高考物理一轮复习巩固提升第12章章末过关检测(十二) (含解析)

章末过关检测(十二)

(时间：60分钟　分值：100分)

一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)

1.(2019·蚌埠高三教学质量检查)氢原子的能级公式为En＝E1(n＝1，2，3，…)，其中基态能量E1＝－13.6 eV，能级图如图所示．大量氢原子处于量子数为n的激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，则n和可能发出的频率最小的光子能量分别为(　　)

A．n＝5，0.54 eV　　　　　 B．n＝5，0.31 eV

C．n＝4，0.85 eV     D．n＝4，0.66 eV

解析：选B.根据题意，由能级公式En＝E1，当辐射光子能量最大时，E1－E1＝－0.96E1，即－1＝－0.96，解得n＝5；当n＝5时，发出最小频率的光子的能量为E＝E5－E4＝[－0.54－(－0.85)] eV＝0.31 eV，B正确．

2．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列选项中正确的是(　　)

A.Bi的原子核比Np的原子核少28个中子

B.Np经过衰变变成Bi，衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子

C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变

D.Np的半衰期等于任一个Np原子核发生衰变的时间

解析：选C.Bi的中子数为209－83＝126，Np的中子数为237－93＝144，Bi的原子核比Np的原子核少18个中子，A错误；Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，可以同时放出α粒子和γ粒子或者β粒子和γ粒子，不能同时放出三种粒子，B错误；衰变过程中发生α衰变的次数为＝7次，β衰变的次数为2×7－(93－83)＝4次，C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，选项D错误．

3．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(　　)

解析：选C.α粒子与原子核相互排斥，A、D错误；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错误，C正确．

4．下列核反应方程中，属于α衰变的是(　　)

A.N＋He→O＋H

B.U→Th＋He

C.H＋H→He＋n

D.Th→Pa＋e

解析：选B.α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(He)的核反应，选项B正确．

5．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近(　　)

A．1036kg　　　　　　　　 B．1018 kg

C．1013 kg   D．109 kg

解析：选D.由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2知：Δm＝＝ kg≈4×109 kg，选项D正确．

6．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是(　　)

A．γ射线是高速运动的电子流

B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D.Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克

解析：选B.β射线是高速电子流，而γ射线是一种光子流，选项A错误；氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误；10天为两个半衰期，剩余的Bi为100× g＝100× g＝25 g，选项D错误．

二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)

7．(2019·湖北黄冈模拟)下列说法中正确的是(　　)

A．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构

B.Th衰变成Pb要经过6次α衰变和4次β衰变

C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

D．升高放射性物质的温度，不可缩短其半衰期

解析：选BD.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，但并不能说明原子核有复杂的结构，A错误；据α衰变、β衰变的实质可知Th→Pb＋nHe＋me，得n＝6，m＝4，故B正确；β衰变中β射线是由原子核中的中子转变形成的，C错误；放射性物质的半衰期只由其本身决定，与外界环境无关，D正确．

8．14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是(　　)

A．该古木的年代距今约5 700年

B．12C、13C、14C具有相同的中子数

C．14C衰变为14N的过程中放出β射线

D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变

解析：选AC.古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项A正确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B错误；14C的衰变方程为C→N＋e，所以此衰变过程放出β射线，选项C正确；放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D错误．

9．(2019·山西模拟)核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.U＋n→Ba＋Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、mBa、mKr分别表示92U、Ba、Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速，以下说法正确的是(　　)

A．X为中子，a＝2

B．X为中子，a＝3

C．上述核反应中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2

D．上述核反应中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－3mX)c2

解析：选BC.核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知U＋n→Ba＋Kr＋aX中X为n，a＝3，则A错误，B正确；由ΔE＝Δmc2可得：ΔE＝(mU＋mX－mBa－mKr－3mX)c2＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2，则C正确，D错误．　

10．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是(　　)

A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量

B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能

C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大

D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度

解析：选BD.原子核D、E聚变成原子核F，放出能量，A错误；A裂变成B、C，放出能量，B正确；增加入射光强度，光电子的最大初动能不变，C错误；镉棒能吸收中子，可控制核反应速度，D正确．

三、非选择题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)

11．(12分)(2016·高考江苏卷)(1)贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是________．

A.C→N＋e

B.U＋n→I＋Y＋2n

C.H＋H→He＋n

D.He＋Al→P＋n

(2)已知光速为c，普朗克常量为h，则频率为ν的光子的动量为________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________．

解析：(1)A是β衰变，B是核裂变，C是核聚变，D是原子核的人工转变，所以A符合题意．

(2)光子的动量p＝＝，垂直反射回去Δp＝－＝.

答案：(1)A　(2)　

12．(14分)如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0.现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：

(1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________．

(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阴极的光电子的最大动能为____________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是________________．

(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加 U反＝________的反向电压．

(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是________．

A．照射光频率不变，增加光强

B．照射光强度不变，增加光的频率

C．增加A、K电极间的电压

D．减小A、K电极间的电压

解析：(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K是阴极，逸出功与极限频率的关系为W0＝hν0.

(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hν－hν0，经过电场加速获得的能量为eU，所以到达阳极的光电子的最大动能为hν－hν0＋eU，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多．所以，电流表的示数先是逐渐增大，直到保持不变．

(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eU反，如果hν－hν0＝eU反，就将没有光电子能够到达阳极，所以U反＝.

(4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确．

答案：(1)K　hν0　(2)hν－hν0＋eU　逐渐增大，直至保持不变　(3)　(4)A

13．(14分)为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60 MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9 MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1.007 3 u、mα＝4.001 5 u、mLi＝7.016 0 u，求：

(1)写出核反应方程．

(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(1 u相当于931.5 MeV)

解析：(1)核反应方程为：Li＋H→2He.

(2)核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.016 0 u＋1.007 3 u－2×4.001 5 u＝0.020 3 u，由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝0.020 3×931.5 MeV＝18.9 MeV，而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19.3 MeV，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．

答案：(1)Li＋H→2He　(2)见解析