2020届高考物理课标版二轮复习训练题：专题五第11讲 近代物理初步 Word版含解析

 www.ks5u.com第11讲　近代物理初步

一、单项选择题

1.下列说法正确的是(　　)

ARaRnHe是β衰变

BHHHen是聚变

CUnXeSr+n是衰变

DNaMge是裂变

答案　B　A项中自发地放出氦原子核,是α衰变,选项A错误;聚变是质量轻的核结合成质量重的核,选项B正确;裂变是质量较重的核分裂成质量较轻的几个核,C项中的反应是裂变,选项C错误;D项中自发地放出电子,是β衰变,选项D错误。

2.(2019四川凉山模拟)关于原子核反应,下列描述正确的是(　　)

A.温度升高,放射性元素衰变的半衰期减小

B.放射性物质U发生β衰变所释放的电子来源于核外电子

CTh经过6次α衰变、4次β衰变后变成Pb

D.用中子轰击铀核,产生几个中等质量原子核的现象属于核聚变

答案　C　放射性元素衰变的半衰期仅由核内部自身的因素决定,与温度无关,故A错误;β衰变所释放的电子来源于核内的中子,由中子转化为质子与电子,故B错误;设Th经过x次α衰变、y次β衰变后变成Pb,有232-4x=208,90-2x+y=82,解得x=6,y=4,故C正确;用中子轰击铀核,产生几个中等质量原子核的现象属于核裂变,故D错误。

3.对于核反应方程RnPo+X,反应中释放能量,下列说法正确的是(　　)

A.此核反应是氡核Rn的裂变方程

B.此核反应生成物X中含有两个质子、两个中子

C.此核反应过程中电荷数和质量均守恒

D.由于释放能量,该核反应不满足能量守恒定律

答案　B　由核反应过程中电荷数和质量数均守恒可知,此核反应方程中的X是氦核,有两个质子、两个中子,即此核反应是α衰变,A项错误,B项正确;此核反应过程中释放能量,有质量亏损,C项错误;该核反应过程中虽释放能量,但该核反应仍满足能量守恒定律,D项错误。

4.放射性元素钋Po)发生衰变时,会产生He和一种未知粒子,并放出γ射线,其核反应方程为PoXHe+γ。下列说法正确的是(　　)

AHe的穿透能力比γ射线强

B.y=206

C.X核的中子个数为126

D.这种核反应为β衰变

答案　BHe的穿透能力比γ射线弱,选项A错误;y=210-4=206,选项B正确;X核的中子个数为206-82=124,选项C错误;题中的核反应为α衰变,选项D错误。

5.(2019河北承德模拟)如图所示为氢原子的能级图,对于处在n=4能级的大量氢原子,下列说法正确的是(　　)

A.这群氢原子向低能级跃迁时一共可以辐射出4种不同频率的光子

B.处在n=4能级的氢原子可以吸收任何一种光子而跃迁到高能级

C.这群氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时向外辐射的光子的波长最长

D.这群氢原子辐射的光子中如果只有两种能使某金属发生光电效应,则该金属的逸出功W0应满足10.2 eV<W0≤12.09 eV

答案　D　这群氢原子向低能级跃迁时能够辐射出6种不同频率的光子,A错误;氢原子从低能级向高能级跃迁时吸收的能量等于两能级的能量差,B错误;氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时向外辐射出的光子的频率最大,波长最短,C错误;如果这群氢原子辐射出的光子中只有两种能使某金属发生光电效应,则这两种光子分别是由氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级和氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射出的,由光电效应发生的条件可知,该金属的逸出功应满足E2-E1<W0≤E3-E1,即10.2 eV<W0≤12.09 eV,D正确。

6.(2019西安八校模拟)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→XHe+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

答案　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,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,总质量减小,故C项错误;γ射线是光子流,穿透能力很强,能穿透几厘米厚的铅板,故D项正确。

7.(2019北京理综,19,6分)光电管是一种利用光照射产生电流的装置,当入射光照在管中金属板上时,可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。

由表中数据得出的论断中不正确的是(　　)

A.两组实验采用了不同频率的入射光

B.两组实验所用的金属板材质不同

C.若入射光子的能量为5.0 eV,逸出光电子的最大动能为1.9 eV

D.若入射光子的能量为5.0 eV,相对光强越强,光电流越大

答案　B　本题考查了光电管在光照下产生光电流的现象和考生的实验数据分析能力,培养了考生的科学探究素养。

表格中入射光子的能量不同,根据光子的能量E=hν可知两组实验采用的入射光的频率不同,再由光电效应方程解得两组实验中金属的逸出功都是3.1 eV,所以A选项正确,B选项不正确。当入射光子的能量为5.0 eV时,Ekm=hν-W=1.9 eV,故C选项正确。当入射光子的能量为5.0 eV时,相对光强越强,单位时间内飞出的光电子越多,光电流越大,所以D选项正确。

8.(2019湖南师大附中模拟)某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为XYZ,并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能,其中Z的速度为v,以下结论正确的是(　　)

A.Y原子核的速度大小为v

B.Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍

C.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大(c为光速)

D.Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能

答案　D　设Y原子核的速度大小为v',由动量守恒有0=Dv'-Fv,所以v'=v,所以A错误;Y原子核的动能EkY=v'2,Z原子核的动能为EkZ=Fv2,动能之比为,所以B错误;因为放出能量,有质量亏损,所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小,结合能之和比X的大,故C错误,D正确。

二、多项选择题

9.图示为氢原子能级图以及从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线,已知从n=3跃迁到n=2的能级时辐射光的波长为656 nm,下列叙述正确的有(　　)

A.四条谱线中频率最大的是Hδ

B.用633 nm的光照射能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级

C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时,最多产生3种谱线

D.如果Hδ可以使某种金属发生光电效应,只要照射时间足够长,光的强度足够大,Hβ也可以使该金属发生光电效应

答案　AC　频率最大的光子对应的能量最大,即跃迁时能量差最大,故从n=6跃迁到n=2的辐射光频率最大,选项A正确;原子跃迁过程中,吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差,选项B错误;从n=3向低能级跃迁时,可以是从3→2、2→1或者是3→1,即有三种频率不同的光子,选项C正确;光电效应与光照的时间无关,Hδ光子的能量最大,故其他光子不一定可以使该金属发生光电效应,选项D错误。

10.(2019天津理综,6,6分)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

答案　AD　本题以“人造太阳”为背景,考查核聚变反应,以及学生的理解能力,体现了科学态度与社会责任的核心素养,也体现了应用与创新的价值观念。

因为重核裂变后,产物中存在不稳定的核,而且放射性产物较多,轻核聚变与之相比更安全、清洁,所以A项正确。轻原子核才会发生聚变,所以B项错误。核反应过程中存在质量亏损,释放能量,所以C项错误。核反应后产生的新核相对稳定,比结合能增加,故D项正确。

11.太阳能量的来源是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,核聚变反应可以看做是4个氢核H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。表中列出了部分粒子的质量(取1 u=× kg)

以下说法中正确的是(　　)

A.核反应方程为HHe+e

B.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg

C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10-29 kg

D.聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10-12 J

答案　ACD　由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得He+e,故A正确;反应中的质量亏损为Δm=4mp-mα-2me=(4×1.007 3-4.001 5-2×0.000 55)u=0.026 6 u≈4.43×10-29 kg,故B错误,C正确;由质能方程得ΔE=Δmc2=4.43×10-29×(3×108)2 J≈4.0×10-12 J,故D正确。

12.(2019福建龙岩质检)氢原子的能级图如图所示,可见光的光子能量范围约为1.62~3.11 eV,金属钠的逸出功为2.29 eV,下列说法中正确的是(　　)

A.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,可发出1种频率的可见光

B.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,可发出2种频率的可见光

C.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光中有1种频率的光能使钠产生光电效应

D.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光中有2种频率的光能使钠产生光电效应

答案　AD　大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,可以发出=3种频率的光子,光子能量分别为12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV,故只能发出1种频率的可见光,故选项A正确,选项B错误;跃迁时发出的光子能量有两种频率的光子的能量大于钠的逸出功,故有2种频率的光能使钠产生光电效应,故选项C错误,选项D正确。

13.(2018山西太原模拟)钍Th具有放射性,它能放出一个新的粒子而变为镤Pa,同时伴随有γ射线产生,其方程为ThPa+x,钍234的半衰期为24天。则下列说法正确的是(　　)

A.一块纯净的钍234矿石经过24天,矿石的质量仅剩下原来质量的一半

B.x是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的

C.γ射线是钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核释放的

D.γ射线具有很强的电离作用,对人体细胞破坏能力较大

答案　BC　一块纯净的钍234矿石经过24天,钍核有半数发生衰变,不是矿石的质量仅剩下原来质量的一半,所以A错误;根据质量数、电荷数守恒得出x是电子,其产生的本质是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的,所以B正确;钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核处于激发态,不稳定,向基态跃迁的过程以γ射线向外释放能量,所以C正确;γ射线具有很强的穿透本领,电离作用很弱,所以D错误。

14.(2019湖北武汉质检)我国自主研发的钍基熔盐堆是瞄准未来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,以氟化盐为冷却剂,将天然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氟化盐中,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n→BaKr+n。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

答案　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。