2025版衡水中學學案高考物理二輪專題與專項第1部分專題6第15講含答案及解析

第一部分專題六第15講A組·基礎練1.(2024·海南卷)人工核反應eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(1,1)H→X＋eq\o\al(30,15)P中的X是()A．中子 B．質(zhì)子C．電子 D．α粒子【答案】A【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，則X是中子。故選A。2.(2024·福建卷)eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,29)Cu＋X，則其中的X表示()A.eq\o\al(4,2)He B．eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(0,1)e D．eq\o\al(1,0)n【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為－1，則X為eq\o\al(0,－1)e。故選B。3.(2024·河南許昌模擬)1909年盧瑟福指導他的學生做了著名的α粒子散射實驗。α粒子轟擊金箔的軌跡如圖所示。下列說法不正確的是()A．少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)是由于其與電子發(fā)生了碰撞B．絕大多數(shù)α粒子沿直線穿過，偏轉(zhuǎn)角很小，說明原子內(nèi)部大部分是中空的C．極少數(shù)α粒子被彈回，說明原子中心是一個體積小，帶正電且占有原子幾乎全部質(zhì)量的核D．α粒子散射實驗中，當α粒子最接近原子核時，電勢能最大【答案】A【解析】少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)是由于α粒子受到金箔原子核的斥力作用較大，而非與電子發(fā)生了碰撞，A錯誤，符合題意；絕大多數(shù)α粒子沿直線穿過，偏轉(zhuǎn)角很小，說明原子內(nèi)部大部分是中空的，B正確，不符合題意；極少數(shù)α粒子被彈回，說明原子中心是一個體積小，帶正電且占有原子幾乎全部質(zhì)量的核，C正確，不符合題意；α粒子散射實驗中，當α粒子接近原子核時，受到電場斥力作用，則電場力對α粒子做負功，電勢能增大，因此當α粒子最接近原子核時，電勢能最大，D正確，不符合題意。4.(2024·河北卷)鋰是新能源汽車、儲能和信息通信等新興產(chǎn)業(yè)的關鍵材料。研究表明，鋰元素主要來自宇宙線高能粒子與星際物質(zhì)的原子核產(chǎn)生的散裂反應，其中一種核反應方程為eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(7,3)Li＋2eq\o\al(1,1)H＋X，式中的X為()A.eq\o\al(1,0)n B．eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(0,1)e D．eq\o\al(4,2)He【答案】D【解析】根據(jù)核反應前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得A＝12＋1－7－2×1＝4，Z＝6＋1－3－2×1＝2，故式中的X為eq\o\al(4,2)He，故選D。5.(2024·湖北卷)硼中子俘獲療法是目前治療癌癥最先進的手段之一，eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,3)X＋eq\o\al(4,b)Y是該療法中一種核反應的方程，其中X、Y代表兩種不同的原子核，則()A．a(chǎn)＝7，b＝1 B．a(chǎn)＝7，b＝2C．a(chǎn)＝6，b＝1 D．a(chǎn)＝6，b＝2【答案】B【解析】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得10＋1＝a＋4,5＋0＝3＋b，解得a＝7，b＝2，故選B。6.(2024·河南新鄉(xiāng)模擬)物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，部分波長發(fā)生改變，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應，我國物理學家吳有訓進一步證實了該效應的普遍性。如圖所示，一個光子和一個靜止的電子相互碰撞后，電子向某一個方向運動，光子沿另一個方向散射出去，下列說法正確的是()A．散射光子的速度變小B．散射光子的速度可能變大C．散射光子的頻率變小D．散射光子的波長變短【答案】C【解析】散射后的光子速度不變，但能量減小，根據(jù)ε＝hν可知光子的頻率變小，根據(jù)c＝λν可知光子的波長變長，故選C。7.(2024·江蘇卷)在原子躍遷中，輻射如圖所示的4種光子，其中只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應，是哪一種()A．λ1 B．λ2C．λ3 D．λ4【答案】C【解析】根據(jù)光電效應方程可知當只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應時，該光子對應的能量最大，根據(jù)圖中能級圖可知躍遷時對應波長為λ3的光子能量最大。故選C。8.(2024·江蘇卷)用粒子轟擊氮核從原子核中打出了質(zhì)子，該實驗的核反應方程式是X＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(17,8)O，粒子X為()A．正電子eq\o\al(0,1)e B．中子eq\o\al(1,0)nC．氘核eq\o\al(1,2)H D．氦核eq\o\al(4,2)He【答案】D【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)為m＝17＋1－14＝4，根據(jù)電荷數(shù)守恒可知X的電荷數(shù)為n＝8＋1－7＝2，可知X為氦核eq\o\al(4,2)He。故選D。B組·綜合練9.(2024·廣東廣州模擬)eq\o\al(241,95)Am(镅)是一種半衰期長達433年的放射性金屬，通過衰變釋放射線而被用于煙霧探測器，其衰變方程為eq\o\al(241,95)Am→eq\o\al(237,93)Np＋eq\o\al(4,2)He＋γ，在該煙霧探測器中裝有大約0.3微克的镅241，其釋放的射線可以使腔內(nèi)空氣電離，從而在探測腔內(nèi)加有低壓的電極間形成微小電流。一旦煙霧進入探測器，就會阻擋部分射線而使電流減小引發(fā)警報。下列說法中正確的是()A.eq\o\al(4,2)He是α粒子，有很強的貫穿本領B．γ是光子，不具有能量C．0.3微克的镅經(jīng)過866年剩余eq\o\al(241,95)Am的質(zhì)量為0.075微克D．镅241衰變過程要放出能量，故eq\o\al(241,95)Am的比結(jié)合能比eq\o\al(237,93)Np的大【答案】C【解析】eq\o\al(4,2)He是α粒子，有很強的電離本領，故A錯誤；γ是光子，具有能量，故B錯誤；根據(jù)半衰期公式m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)，0.3微克的镅經(jīng)過866年剩余eq\o\al(241,95)Am的質(zhì)量為0.075微克，故C正確；結(jié)合能是指，自由核子結(jié)合成原子核所釋放的能量，或者原子核分裂成自由核子所需要的能量。比結(jié)合能是指，結(jié)合能與核子數(shù)的比值。比結(jié)合能越大，說明原子核越穩(wěn)定。镅241衰變?yōu)閑q\o\al(237,93)Np，說明eq\o\al(237,93)Np比eq\o\al(241,95)Am更穩(wěn)定，所以eq\o\al(241,95)Am的比結(jié)合能比eq\o\al(237,93)Np的小，故D錯誤。10.(2024·江西卷)近年來，江西省科學家發(fā)明硅襯底氮化鎵基系列發(fā)光二極管，開創(chuàng)了國際上第三條LED技術(shù)路線。某氮化鎵基LED材料的簡化能級如圖所示，若能級差為2.20eV(約3.52×10－19J)，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則發(fā)光頻率約為()A．6.38×1014Hz B．5.67×1014HzC．5.31×1014Hz D．4.67×1014Hz【答案】C【解析】根據(jù)題意可知，輻射出的光子能量ε＝3.52×10－19J，由光子的能量ε＝hν得ν＝eq\f(ε,h)＝5.31×1014Hz，故選C。11.(2024·安徽卷)大連相干光源是我國第一臺高增益自由電子激光用戶裝置，其激光輻射所應用的玻爾原子理論很好地解釋了氫原子的光譜特征。圖為氫原子的能級示意圖，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，當大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射不同頻率的紫外光有()A．1種 B．2種C．3種 D．4種【答案】B【解析】大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，能夠輻射出不同頻率的光子種類為Ceq\o\al(2,3)＝3種，輻射出光子的能量分別為ΔE1＝E3－E1＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，ΔE2＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，ΔE3＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，其中ΔE1＞3.11eV，ΔE2＜3.11eV，ΔE3＞3.11eV，所以輻射不同頻率的紫外光有2種。故選B。12.(2024·廣東梅州模擬)光伏發(fā)電是提供清潔能源的方式之一，光伏發(fā)電的原理是光電效應，某同學利用如圖甲所示的電路研究某種金屬的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關系，描繪出如圖乙所示的圖像，根據(jù)光電效應規(guī)律，結(jié)合圖像分析，下列說法正確的是()A．滑片P向右移動，電流表示數(shù)會變大B．僅增大入射光的強度，則光電子的最大初動能增大C．由Uc－ν圖像可知，該光電管的截止頻率為ν0D．開關S斷開時，若入射光的頻率為ν1，則電壓表的示數(shù)為U1【答案】C【解析】滑動變阻器的滑片P向右移動過程中，兩極間反向電壓逐漸增大，反向電壓越大，流過電流表的電流就越小，故A錯誤；根據(jù)光電效應方程hν1－W0＝Ek，可知，光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，因此增大入射光的強度，光電子的最大初動能不變，故B錯誤；根據(jù)Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(hν0,e)，當遏止電壓為零時，ν＝ν0，故C正確；開關S斷開時，光電管是電源，發(fā)生光電效應后，其電流強度與光照強度有關，無法判斷電壓表的示數(shù)大小，故D錯誤。13.(2024·新課標全國卷)三位科學家由于在發(fā)現(xiàn)和合成量子點方面的突出貢獻，榮獲了2023年諾貝爾化學獎。不同尺寸的量子點會發(fā)出不同顏色的光?，F(xiàn)有兩種量子點分別發(fā)出藍光和紅光，下列說法正確的是()A．藍光光子的能量大于紅光光子的能量B．藍光光子的動量小于紅光光子的動量C．在玻璃中傳播時，藍光的速度大于紅光的速度D．藍光在玻璃中傳播時的頻率小于它在空氣中傳播時的頻率【答案】A【解析】由于紅光的頻率小于藍光的頻率，則紅光的波長大于藍光的波長，根據(jù)E＝hν，可知藍光光子的能量大于紅光光子的能量；根據(jù)p＝eq\f(h,λ)可知藍光光子的動量大于紅光光子的動量，故A正確，B錯誤；由于紅光的折射率小于藍光，根據(jù)ν＝eq\f(c,n)可知在玻璃中傳播時，藍光的速度小于紅光的速度，故C錯誤；光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)中頻率不變，故D錯誤。14.(2024·山東卷)2024年是中國航天大年，神舟十八號、嫦娥六號等已陸續(xù)飛天，部分航天器裝載了具有抗干擾性強的核電池。已知eq\o\al(90,38)Sr衰變?yōu)閑q\o\al(90,39)Y的半衰期約為29年；eq\o\al(238,94)Pu衰變?yōu)閑q\o\al(234,92)U的半衰期約87年?，F(xiàn)用相同數(shù)目的eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(238,94)Pu各做一塊核電池，下列說法正確的是()A.eq\o\al(90,38)Sr衰變?yōu)閑q\o\al(90,39)Y時產(chǎn)生α粒子B.eq\o\al(238,94)Pu衰變?yōu)閑q\o\al(234,92)U時產(chǎn)生β粒子C．50年后，剩余的eq\o\al(90,38)Sr數(shù)目大于eq\o\al(238,94)Pu的數(shù)目D．87年后，剩余的eq\o\al(90,38)Sr數(shù)目小于eq\o\al(238,94)Pu的數(shù)目【答案】D【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知eq\o\al(90,38)Sr衰變?yōu)閑q\o\al(90,39)Y時產(chǎn)生電子，即β粒子，故A錯誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知eq\o\al(238,94)Pu衰變?yōu)閑q\o\al(234,92)U時產(chǎn)生eq\o\al(4,2)He，即α粒子，故B錯誤；根據(jù)題意可知eq\o\al(238,94)Pu的半衰期大于eq\o\al(90,38)Sr的半衰期，現(xiàn)用相同數(shù)目的eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(238,94)Pu各做一塊核電池，經(jīng)過相同的時間，eq\o\al(90,38)Sr經(jīng)過的半衰期的次數(shù)多，所以剩余的eq\o\al(90,38)Sr數(shù)目小于eq\o\al(238,94)Pu的數(shù)目，故D正確，C錯誤。15.(2024·福建福州模擬)如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙所示。下列說法正確的是()A．光電子的最大初動能為12.75eVB．光電管陰極K金屬材料的逸出功為5.75eVC．這些氫原子躍遷時共發(fā)出3種頻率的光D．若調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側(cè)為正極【答案】B【解析】大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原