最新高考物理二轮热点专题训练----《近代物理初步》(含答案解析)

最新高考物理二轮热点专题训练----《近代物理初步》
一单项选择题
1.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.21083Bi的半衰期是5天，100克21083Bi经过10天后还剩下50克
【解析】γ射线是光子流，故A错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故B正确；太阳辐射能量主要来源是太阳中发
生的轻核聚变，故C错误；100克21083Bi经过10天即2个半衰期还剩下1
22×100克＝25克，
故D错误．
【答案】B
2.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，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天后就剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
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【答案】B
【解析】半衰期遵循统计规律，对单个或少数原子核是没有意义的，A 错误．根据3种射线的特性及衰变实质可知B 正确，C 、D 错误．
3.一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U →234 90Th ＋42He.下列说法正
确的是( )
A ．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B ．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C ．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D ．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
【答案】B
【解析】衰变过程遵守动量守恒定律，故选项A 错，选项B 对．根据半衰期的定义，可知选项C 错．α衰变释放核能，有质量亏损，故选项D 错．
4.有关下列四幅图的说法正确的是( )
A ．甲图中，球m 1以速度v 碰撞静止球m 2，若两球质量相等，碰后m 2的速度一定为v
B ．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
C ．丙图中射线1由β粒子组成，射线2为γ射线，射线3由α粒子组成
D ．丁图中，链式反应属于轻核聚变
【答案】B
【解析】甲图中只有发生弹性碰撞时，碰后m 2的速度才为v ，则A
错误．丙图中射线
1由α粒子组成，射线3由β粒子组成，射线2为γ射线，C项错误．丁图中，链式反应属于重核裂变，D错误．
5.2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝
6.6×10－34J·s，真空光速c＝
3×108m/s)()
A．10－21 J B．10－18 J
C．10－15 J D．10－12 J
【答案】B
【解析】本题考查光子能量．由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，
E＝hν＝h c
λ
＝2×10－18J，故选项B正确．
6.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．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239 94Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为239 94Pu→X＋42 He＋γ，下列说法中正确的是()
A．X原子核中含有92个中子
B．100个239 94Pu经过24 100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，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
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【解析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X原子核中含有92个质子，235个核子，则中子数为235－92＝143(个)，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个239 94Pu经过24 100年后不一定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减少，选项C错误；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，选项D正确．
7.1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X。

X的原子序数和质量数分别为()
A．15和28B．15和30 C．16和30 D．17和31
【答案】B
【解析】据α粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：42He＋2713Al→10n＋A Z X，结合质量数守恒和电荷数守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序数等于核电荷数，故B正确。

8.如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是()
A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小
C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象
D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应
【答案】D
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【解析】由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，D正确．
9.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．14 7N俘获一个α粒子，产生17 8O并放出一个粒子B．2713Al俘获一个α粒子，产生3015P 并放出一个粒子
C.11 5B俘获一个质子，产生84Be并放出一个粒子
D.63Li俘获一个质子，产生32He并放出一个粒子
【答案】B
【解析】本题考查核反应方程。

由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则，可写出选项中的四个核反应方程。

14 7N＋42He→17 8O＋11H，选项A错误。

2713Al＋42He→3015P＋10n，选项B正确。

11 5B＋11H→84Be＋42He，选项C错误。

63Li＋11H→32He＋42He，选项D错误。

10.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则() A．吸收光子的能量为hν1＋hν2
B．辐射光子的能量为hν1＋hν2
C．吸收光子的能量为hν2－hν1
D．辐射光子的能量为hν2－hν1
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【答案】D
【解析】氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光，说明能级m 高于能级n ，而从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光，说明能级k 也比能级n 高，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2>hν1，因此能级k 比能级m 高，所以若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1.故选项D 正确．
二 不定项选择题
1.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
【答案】BD
【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ΔE a ＝0.97 eV ＝hνa ，氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级释放的光子能量为ΔE b ＝2.55 eV ＝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，A错误，B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，C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正确．
2.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
【解析】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产生光电效应，选项D错误．
3.(多选)氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是()
A．核反应方程式为21H＋31H→42He＋10n
B．这是一个裂变反应
C．核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
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D．核反应过程中释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2
【答案】AD
【解析】由氘核和氚核的结合以及电荷数、质量数守恒可知选项A正确；该核反应为聚变反应，选项B错误；核反应过程中的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，选项C错误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能ΔE＝Δmc2，可知选项D正确．
4.下列说法正确的是()
A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同
【解析】玻尔对氢原子光谱的研究完善了核式结构模型，选项A错误；紫外线有荧光效应，故B选项正确；天然放射现象中的γ射线不带电，在电场或磁场中不发生偏转，选项C错误；观察者与波源互相远离，由多普勒效应可知接收到的频率变小，故选项D正确．
【答案】BD
5.下列说法正确的是()
A．发现中子的核反应方程是94Be＋42He→12 6C＋10n
B．20个238 92U的原子核经过两个半衰期后剩下5个238 92U
C.235 92U在中子轰击下生成9438Sr和140 54Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变小
D．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定辐射出一定频率的光子
【答案】AC
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【解析】发现中子的核反应方程是94Be ＋42He→12 6C ＋10n ，A 正确；原子核的半衰期是一
个统计规律，只对大量的原子核才适用，所以B 错误；235 92U 在中子轰击下生成9438Sr 和140 54Xe
的过程中，原子核中的平均核子质量变小，所以该反应过程会产生质量亏损，从而放出核能，C 正确；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射出一定频率的光子，也可能会吸收一定频率的光子，所以D 错误．
6.如图所示是氢原子的能级图，对于一群处于n ＝4能级的氢原子，下列说法中正确的是( )
A ．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁
B ．这群氢原子能够发出6种不同频率的光子
C ．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV
D ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级发出的光的波长最长
【答案】BD
【解析】氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差．故A 错误；根据C 24＝6知，这群氢原子能够发出6种不同频率的光子．故B 正确；一群处于n ＝4能级的氢原子，由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级，辐射的光子能量最大，ΔE ＝(13.6－0.85) eV ＝12.75 eV .故C 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长．故D 正确．
7.如图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K 和阳极A
上的电压的
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关系图象，下列说法正确的是( )
A ．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
B ．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定
C ．只要增大电压，光电流就会一直增大
D ．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应
【答案】AB
【解析】由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故A 正确；根据光电效应方程知，E k ＝hν－W 0＝eU c ，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故B 正确；当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故C 错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，与入射光的强度无关，故D 错误．
8.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
【解析】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故B 错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D正确。

9.关于天然放射性，下列说法正确的是________．
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
【解析】原子序数大于或等于83的元素，都能发生衰变，而原子序数小于83的部分元素能发生衰变，故A错；放射性元素的衰变是原子核内部结构的变化，与核外电子的得失及环境温度无关，故B、C项正确；在α、β、γ三种射线中，α、β为带电粒子，穿透本领较弱，γ射线不带电，具有较强的穿透本领，故D项正确；
【答案】BCD
10.用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应．从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图所示．则下列说法正确的是()
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A．钛的逸出功为6.63×10－19 J
B．钛的极限频率为1.0×1015 Hz
C．光电子的最大初动能为1.0×10－18 J
D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
【答案】AB
【解析】当最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则νc＝1.0×1015 Hz，可知逸出功W0＝hνc≈6.63×10－19 J，故A、B正确．入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，根据该图无法得出光电子的最大初动能，故C错误．由图可知，光电子的最大
初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故D错误．
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