2022届高考物理一轮复习单元检测卷十二波粒二象性原子结构和原子核【含答案】

单元检测卷(十二)波粒二象性原子结构和原子核时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共12小题，每小题7分，共84分.1～8题为单选题，9～12题为多选题)1．[中考真题试卷·山东章丘四中月考]下列说法正确的是()A．诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子B.eq\o\al(235,92)U的半衰期约为7亿年，随着地球温度的升高，其半衰期将变短C．核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收能量D．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定2．已知氘核的比结合能为1.1MeV，氦核的比结合能为7.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时()A．释放出4.9MeV的能量B．释放出6.0MeV的能量C．释放出24.0MeV的能量D．吸收4.9MeV的能量3.氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当这群氢原子向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为4.54eV的钨时，下列说法正确的是()A．氢原子能辐射出4种不同频率的光子B．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应C．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大D．氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率减小4.如图所示是卢瑟福设计的一个实验：他在铅块上钻了一个小孔，孔内放入一点镭，使射线只能从这个小孔里发出，随后他将射线引入磁场中，发现射线立即分成三束，他把这三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线．基于对这三种射线的深入分析，卢瑟福获得了1907年的诺贝尔奖．以下对这三束射线描述准确的是()A．α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收B．β射线在真空中的运动速度是光速C．γ射线本质上是波长极短的电磁波，电离能力极强D．β射线带负电，是来自镭原子的核外电子5．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，提高患癌症的风险．已知钚的一种同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列有关说法正确的是()A．一个X原于核中含有90个质子B．100个eq\o\al(239,94)Pu经过24100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6．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→a＋b＋2eq\o\al(1,0)n则a＋b可能是()A.eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(93,36)KrB.eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)KrC.eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(93,38)SrD.eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr7．[中考真题试卷·天津静海一中期末]下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是()A．甲图中，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量B．乙图中，若氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时辐射出A光，只要用波长小于A光波长的光照射，都能使氢原子从n＝1能级跃迁到n＝2能级C．丙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．丁图中，汤姆孙通过对阴极射线的研究揭示了原子核内还有复杂结构8.用图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么()A．a光的波长一定大于b光的波长B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大9．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，下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚变反应B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰变C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变反应D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰变10.如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离11．如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应．图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的函数关系图象．对于这两个光电管，下列判断正确的是()A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压Uc不同B．光电子的最大初动能不同C．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同D．两个光电管的Uc－ν图线的斜率可能不同12．[中考真题试卷·滨州模拟]现有两个动能均为E0＝0.35MeV的eq\o\al(2,1)H在一条直线上相向运动，两个eq\o\al(2,1)H发生对撞后能发生核反应，得到eq\o\al(3,2)He和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为eq\o\al(3,2)He和新粒子的动能．已知eq\o\al(2,1)H的质量为2.0141u，eq\o\al(3,2)He的质量为3.0160u，新粒子的质量为1.0087u，核反应时质量亏损1u释放的核能约为931MeV(如果涉及计算，结果保留整数)．则下列说法正确的是()A．核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反应前后满足能量守恒定律C．新粒子的动能约为3MeVD.eq\o\al(3,2)He的动能约为4MeV二、非选择题(本题共1个小题，16分)13．[中考真题试卷·北京东城区一模]目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能．(1)如果将太阳内部核聚变时的核反应简化为4个氢核(eq\o\al(1,1)H)聚变生成1个氦核(eq\o\al(4,2)He)和2个正电子．请你写出此核反应方程；(2)目前太阳能已被广泛利用，如图所示的太阳能路灯的额定功率为P，光电池的光电转换效率为η.用P0表示太阳辐射的总功率，用r表示太阳与地球间的距离．太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗．某段时间内，电池板接收太阳垂直照射的有效面积为S.求这段时间内路灯正常工作时间t与日照时间t0之比；(3)天文学家估测太阳已有50亿年的历史了．有人认为50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略．请你通过计算说明这种观点的合理性．可能用到的数据：太阳的质量约为M0＝2×1030kg，太阳辐射的总功率为P0＝4×1026W,1年≈3×107秒．单元检测卷(十二)1．解析：本题考查元素的放射性、半衰期和核反应中的能量变化．放射性同位素可以作为示踪原子，诊断甲状腺疾病时，给病人注射放射性同位素的目的是将其作为示踪原子，故A正确；半衰期由原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关，故B错误；核反应过程中如果核子的平均质量减小，根据爱因斯坦质能方程可知要释放能量，故C错误；比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D错误．答案：A2．解析：根据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He，由于氘核的比结合能为1.1MeV，氦核的比结合能为7.1MeV，故结合前氘核的结合能为E1＝2×1.1MeV，结合后氦核的结合能为E2＝4×7.1MeV，故ΔE＝2E1－E2＝－24.0MeV，负号表示释放能量，选项C正确．答案：C3．解析：当大量处于n＝4的激发态的氢原子向低能级跃迁时，会辐射出Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光子，选项A错误；当辐射光子的能量超过4.54eV时，才能使钨发生光电效应，因此只有氢原子从高能级跃迁到基态时，辐射的光子才能使钨发生光电效应，选项B错误；氢原子辐射一个光子后，跃迁到低能级，电子动能增大，核外电子的速率增大，选项C正确，D错误．答案：C4．解析：α射线穿透能力最弱，电离能力最强，容易被物体吸收，故A正确；β射线的速度约是光速的99%，故B错误；γ射线本质是一种波长极短的电磁波，电离能力极弱，故C错误；β射线(高速电子流)带负电，是由中子转变成质子后释放的电子组成的，故D错误．答案：A5．解析：由电荷数守恒知，X原子核中含有质子数为94－2＝92，A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核无意义，B错误；由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量减少，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，D正确．答案：D6．解析：根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A项中的质量数为140＋93＝233，B项中质量数是141＋92＝233，C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D.答案：D7．解析：本题考查核聚变、氢原子能级跃迁、α粒子散射实验和阴极射线．甲图中，原子核D和E聚变成原子核F核子平均质量减小，有质量亏损，该反应的过程中要放出能量，故A正确；根据能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差可知，若氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时辐射出A光，只有用波长等于A光波长的光照射，才能使氢原子从n＝1能级跃迁到n＝2能级，故B错误；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故C错误；汤姆孙通过电子的发现揭示了原子具有一定结构，贝可勒尔发现天然放射现象揭示了原子核内还有复杂结构，故D错误．答案：A8．解析：用一定频率的a单色光照射光电管时，电流计指针发生偏转，知νa>ν0，a光的波长小于b光的波长，故A项错误；发生光电效应的条件：ν>ν0.增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转，故B项错误；发生光电效应时，电子从光电管左端运动到右端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流计G的电流方向是c流向d，故C项错误；增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大，故D项正确．答案：D9．解析：A、B所列反应是核聚变，不是β衰变，β衰变要放出电子，故A对，B错；C、D两种反应都是核裂变，故C对，D错．答案：AC10．解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，14.0eV>13.6eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项D正确．答案：BCD11．解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，B正确；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，饱和光电流可能相同，C正确；由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知图线的斜率为eq\f(h,e)，即只与h和e有关，为常数，一定相同，D错误．答案：ABC12．解析：由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，则新粒子为中子eq\o\al(1,0)n，所以A错误；核反应过程中质量亏损，释放能量，仍然满足能量守恒定律，B正确；由题意可知ΔE＝(2.0141×2－3.0160－1.0087)×931MeV≈3MeV，根据核反应中系统的能量守恒有EkHe＋Ekn＝2E0＋ΔE，根据核反应中系统的动量守恒有pHe－pn＝0，由Ek＝eq\f(p2,2m)，可知eq\f(EkHe,Ekn)＝eq\f(mn,mHe)，解得EkHe＝eq\f(mn,mn＋mHe)(2E0＋ΔE)≈1MeV，Ekn＝eq\f(mHe,mn＋mHe)(2E0＋ΔE)