三年模拟精选2022届高考物理专题十八近代物理初步全国通用

【大高考】（三年模拟精选）2022届高考物理专题十八近代物理初步（全国通用）A组　基础训练选择题1．(2022·江西景德镇质检)下列说法正确的是(　　)A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型B．结合能越大，原子核结构一定越稳定C．如果使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光的光照强度才行D．发生β衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1E．在相同速率情况下，利用质子流比利用电子流制造的显微镜将有更高的分辨率解析　卢瑟福通过分析α粒子散射实验的结果，建立了原子的核式结构模型，故A正确；比结合能越大，原子核结构一定越稳定，故B错误；不能使某金属发生光电效应，是因入射光的频率小于极限频率，与入射光的光照强度无关，故C错误；β衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1，故D正确；相同速率情况下，质子流的动量大于电子流，根据λ＝，可知质子流的波长比电子流的波长小，衍射现象不明显，则有更高的分辨率，故E正确．答案　ADE2．(2022·湖南柳州质检)下列说法正确的是(　　)A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性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．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析　由物理学史的知识可知，A、D项正确；波长越短，波动性越不明显，B项错误；β衰变中产生的β射线是从原子核内释放出来的，C项错误；对11\n于任何一种金属产生光电效应，都存在一极限频率，而入射光的频率必须大于这频率时，才能产生光电效应，由波长和频率的关系可知，E项正确．答案　ADE3．(2022·辽宁抚顺期末)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是(　　)A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小B．只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将不变C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短E．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多解析　即使增大入射光的频率，金属逸出功也将不变，故A错误；根据光电效应方程可知，Ek＝hν－W，所以光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能也将不变，若只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大，故B、C正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，光电子逸出所经历的的时间不受影响，故D错误；光的强弱不影响光电子的能量，只影响单位时间内发出光电子的数目，只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多，故E正确．答案　BCE4．(2022·中原名校豫南九校一模)静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn.则下列相关说法正确的是(　　)A．该衰变方程为Ra→Rn＋HeB．若该元素的半衰期为T，则经过3T的时间，2kg的82Ra中仍有0.25kg没发生衰变C．由方程可知反应前Ra的质量等于反应后的新核Rn与He的质量之和D．若只改变该元素所处的物理状态，则其半衰期不变E．该元素的半衰期会随它所处的化学环境的变化而变化解析　由核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒知，A项正确；根据半衰期的意义知剩余镭的质量为m＝m0()3＝0.25kg，B项正确；在核反应过程有质量亏损，C项错误；放射性元素的半衰期与该元素的物理状态无关，与所处的化学环境也无关，D项正确，E11\n项错误．答案　ABD5．(2022·河北邢台摸底考试)关于近代物理的相关内容，下列说法正确的是(　　)A．α射线是高速运动的氦原子B．核聚变反应方程H＋H→He＋n中，n表示中子C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征E．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出能量解析　α粒子是高速运动的氦原子核，A项错误；由核反应过程的质量数和电荷数守恒可知，n表示中子，B项正确；由光电效应方程Ek＝hν－W可知，C项错误；由玻尔理论可知，D项正确；由核聚变和核裂变规律可知，E项正确．答案　BDE6．(2022·河北石家庄质检)(多选)下列说法正确的是(　　)A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的热核反应C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小D．用14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离E．光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号解析　因α衰变的本质是发生衰变的核中减少2个质子和2个中子形成氦核，所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数减少了2，A项错；太阳辐射的能量是太阳内部核聚变产生的，所以B项正确；半衰期由核内部自身因素决定，与其他因素无关，所以C项错；因为氢原子基态的能量为－13.6eV，所以用14eV光子照射一定能电离，D项正确；由光电管的工作原理可知E项正确．答案　BDE7．(2022·黑龙江齐齐哈尔二模)(多选)静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，则下列相关说法正确的是(　　)A．该衰变方程为Ra→Rn＋HeB．若该元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2kg的Ra中有1.5kg已经发生了衰变C．随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核Ra越来越少，其半11\n衰期也变短D．若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度E．该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化解析　由镭的α衰变方程：Ra→Rn＋He，可判断A项正确；由m＝m0()，可知，t＝2τ时，m＝0.5kg，则已衰变的镭为m衰＝2kg－0.5kg＝1.5kg，B项正确；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D项错误，E项正确．答案　ABE8．(2022·吉林省吉林市质量检测)(多选)下列说法正确的是(　　)A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下1个原子核了B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质C．光子的能量由光的频率所决定D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能E．按照玻尔理论，氢原子核外的电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加解析　因半衰期是对大量原子核的衰变作出的统计规律，对于少数原子核是没有意义的，所以A项错误；因为β衰变的本质是核内一个中子转化成一个质子和一个电子并将电子发射出来的过程，所以B项正确；由光子的能量式ε＝hν，知C项正确；并不是所有核反应都放出核能，有些核反应过程需要吸收能量，D项错误；由玻尔理论知，E项正确．答案　BCE9．[2022·银川一中二模，35(1)](多选)下列说法正确的是(　　)A．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小B．放射性物质的温度升高，则半衰期减小C．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放11\n一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小解析　根据玻尔理论，原子轨道是量子化的，是不连续的，A错；放射性物质的半衰期由其本身决定，与外界环境无关，B错；用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，必须用能量大于氘核结合能的光子照射才可能使其分解，C正确；据α衰变和β衰变的实质，2次α衰变放出2个He，一次β衰变放出一个e，可知D正确；据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，由高能级到低能级，电势能减小，动能增大，E正确．答案　CDE10．[2022·江西盟校联考，35(2)](多选)下列说法正确的是(　　)A．原子的核式结构是汤姆生发现的B．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变C．一个氢原子从量子数n＝3的激发态跃迁到基态时最多可产生2条不同频率的谱线D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小E．用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期解析　原子的核式结构是卢瑟福通过α粒子散射实验发现的，A错；质量数238＝206＋4×8守恒，电荷数92＝82＋2×8－6守恒，B正确；只有一个氢原子跃迁时最多可产生两条谱线是从3→2和从2→1跃迁时产生的，C正确；能否发生光电效应取决于光的频率与金属的极限频率之间的关系，而与光强无关，D错；衰变是原子核内部的变化，由其本身决定，与外界环境无关，E正确．答案　BCEB组　能力提升一、选择题1．(2022·湖南永州三校联考)以下关于天然放射现象，叙述正确的是(　　)A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核(92U)衰变为铅核(82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变11\nE．α衰变的实质是原子核内2个质子和2个中子能紧密结合在一起，在一定条件下以一个整体从原子核中抛射出来，发生α衰变解析　半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因素无关，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线是波长很短的电磁波，其穿透能力最强，α射线是He原子核，带正电，故其电离能力最强，故C正确；铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程的方程为：U→Pb＋8He＋6e，即每次α衰变放出一个α粒子，每次β衰变放出一个电子，故D正确；α衰变的实质是原子核内两个质子和两个中子结合成了一个α粒子的过程，E正确．答案　CDE2．(2022·河北“五个一名校联盟”质监)关于核反应方程Th→Pa＋X＋ΔE(ΔE为释放出的核能，X为新生成粒子)，已知Th的半衰期为T，则下列说法正确的是(　　)A.Pa没有放射性B.Pa比Th少1个中子，X粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变C．N0个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为N0ΔE(N0数值很大)D.Th的比结合能为E.Th的化合物的半衰期等于T解析　原子序数大于83的原子核均具有放射性，A项错误；该核反应为β衰变，是原子核内的一个中子转化为一个质子，同时释放出一个电子，B项正确；N0个Tn原子核经2T时间发生衰变的个数为N0，由核反应方程知，放出的核能为N0ΔE，C项正确；由比结合能的定义知，D项错误；元素的半衰期与元素的物质状态(单质、化合物)无关，E项正确．答案　BCE3．(2022·湖北六校调考)北京时间2022年3月11日13时46分，在日本本州岛附近海域发生里氏9.0级强烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质泄漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为I→Xe＋Y.根据有关放射性知识，下列说法正确的是(　　)A．Y粒子为β粒子11\nB．若I的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原子核了C．生成的Xe处于激发态，放射γ射线．γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.I中有53个质子和131个核子E．如果放射性物质碘131处于化合态，也不会对放射性产生影响解析　根据衰变过程中质量数和电荷数守恒，Y粒子为β粒子，故A正确；半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的，所以若取4个碘原子核，经16天剩下几个碘原子核无法预测，故B错误；生成的Xe处于激发态，还会放射γ射线，γ射线的穿透能力最强，γ射线是高能光子，即高能电磁波，它是不带电的，所以γ射线的电离作用很弱，故C错误；53I中有53个质子，131表示质量数即核子数，故D正确；半衰期是放射性元素的基本性质，由放射性元素本身决定，与外部环境和所处状态无关，故E正确．答案　ADE4．(2022·江西新余期末)在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图甲，并记录相关数据．对于这两组实验，下列判断正确的是(　　)A．饱和光电流一定不同B．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同C．光电子的最大初动能不同D．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同E．分别用不同频率的光照射之后绘制Ucν图象(ν为照射光频率，图乙为其中一小组绘制的图象)，图象的斜率可能不同解析　虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故A错误，D正确；根据光电效应反应方程Ekm＝hν－W0和eUc11\n＝Ekm得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，光电子的最大初动能也不同，故B、C正确；因为Uc＝－知图象的斜率等于，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子的电荷量，可以求出斜率与普朗克常量有关，故E错误．答案　BCD5．(2022·河南商丘期末)氢原子能级如图所示，一群处于第4能级的氢原子在跃迁时能够发出________种频率的光，已知金属钛的逸出功为4.1eV，则用这些光照射金属钛时能打出光电子的有________种，其中打出的光电子的初动能最大的是________eV.解析　根据C＝6知能发出6种不同频率的光；ΔE31＝E3－E1＝12.09eV＞4.1eV，ΔE41＝E4－E1＝12.75eV＞4.1eV，ΔE21＝E2－E1＝10.2eV＞4.1eV，故有3种频率的光能使金属钠发生光电效应；根据爱因斯坦光电效应方程，则有Ekm＝hν－W0＝8.65eV.答案　6　3　8.656．(2022·广西四校调研)(多选)如图所示为氢原子的能级图．氢原子从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级时辐射出a光子，从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射出b光子．下列说法正确的是(　　)A．a光子的能量比b光子的能量大B．若a、b两种光在同一种均匀介质中传播，则a光的传播速度比b光的传播速度大C．若b光能使某种金属发生光电效应，则a光一定能使该金属发生光电效应D．若用同一双缝干涉装置进行实验，用a光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大解析　据题意，氢原子从n＝5能级跃迁到n＝3能级释放的光子能量为：11\nΔEa＝0.97eV＝hνa，氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为：ΔEb＝2.55eV＝hνb，则知b光光子的能量大，频率也大，在同一种均匀介质中，频率越大的光传播速度越慢，所以A选项错误，B选项正确；如果b光可以使某种金属发生光电效应，则a光不一定能使其发生光电效应，所以C选项错误；a光频率较小，则a光波长较大，所以在做双缝干涉实验时，用a光照射双缝时得到的干涉条纹较宽，D选项正确．答案　BD7．(2022·宁夏银川一中一模)(多选)下列说法正确的是(　　)A．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为3.8天B．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子可能落在暗条纹处C．一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子D．已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν0E.He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程解析　据m＝m0()，可知＝3，τ＝＝3.8天，故A对；光是概率波，所以B对；一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种频率的光子，故C错；据光电效应方程Ek＝hν－W0，得Ek＝2hν0－hν0＝hν0，故D错；E中核反应方程是原子核的人工转变方程，E对．答案　ABE二、非选择题8．(2022·江苏淮安调研)一个铀核(U)放出一个α粒子后衰变成钍核(Th)，其衰变方程为________；已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为________．解析　(1)根据电荷数和质量数守恒可得衰变方程为U→Th＋He；(2)质量亏损为Δm＝m1－m2－m3，所以，释放的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c2.11\n答案　U→Th＋He　(m1－m2－m3)c29．(2022·山东烟台一模)2022年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137(Cs)对环境的影响最大，其半衰期约为30年．(1)请写出铯137(Cs)发生β衰变的核反应方程______________[已知53号元素是碘(I)，56号元素是钡(Ba)]．(2)若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为________(真空中的光速为c)．(3)泄漏出的铯137约要到公元________年才会有87.5%的原子核发生衰变．解析　(1)发生β衰变的核反应方程Cs→Ba＋e(2)根据爱因斯坦质能方程知Δm＝(3)由半衰期公式N余＝N0×()知，经历了3个半衰期，即90年，剩余的原子核没衰变，所以要到公元2101年才会有87.5%的原子核发生衰变．答案　(1)Cs→Ba＋e　(2)　(3)210110．(2022·天津大港一中模拟)海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为：H＋H→He＋n，其中氘核的质量为2.013u，氦核的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u．(1u＝931.5MeV)求：(1)核反应中释放的核能；(2)在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．解析　(1)核反应中的质量亏损为Δm＝2mH－mHe－mn，由ΔE＝Δmc2，可知释放的核能：ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝2.14MeV.(2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前、后系统的总动量为零，即mHevHe＋mnvn＝0；反应前、后系统的总能量守恒，即mHev＋mnv＝ΔE＋ΔEkH，又因为mHe：mn＝3∶1，所以vHe∶vn＝1∶3，由以上各式代入已知数据得：EkHe＝0.71MeV，Ekn＝2.13MeV.答案　(1)2.14MeV11\n(2)Ekn＝2.13MeV；EkHe＝0.71MeV11