專題五近代物理初步——課后“高仿”檢測卷一、高考真題集中演練——明規律1．(2018·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，產生了第一個人工放射性核素X：α＋eq\o\al(27,13)Al→n＋X。X的原子序數和質量數分別為()A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31解析：選B將核反應方程式改寫成eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(1,0)n＋X，由電荷數和質量數守恒知，X應為eq\o\al(30,15)X。2．(2018·全國卷Ⅱ)用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10－19J。已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s－1A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz解析：選B設單色光的最低頻率為ν0，由愛因斯坦光電效應方程得Ek＝hν1－W,0＝hν0－W，又ν1＝eq\f(c,λ)，整理得ν0＝eq\f(c,λ)－eq\f(Ek,h)，代入數據解得ν0≈8×1014Hz。3．(2017·全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。下列說法正確的是()A．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經歷的時間D．衰變后α粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量解析：選B靜止的鈾核在衰變過程中遵循動量守恒，由于系統的總動量為零，因此衰變后產生的釷核和α粒子的動量等大反向，即pTh＝pα，B項正確；因此有eq\r(2mThEkTh)＝eq\r(2mαEkα)，由于釷核和α粒子的質量不等，因此衰變后釷核和α粒子的動能不等，A項錯誤；根據半衰期的定義可知，C項錯誤；由于衰變過程釋放能量，根據愛因斯坦質能方程可知，衰變過程有質量虧損，因此D項錯誤。4．(2017·全國卷Ⅰ)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(1,0)n。已知eq\o\al(2,1)H的質量為2.0136u，eq\o\al(3,2)He的質量為3.0150u，eq\o\al(1,0)n的質量為1.0087u,1u＝931MeV/c2。氘核聚變反應中釋放的核能約為()A．3.7MeV B．3.3MeVC．2.7MeV D．0.93MeV解析：選B氘核聚變反應的質量虧損為Δm＝2×2.0136u－(3.0150u＋1.0087u)＝0.0035u，釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.0035×931MeV/c2×c2≈3.3MeV，選項B正確。5．[多選](2019·天津高考)我國核聚變反應研究大科學裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億攝氏度，為人類開發利用核聚變能源奠定了重要的技術基礎。下列關于聚變的說法正確的是()A．核聚變比核裂變更為安全、清潔B．任何兩個原子核都可以發生聚變C．兩個輕核結合成質量較大的核，總質量較聚變前增加D．兩個輕核結合成質量較大的核，核子的比結合能增加解析：選AD核聚變沒有放射性污染，安全、清潔，A對。只有原子序數小的“輕”核才能發生聚變，B錯。輕核聚變成質量較大的原子核，比結合能增加，總質量減小，C錯，D對。二、名校模擬重點演練——知熱點6．(2019·懷化模擬)下列說法正確的是()A．β衰變的實質是原子核內的一個中子轉化成一個質子，同時釋放出一個電子B．實驗表明，只要照射光的強度足夠大，就一定能發生光電效應C．釷的半衰期為24天，1g釷經過120天后還剩D．根據玻爾的原子理論，氫原子從n＝5能級的激發態躍遷到n＝3能級的激發態時，核外電子動能減小解析：選Aβ衰變的實質是原子核內的一個中子轉化成一個質子，同時釋放出一個電子，故A正確；根據光電效應方程可知，發生光電效應的條件與光的頻率有關，與光的強度無關，故B錯誤；釷的半衰期為24天，1g釷經過120天后，發生5次衰變，根據m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))5g＝0.03125g，故C錯誤；根據玻爾的原子理論，氫原子從n＝5能級的激發態躍遷到7．(2019·湖南四縣市聯考)現代科學的發展極大地促進了人們對原子、原子核的認識，下列有關原子、原子核的敘述正確的是()A．盧瑟福α粒子散射實驗說明原子核內部具有復雜的結構B．輕核聚變反應方程有：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nC．天然放射現象表明原子核內部有電子D．氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級和從n＝2能級躍遷到n＝1能級，前者躍遷輻射出的光子波長比后者的長解析：選B盧瑟福α粒子散射實驗提出原子核式結構，天然放射現象說明原子核內部具有復雜的結構，故A錯誤；輕核聚變反應是兩個較輕的核反應生成質量較大的核的過程，再由質量數與電荷數守恒可知，B正確；天然放射線中放出的β粒子是原子核內部的中子轉變為質子和電子，電子釋放出來，故C錯誤；躍遷時輻射的能量等于兩能級差，氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級和從n＝2能級躍遷到n＝1能級，前者躍遷輻射光子的能量大，頻率大，則波長比后者的短，故D錯誤。8．(2019·第一次全國大聯考)關于原子核的衰變，下列說法正確的是()A．β衰變中產生的β射線實質上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的B．原子核發生衰變時都遵守電荷守恒、質量守恒、能量守恒和動量守恒C．發生α衰變時，生成的新核與原來的原子核相比，核內質量數減少4，且常常伴有γ射線產生，γ射線是原子核衰變過程中的質量虧損即減少的質量D.eq\o\al(238,92)U衰變成eq\o\al(206,82)Pb要經過6次β衰變和8次α衰變，同時伴有γ衰變解析：選Dβ衰變中產生的β射線是原子核內部的中子轉化為質子同時釋放出的電子，故A錯誤；原子核發生衰變時伴隨著質量虧損，所以不遵守質量守恒，而是遵守電荷數守恒和質量數守恒的規律，故B錯誤；γ射線是伴隨α衰變和β衰變產生的，產生的新核具有較大的能量，而處于激發態，在向低能級躍遷時以γ光子的形式輻射出來，故C錯誤；鈾核(eq\o\al(238,92)U)衰變為鉛核(eq\o\al(206,82)Pb)的過程中，α衰變的次數為m＝eq\f(238－206,4)＝8，β衰變的次數為n＝8×2＋82－92＝6，要經過8次α衰變和6次β衰變，故D正確。9.(2019·東北三省四市二模)已知金屬鈣的逸出功為2.7eV，氫原子的能級圖如圖所示，一群氫原子處于量子數n＝4的能量狀態，則()A．氫原子可能輻射3種頻率的光子B．氫原子可能輻射5種頻率的光子C．有3種頻率的輻射光子能使鈣發生光電效應D．有4種頻率的輻射光子能使鈣發生光電效應解析：選C根據Ceq\o\al(2,4)＝6知，這群氫原子可能輻射6種頻率的光子，故A、B錯誤。氫原子從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射的光子能量為0.66eV，從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射的光子能量為1.89eV，從n＝4能級躍遷到n＝2能級輻射的光子能量為2.55eV，均小于金屬鈣的逸出功，不能發生光電效應，其余3種光子能量均大于2.7eV，所以這群氫原子輻射的光中有3種頻率的光子能使鈣發生光電效應，故C正確，D錯誤。10．(2019·北京海淀區模擬)托卡馬克(Tokamak)是一種復雜的環形裝置，結構如圖所示。環心處有一歐姆線圈，四周是一個環形真空室，真空室外部排列著環向場線圈和極向場線圈。當歐姆線圈中通以變化的電流時，在托卡馬克的內部會產生巨大的渦旋電場，將真空室中的等離子體加速，從而達到較高的溫度。再通過其他方式的進一步加熱，就可以達到核聚變的臨界溫度。同時，環形真空室中的高溫等離子體形成等離子體電流，與極向場線圈、環向場線圈共同產生磁場，在真空室區域形成閉合磁籠，將高溫等離子體約束在真空室中，有利于核聚變的進行。已知真空室內等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，下列說法正確的是()A．托卡馬克裝置中核聚變的原理和目前核電站中核反應的原理是相同的B．極向場線圈和環向場線圈的主要作用是加熱等離子體C．歐姆線圈中通以恒定電流時，托卡馬克裝置中的等離子體將不能發生核聚變D．為了約束溫度為T的等離子體，所需要的磁感應強度B必須正比于溫度T解析：選C目前核電站中核反應的原理是核裂變，原理不同，故A錯誤；極向場線圈、環向場線圈主要作用是將高溫等離子體約束在真空室中，有利于核聚變的進行，故B錯誤；歐姆線圈中通以恒定的電流時，產生恒定的磁場，恒定的磁場無法激發電場，則在托卡馬克的內部無法產生電場，等離子體無法被加速，因而不能發生核聚變，故C正確；帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，則T∝eq\f(1,2)mv2，由洛倫茲力提供向心力，則qvB＝meq\f(v2,R)，則有B∝eq\r(T)，故D錯誤。11．(2019·寧夏銀川聯考)國產科幻大片《流浪地球》講述了太陽即將在未來出現“核燃燒”現象，從而導致人類無法生存，決定移民到半人馬座比鄰星的故事。據科學家論證，太陽向外輻射的能量來自其內部發生的各種熱核反應，當太陽內部達到一定溫度時，會發生“核燃燒”，其中“核燃燒”的核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋X→eq\o\al(8,4)Be＋γ，方程中X表示某種粒子，eq\o\al(8,4)Be是不穩定的粒子，其半衰期為T，則下列說法正確的是()A．X粒子是eq\o\al(4,2)HeB．若使eq\o\al(8,4)Be的溫度降低，其半衰期會減小C．經過2T，一定質量的eq\o\al(8,4)Be占開始時的eq\f(1,8)D．“核燃燒”的核反應是裂變反應解析：選A根據質量數和電荷數守恒可知，X粒子的質量數為4，電荷數為2，為eq\o\al(4,2)He，選項A正確；溫度不能改變放射性元素的半衰期，選項B錯誤；經過2T，一定質量的eq\o\al(8,4)Be占開始時的eq\f(1,4)，選項C錯誤；“核燃燒”的核反應是輕核聚變反應，選項D錯誤。12．(2019·西安八校聯考)能源是社會發展的基礎，發展核能是解決能源問題的途徑之一，核能作為一種新能源在現代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎上將加大核電站建設規模。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細胞基因，提高罹患癌癥的風險。已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列有關說法正確的是()A．X原子核中含有92個中子B．100個eq\o\al(239,94)Pu經過24100年后一定還剩余50個C．由于衰變時釋放巨大的能量，根據E＝mc2，衰變過程總質量增加D．衰變發出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力解析：選D由方程式可計算X原子核為eq\o\al(235,92)U，原子核含質子92個，中子143個，故A項錯誤；放射性元素的衰變規律是統計規律，對大量的原子核衰變才有意義，100個原子核過少，不一定在半衰期后只剩余一半，故B項錯誤；衰變時釋放巨大能量，即有能量損失，根據E＝mc2，應有質量虧損，總質量減少，故C項錯誤；射線γ是光子流，穿透能力很強，能穿透幾厘米厚的鉛板，故D項正確。13．(2019·河北衡水中學模擬)用圖甲所示的電路研究光電效應中電子發射的情況與照射光的強弱、光的顏色(頻率)等物理量間的關系，電流計G測得的光電流I隨光電管兩端電壓U的變化如圖乙所示，則()A．通過電流計G的電流方向由d到cB．電壓U增大，光電流I一定增大C．用同頻率的光照射K極，光電子的最大初動能與光的強弱無關D．光電管兩端電壓U為零時一定不發生光電效應解析：選C電流方向與逃逸出來的電子運動方向相反，所以通過電流計G的電流方向由c到d，故A錯誤；由題圖乙可知，當U增大到一定程度后，光電流不再隨U的增大而增大(即達到飽和電流)，故B錯誤；用同頻率的光照射K極，根據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W，光電子的最大初動能與光的頻率有關，與光的強弱無關，故C正確；光電管兩端電壓U為零時，光電效應照樣發生，故D錯誤。14．[多選](2019·武漢質檢)我國自主研發的釷基熔鹽是瞄準未來20～30年后核能產業發展需求的第四代核反應堆，是一種液態燃料堆，使用釷鈾核燃料循環，以氧化鹽為冷卻劑，將天然核燃料和可轉化核燃料熔融于高溫氯化鹽中，攜帶核燃料在反應堆內部和外部進行循環。釷232不能直接使用，需要俘獲一個中子后經過2次β衰變轉化成鈾233再使用，鈾233的一種典型裂變方程是eq\o\al(233,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(142,)eq\a\vs4\al(56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。已知鈾233的結合能為E1、鋇142的結合能為E2、氪89的結合能為E3，則()A．鈾233比釷232少一個中子B．鈾233、鋇142、氪89三個核中氪89的結合能最小，比結合能卻最大C．鈾233、鋇142、氪89三個核中鈾233的結合能最大，比結合能也最大D．鈾233的裂變反應釋放的能量為ΔE＝E1－E2－E3解析：選AB設釷核的電荷數為a，則釷232俘獲一個中子后經過2次β衰變轉化成鈾233，則a＝92－2＝90，則釷232中含有中子數為232－90＝142，鈾233含有中子數為233－92＝141，則鈾233比釷232少一個中子，選項A正確；鈾233、鋇142、氪89三個核中氪89質量數最小，結合能最小，因核子數較小，則比結合能卻最大，選項B正確，C錯誤；鈾233的裂變反應中釋放的能量等于生成物的結合能減去反應物的結合能，選項D錯誤。15.(2019·山東日照聯考)氫原子能級如圖，一群氫原子處于n＝4能級上。當氫原子從n＝4能級躍遷到n＝3能級時，輻射光的波長為1884nm，下列判斷正確的是()A．氫原子向低能級躍遷時，最多產生4種譜線B．從高能級向低能級躍遷時，氫原子核一定向外放出能量C．氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，輻射光的波長大于1884nmD．用從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射的光照射W逸＝6.34eV的鉑，能發生光電效應解析：選D根據Ceq\o\al(2,4)＝6知，一群處于n＝4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產生6種譜線，故A錯誤；由高能級向低能級躍遷，氫原子向外輻射能量，不是原子核輻射能量，故B錯誤；氫原子從n＝3和n＝2的能級差大于n＝4和n＝3的能級差，則從n＝3能級躍遷到n＝2能級比從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射出光的頻率大，波長短，即輻射光的波長小于1884nm，故C錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子的能量為：E＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV＞6.34eV，而使金屬發生光電效應的條件是光子的能量大于電子的逸出功，故可以發生光電效應，故D正確。16．[多選](2019·西南名校聯考)如圖為英國物理學家查德威克發現中子的實驗示意圖，利用釙(eq