸出功就可以使金屬發(fā)生光電效應，B正確；光電子的最大初動能與照耀時間無關，C錯誤；光電子的最大初動能隨入射光子的頻率增大而增大，并不是成正比，D錯誤．7．(2024·河北高三模擬)用頻率分別為ν和2ν的光照耀某種金屬材料，兩種狀況下測得的該金屬材料發(fā)生光電效應的遏止電壓之比為1∶3，已知普朗克常量為h，則該金屬的逸出功為(B)A．hν B．eq\f(1,2)hνC．eq\f(1,3)hν D．eq\f(1,4)hν【解析】設用頻率分別為ν和2ν的光照耀時，逸出的光電子的最大初動能分別為E1和E2，則由愛因斯坦光電效應方程可得E1＝hν－W0，E2＝2hν－W0，又因為E1＝eUc1，E2＝eUc2，eq\f(Uc1,Uc2)＝eq\f(1,3)，以上各式聯(lián)立可解得W0＝eq\f(1,2)hν，故選B.8．(2024·廣東江門一模)以下對物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的相識中正確的是(D)A．只要照耀到金屬表面的光的強度足夠強就肯定能產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象B．當給放射性材料加熱時其衰變進程將加快C．自然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場或磁場中發(fā)生偏轉D．一個氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級，該氫原子放出光子，能量削減【解析】發(fā)生光電效應的條件為入射光的頻率必需大于金屬的極限頻率，與入射光的強度無關，所以A錯誤；半衰期是原子的一種屬性，與外部的物理化學改變無關，所以B錯誤；自然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的γ射線，不帶電，其在電場或磁場中不會發(fā)生偏轉，所以C錯誤；一個氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級，該氫原子放出光子，能量削減，所以D正確；故選D.9．(2024·湖南高三模擬)太陽內部發(fā)生的核反應模式之一是質子—質子循環(huán)，即四個eq\o\al(1,1)H結合生成一個eq\o\al(4,2)He，并釋放出大量能量，其鏈式反應方程為①eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(0,1)e＋ν，②eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋γ，③eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H，下列說法正確的是(C)A．②反應中，釋放了γ光子，則②反應為衰變反應B．循環(huán)結果可表示為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋νC．四個eq\o\al(1,1)H生成一個eq\o\al(4,2)He過程中存在質量虧損D．核電站中的核反應方式與太陽內部發(fā)生的主要核反應方式相同【解析】②反應屬于輕核聚變反應，故A錯誤；循環(huán)結果可表示為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2ν，故B錯誤；四個eq\o\al(1,1)H生成一個eq\o\al(4,2)He過程中釋放大量能量，存在質量虧損，故C正確；核電站發(fā)生的核反應方式是重核裂變，故D錯誤．故選C.10．(2024·重慶試驗外國語學校模擬)人們發(fā)覺，不同的原子核，其核子的平均質量(原子核的質量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關系．下列關于原子結構和核反應的說法錯誤的是(C)A．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時會有質量虧損要放出能量B．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時會有質量虧損，要放出核能C．已知原子核A裂變成原子核B和C時放出的γ射線能使某金屬板逸出光電子，若增加γ射線強度，則逸出光電子的最大初動能增大D．在核反應堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了限制核反應速度【解析】由圖可知，D和E核子的平均質量大于F核子的平均質量，原子核D和E聚變成原子核F時，核子總質量減小，有質量虧損，要釋放能量，選項A正確；由圖可知，A的核子平均質量大于B與C核子的平均質量，原子核A裂變成原子核B和C時會有質量虧損，要放出核能，選項B正確；依據(jù)光電效應方程Ekm＝kν－W0知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，選項C錯誤；在核反應堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了限制核反應速度，選項D正確；本題選錯誤的，故選C.11．(2024·江西臨川二模)關于甲、乙、丙、丁四幅圖的說法正確的是(D)A．甲圖中A處能視察到大量的閃光點，B處能看到少數(shù)的閃光點，C處視察不到閃光點B．乙圖中處于基態(tài)的氫原子能汲取能量為10.4eV的光子而發(fā)生躍遷C．丙圖中用弧光燈照耀原來就帶電的鋅板時，發(fā)覺驗電器的張角變大，則鋅板原來帶負電D．丁圖中1為α射線，它的電離作用很強，可消退靜電【解析】甲圖中A處能視察到大量的閃光點，B處能看到少數(shù)的閃光點，C處也可以視察到極少的閃光點，故A錯誤；乙圖中，處于基態(tài)的氫原子想要汲取光子能量發(fā)生躍遷，則汲取的光子能量需等于兩能級間的能級差，基態(tài)氫原子躍遷到n＝2能級須要汲取的能量為－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，即基態(tài)的氫原子汲取能量為10.2eV的光子，可以從基態(tài)躍遷到n＝2能級，能量為10.4eV的光子不能被處于基態(tài)的氫原子汲取，氫原子不能發(fā)生躍遷，故B錯誤；丙圖中用弧光燈照耀鋅板，鋅板上的電子逸出，鋅板帶上正電，發(fā)覺驗電器的張角變大，說明鋅板原來就帶正電，故C錯誤；丁圖中，依據(jù)左手定則可知，1帶正電，為α射線，α射線的電離作用很強，可消退靜電，故D正確．12．(2024·湖北武漢模擬)已知四個氫核可聚變成一個氦核，同時放出兩個正電子，若將來核電站能使氫完全聚變，則一座100萬千瓦的核電站每年(t＝3.15×107s)大約須要消耗的氫的質量為(氫核的質量為1.0078u，氦核的質量為4.0026u,1u為1.66×10－27kg，NA＝6.02×1023mol－1)(B)A．20kg B．50kgC．150kg D．200kg【解析】四個氫核聚變成一個氦核虧損的質量約為Δm＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，釋放的能量約為ΔE＝Δm·c2＝4.27×10－12J,1kg氫含有的氫原子個數(shù)為6.02×1026個，全部發(fā)生聚變釋放的能量約為E＝eq\f(6.02×1026,4)ΔE＝6.43×1014J，則發(fā)電站每年大約消耗的氫的質量為m＝eq\f(109×3.15×107,6.43×1014)kg＝49kg，選項B比較接近，故B正確．應用題——強化學以致用13．(多選)(2024·湖南長郡中學模擬)靜止的eq\o\al(211,83)Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運動軌跡如圖所示，大小圓半徑分別為R1、R2.則下列關于此核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值推斷正確的是(AC)A．eq\o\al(211,83)Bi→eq\o\al(211,84)P0＋eq\o\al(0,－1)e B．eq\o\al(211,83)Bi→eq\o\al(207,81)Tl＋eq\o\al(4,2)HeC．R1∶R2＝84∶1 D．R1∶R2＝207∶4【解析】若是α衰變，則新核和α粒子向相反的方向射出，新核和α粒子偏轉方向相反，做勻速圓周運動的軌跡外切，由題意知，兩圓內切，所以該核的衰變是β衰變，于是依據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒就能寫出衰變方程，故B錯誤，A正確；洛侖茲力供應向心力求得半徑公式r＝eq\f(mv,qB)，又由于衰變前后動量守恒，即m1v1＝m2v2，所以半徑之比等于電量的反比，從而求出半徑之比為84∶1，故C正確，D錯誤；故選AC.14.(2024·廣東深圳二模)如圖所示，在垂直紙面對里的勻強磁場中，靜止的鈾eq\o\al(238,92)U發(fā)生α衰變，生成新原子核X，已知α粒子和新核X在紙面內做勻速圓周運動，則(C)A．原子核X的電荷數(shù)為91，質量數(shù)為236B．α粒子做順時針圓周運動C．α粒子和原子核X的周期之比為10∶13D．α粒子和原子核X的半徑之比為45∶2【解析】依據(jù)核反應的質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，原子核X的電荷數(shù)為92－2＝90，質量數(shù)為238－4＝234，選項A錯誤；α粒子帶正電，由左手定則可知，α粒子做逆時針圓周運動，選項B錯誤；依據(jù)T＝eq\f(2πm,qB)可知，α粒子和原子核X的周期之比：eq\f(Tα,TX)＝eq\f(4,2)×eq\f(90,234)＝eq\f(10,13)，選項C正確；依據(jù)動量守恒定律，α粒子和原子核X的動量大小相同，r＝eq\f(mv,qB)∝eq\f(1,q)可知，α粒子和原子核X的半徑之比為eq\f(rα,rX)＝eq\f(90,2)＝eq\f(45,1)，選項D錯誤．15．(2024·湖北省八市高三聯(lián)考)大量氫原子處于量子數(shù)為n的能級，當它們向低能級躍遷時，能輻射6種不同頻率的光，用這些光照耀逸出功為2.25eV的鉀，氫原子能級圖如圖所示，下列說法中正確的是(A)A．量子數(shù)n＝4B．量子數(shù)n＝6C．輻射的全部光都能使鉀發(fā)生光電效應D．處于n＝2能級的氫原子不能汲取能量為3.6eV的光子【解析】大量原子從高能級向低能級躍遷的種數(shù)為Ceq\o\al(2,n)＝6，所以n＝4，A正確，B錯誤；第4能級向第3能級躍遷放出的能量為ΔE＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，第3能級向第2能級躍遷放出的能量為ΔE′＝－1.51eV－(－3.40eV)＝1.89eV，可知放出的能量均小于2.25eV，故這兩條頻率的光不能使鉀發(fā)生光電效應，其他則可以，C錯誤；處于n＝2能級的氫原子能汲取能量為3.6eV的光子而電離，D錯誤．故選A．16．(2024·廣東深圳一調)核電池又稱“放射性同位素電池”，利用衰變放出的射線能量轉變?yōu)殡娔芏瞥桑茖W家利用eq\o\al(147,61)Pm→eq\o\al(147,62)Sm＋x反應制成核電池，已知eq\o\al(147,61)Pm的半衰期約為2.6年，eq\o\al(147,61)Pm、eq\o\al(147,62)Sm原子核及x粒子的質量分別為m1、m2、m，真空中的光速為c，則(C)A．射線粒子x的符號是eq\o\al(0,1)eB．5.2年后全部eq\o\al(147,61)Pm原子核均已衰變C．每個eq\o\al(147,61)Pm原子核衰變放出的能量為(m1－m2－m)c2D．單位時間內該電池因衰變而放出的核能始終保持不變【解析】依據(jù)核反應過程電荷數(shù)質量數(shù)守恒可知射線粒子x的符號是eq\o\al(0,－1)e，所以A錯誤；5.2年后經(jīng)過了2個半衰期，所以有eq\f(3,4)的eq\o\al(147,61)Pm原子核已衰變，則B錯誤；由愛因斯坦的質能方程ΔE＝Δmc2可得，每個eq\o\al(147,61)Pm原子核衰變放出的能量為(m1－m2－m)c2，所以C正確；由能量守恒定律可知核電池衰改變后，單位時間內該電池因衰變而放出的核能會漸漸減小，所以D錯誤；故選C.17．(多選)(2024·廣東執(zhí)信中學模擬)大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時能輻射出多種不同頻率的光，用這些光照耀如圖甲所示的光電管的陰極K.已知氫原子的部分能級圖如左圖所示，陰極K為金屬鎢，其逸出功為4.54eV.則下列說法中正確的是(AC)A．這些氫原子最多能發(fā)出6種不同頻率的光B．躍遷到基態(tài)時，會輻射γ射線C．能使金屬鎢發(fā)生光電效應的光有3種D．若將電源的正負極調換，電路中的光電流將變?yōu)?【解析】這些氫原子最多能發(fā)出Ceq\o\al(2,4)＝6種不同頻率的光，故A正確；γ射線是原子核從高能級向低能級躍遷時放出的，故B錯誤．依據(jù)躍遷規(guī)律可知從n＝4向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E4－E1＝12.75eV，從n＝3向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E3－E1＝12.09eV，從n＝2向n＝1躍遷時輻射光子的能量為hν＝E2－E1＝10.2eV，故能使金屬鎢發(fā)生光電效應的光有3種，故C正確．若將