第12章 2 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习（word）人教版

[基础题组]

1．(多选)(2020·全国卷Ⅰ)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有(　　)

A.H＋H→n＋X1 B.H＋H→n＋X2

C.U＋n→Ba＋Kr＋3X3 D.n＋Li→H＋X4

[解析]　根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项B中的X2质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，B项正确；选项D中的X4质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，D项正确；选项A中的X1质量数是3，电荷数是2，A项错误；选项C中的X3质量数是1，电荷数是0，代表中子，C项错误。

[答案]　BD

2．(2018·天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n＞2的能级跃迁到n＝2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定(　　)

A．Hα对应的前后能级之差最小

B．同一介质对Hα的折射率最大

C．同一介质中Hδ的传播速度最大

D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能

[解析]　根据E＝hv＝可知，波长越长，光子的能量越小，Hα的波长最长，光子能量最小，所对应的前后能级之差最小，选项A正确；波长越长，频率越低，折射率越小，所以同一介质对Hα的折射率最小，选项B错误；Hδ的波长最小，能量最大，折射率最大，根据n＝可知，在同一介质中其传播速度最小，选项C错误；Hγ能量大于Hβ能量，即Hγ频率高于Hβ，用于Hγ照射某一金属能发生光电效应，Hβ不一定能使该金属发生光电效应，选项D错误。

[答案]　A

3．(多选)(2020·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为He＋Al→X＋0n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋e。则(　　)

A．X的质量数与Y的质量数相等

B．X的电荷数比Y的电荷数少1

C．X的电荷数比Al的电荷数多2

D．X的质量数与Al的质量数相等

[解析]　根据电荷数守恒和质量数守恒，可知2He＋12Al→X＋0n方程中X的质量数为30，电荷数为15，再根据X→Y＋1e方程可知Y的质量数为30，电荷数为14，故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比13Al的电荷数多2，X的质量数比13Al的质量数多3，选项A、C正确，B、D错误。

[答案]　AC

4．(2020·广东七校高三联考)如图甲所示是部分氢原子能级示意图，a、b是氢原子从n＝3能级向低能级跃迁时所放出的两束光，利用这两束光来研究某金属的光电效应，图乙是光电流与电压的关系图象，下列说法不正确的是(　　)

A．a光的波长小于b光的波长

B．图乙中图线1对应的是b光

C．与b光相比，单位时间内a光照射到光电管上的光子数多

D．用a光做实验时对应的遏止电压大

[解析]　由题图甲可知，a光光子的能量大于b光光子的能量，因此a光的波长小于b光的波长，故A正确；由题图乙可得图线1对应的遏止电压小，故图线1对应的是b光，故B、D正确；由分析可知，图线1对应的是b光，且饱和电流大，因此单位时间内b光照射到光电管上的光子数多，故C错误。

[答案]　C

5．如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射出光子a；从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子b。以下判断正确的是(　　)

A．在真空中光子a的波长大于光子b的波长

B．光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态

C．光子a可能使处于n＝4能级的氢原子电离

D．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线

[解析]　氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级的能级差小于从n＝3能级跃迁到n＝2能级时的能级差，根据Em－En＝hν知，光子a的能量小于光子b的能量，所以光子a的频率小于光子b的频率，光子a的波长大于光子b的波长，故A正确；光子b的能量小于基态与任一激发态的能级差，所以不能被基态的原子吸收，故B错误；根据Em－En＝hν可求光子a的能量小于n＝4能级氢原子的电离能，所以不能使处于n＝4能级的氢原子电离，C错误；大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射3种不同谱线，故D错误。

[答案]　A

6．(2020·四川省八校联盟联考)下列说法正确的是(　　)

A．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多能发射出三种频率的光子

B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性

C．钚Pu的半衰期为24 100年，200个Pu经48 200年后，还有50个Pu未衰变

D．一个质子和一个中子结合为一个氘核，若质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，则放出的能量为(m3－m2－m1)c2

[解析]　一个处于基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多能发射出两种频率的光子，选项A错误；光电效应揭示了光子具有能量，康普顿效应揭示了光子除了具有能量外还具有动量，光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，选项B正确；由于半衰期描述的是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，所以选项C错误；一个质子和一个中子结合为氘核，根据爱因斯坦质能方程，释放出的核能ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3)c2，选项D错误。

[答案]　B

7．(2020·全国卷Ⅱ)氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15 MeV表示。海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为(　　)

A．40 kg　 B．100 kg　　

C．400 kg　 D．1 000 kg

[解析]　结合核反应方程知，1 kg海水中的氘核全部发生聚变反应放出的能量E＝×43.15×1.6×10－13 J≈1.15×1010J，根据题意得M＝M0＝×1 kg≈400 kg，故A、B、D项错误，C项正确。

[答案]　C

8．(2021·广西桂林市、贺州市联考)下列关于核反应的说法正确的是(　　)

A.U→Th＋He是铀核的裂变

B.H＋H→He＋n是核聚变反应

C．核反应Al＋He→P＋X中的X是质子

D．卢瑟福发现中子的核反应方程是：He＋7N→8O＋n

[解析]　U→Th＋He是衰变方程，选项A错误；H＋H→He＋n是核聚变反应，选项B正确；核反应Al＋He→P＋X中的X质量数为1，电荷数为零，则X是中子，选项C错误；卢瑟福发现质子的核反应方程是：He＋N→8O＋n，选项D错误。

[答案]　B

[提升题组]

9．四个核反应方程分别为：①U＋n→Sr＋Xe＋10n；②U→Th＋He；③Li＋n→He＋H＋4.9 MeV；④H＋H→He＋n＋17.6 MeV。下列说法正确的是(　　)

A．①②都是重核铀的同位素的核反应，故都是重核的裂变反应

B．①③反应前都有一个中子，故都是原子核的人工转变

C．②③④生成物中都有α粒子，故都是α衰变反应

D．③比④放出的能量少，说明③比④质量亏损得少

[解析]　①是重核的裂变反应，②是α衰变反应，选项A错误；③是原子核的人工转变，④是轻核的聚变反应，选项B、C错误；③比④放出的能量少，根据爱因斯坦质能方程可知，③比④质量亏损得少，故选项D正确。

[答案]　D

10．(2018·天津卷)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8O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.5B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

[解析]　根据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核反应方程如下：N＋He→O＋H，故A错误。Al＋He→P＋n，故B正确。B＋H→Be＋He，故C错误。Li＋H→He＋He，故D错误。

[答案]　B

11．(多选)(2020·广东省汕头市模拟)如图所示，静止的U核发生α衰变后生成反冲Th核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)

A．衰变方程可表示为U→Th＋He

B．Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45

C．Th核和α粒子的动能之比为1∶45

D．Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反

[解析]　已知α粒子为He，则由电荷数守恒及质量数守恒可知，衰变方程为：U→Th＋He，故A正确；Th核和α粒子都带正电荷，则在题图匀强磁场中都是逆时针旋转，故D错误；由动量守恒可得衰变后＝＝，则Th核和α粒子的动能之比＝×2＝＝，故C错误；粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，所以有qvB＝，则R＝，所以Th核和α粒子的圆周轨道半径之比＝∶＝××＝，故B正确。

[答案]　AB

12．(多选)(2020·东北三校联考)如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是(　　)

A．λ1＜λ3  B．λ3＜λ2

C．λ3＞λ2  D.＝＋

[解析]　已知从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3；则λ1、λ2、λ3的关系为h＞h＞h，即＞，λ1＜λ3；＞，λ3＜λ2，又h＝h＋h，即＝＋，则＝－，即正确选项为A、B。

[答案]　AB

13．(2017·北京卷)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(He)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X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化为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。

[解析]　(1)X→Y＋He。

(2)设α粒子的速度大小为v，由

qvB＝m，T＝，得

α粒子在磁场中运动周期T＝

环形电流大小I＝＝

(3)由qvB＝m，得v＝

设衰变后新核Y的速度大小为v′，系统动量守恒

Mv′－mv＝0

v′＝＝

由Δmc2＝Mv′2＋mv2得Δm＝

说明：若利用M＝m解答，亦可。

[答案]　(1)X→Y＋He　(2)　　

(3)