2023年高考物理二轮复习第一部分 五近代物理初步、热学、振动与波、光学第1讲近代物理初步

第一部分专题五第1讲

/课时作业•分层练

KESHIZUOYEFENCENGLIAN

基础题——知识基础打牢

l.（2022∙湖南，1,4分）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的

是（C）

A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征

B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律

C.光电效应揭示了光的粒子性

D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性

【解析】卢瑟福的核式结构模型解释了α粒子散射实验，故A错误；玻尔

的原子理论解释了氢原子光谱，故B错误；光电效应揭示了光的粒子性，故C正

确；电子的衍射揭示了电子的波动性，故D错误.

2.（2022∙山东，1,3分）碘125衰变时产生Y射线，医学上利用此特性可治疗某

些疾病.碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经

过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（B）

11

A16B-8

C11

c∙4d∙2

【解析】本题考查半衰期的理解和计算.〃『〃比&'=砌XgK）=/no,选

项B正确.

3.（2022.山东烟台预测）在核反应堆中，赞U吸收一个中子后生成赞Pu,赞PU

衰变方程为赞PUf赞U+X.以下说法正确的是（C）

A.衰变方程中的X是β粒子

B.降低温度可以减缓,PU的衰变

C.赞PU衰变过程中产生的质量亏损△根=，砒一（mu+,"χ）

D.煲U+4n-赞Pu+2Y是a衰变

【解析】根据核反应过程中质量数守恒和核电荷数守恒可知X是a粒子，

A错误；赞PU的衰变周期不会受温度影响，B错误；由题意赞PU衰变过程中产

生的质量亏损为△加="2PL（加u+，〃X）,C正确；根据核反应过程中质量数守恒和

核电荷数守恒可知Y是P粒子，结合α衰变特点可知，该反应方程不属于a衰变，

D错误.

4.（多选）（2020•全国Ill卷）1934年，约里奥一居里夫妇用a粒子轰击铝箔，首

次产生了人工放射性同位素X,反应方程为：,He+召Al-X+H.X会衰变成原子

核Y，衰变方程为XfY+9e,则（AC）

A.X的质量数与Y的质量数相等

B.X的电荷数比Y的电荷数少1

C.X的电荷数比召Al的电荷数多2

D.X的质量数与召Al的质量数相等

【解析】设X和Y的电荷数分别为〃I和〃2,质量数分别为和"22,则

反应方程为gHe+召AIf"U"ιX+Jn,MIXfZn2〃2丫+?e

根据反应方程电荷数和质量数守恒，解得2+13=m,m=〃2+I

4+27="zι+l,m∖=∕n2+θ

解得〃1=15,〃2=14,/771=30,加2=30

X的质量数（"zι=30）与Y的质量数（相2=30）相等，比/Al的质量数多3,故A

正确，D错误；X的电荷数（〃i=15）比Y的电荷数（〃2=14）多1,比召Al的电荷数

多2,故B错误，C正确.故选AC.

5.（多选）（2022・湖北襄阳预测）原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所

示，下列说法正确的是（ABD）

A.原子核的结合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量

B.比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定

CsLi核比?He核的比结合能小，所以SLi核比夕He核更稳定

D.赞U裂变成中等质量的核，会发生质量亏损，释放能量

【解析】根据结合能的定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫

作原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小

能量，A正确；比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定，B正确；§Li

核比在Ie核的比结合能小，所以gLi核比狂Ie核更不稳定，C错误；费U裂变成中

等质量的核，会发生质量亏损，释放能量，D正确.

6.(2022.河北石家庄二中预测)一个中子苗被赞U捕获后生成野Xe和捐Sr的过

程中释放出AE的核能.已知真空中的光速为c,则下列有关叙述正确的是(A)

A.该反应属于原子核的裂变

B.费U没有放射性

2ΛE

C.该反应过程中的质量亏损为瞪

D.赞U的比结合能为票

【解析】由质量数守恒、电荷数守恒可得，核反应方程为血+6Uf皆Xe

+W+IOAn,该反应属于原子核的裂变，故A正确；原子序数大于83的所有天

然存在的元素都具有放射性，赞U有放射性，故B错误；已知真空中光速为c,

根据AE=AmC2,可得反应过程中的质量亏损为Am=p,故C错误；赞U的结

合能并不是它衰变时放出的能量AE,所以赞U的比结合能不是徐，故D错误.

7.(2022∙四川成都七中预测)如图所示为氢原子能级图以及从〃=3、4、5、6

能级跃迁到H=2能级时辐射的四条光谱线.已知从〃=3跃迁到72=2的能级时辐

射光的波长为658nm,下列叙述正确的有(A)

nEIeV

∞---------------------O

5II-0.54HbHHfiHa

4------1~~~H-085一|~Γ一T---------Γ

E士卜蔑

JJJ

N7.*+U-R---Γ------T------------

1----------------------13.6

A.四条谱线中频率最大的是Hs

B.用633nm的光照射能使氢原子从〃=2跃迁到〃=3的能级

C.一群处于〃=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生5种谱线

D.如果Hs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，Hp也可以使该金属发生光电效应

【解析】四种跃迁中，由〃=6到〃=2能级间的能级差最大，辐射的光子

能量最大，辐射光子频率最大，即四条谱线中频率最大的是Hs,故A正确；由

题可知，从〃=2跃迁到〃=3的能级，需要吸收波长为∕l=658nm的光子，故B

错误；根据N=〃（〃；，）=3,所以一群处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迁时最

多能辐射3种谱线，故C错误；由图可知，Hb的能量值大于Hp的能量值，所以

如果H&可以使某种金属发生光电效应，Ho不一定能使该金属发生光电效应，能

否产生光电效应与光的强度和照射时间无关，故D错误.

8.（2022.江苏南通三模）在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验

条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示.则

（D）

A.甲光的强度小于乙光的强度

B.乙光的频率大于丙光的频率

C.丙光照射时，逸出的所有光电子的物质波波长都最短

D.当电压等于Uo时，甲、乙光对应的光电子的最大动能相等

【解析】根据6&=/叫「=〃v—W；）,入射光的频率越高，对应的截止电

压UC越大，甲光、乙光的裁止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，丙的截止

电压最大，所以丙光的频率最高；甲的饱和电流值大于乙光，说明甲光的强度大

于乙光的强度，故A、B错误；光电子动能越大，动量越大，由物质波波长公式

h

2=］可知其波长越短.丙光照射时，不是所有逸出的光电子的动能都是最大的，

所以不是所有光电子的物质波波长都最短，故C错误；当电压等于Uo时，电场

力对甲、乙光对应的光电子做的功相等，甲光和乙光对应的光电子的最大初动能

相等，由动能定理知电压等于UO时甲、乙光对应的光电子的最大动能相等，故D

正确.

应用题——强化学以致用

9.（2022.河北石家庄模拟）1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工

核蜕变实验，验证了爱因斯坦质能关系的正确性.在实验中，锂原子核俘获一个

粒子X后成为不稳定的镀原子核，随后又蜕变为两个Y原子核，核反应方程Ji

+X-*汨e-2Y.已知3u、X、Y的质量分别为加=7.01601u、m2=1.00728u、

=4.00151u,lu的质量亏损时放出的能量为931.5MeV,则下列说法中正确的

是(D)

A.X粒子为中子

B.Y粒子为汨e

CABe的核子平均质量小于Y的核子平均质量

D.在此核反应过程中释放的核能为18.9MeV

【解析】由质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为8—7=1,电荷数

为4-3=1,则X为质子，故A错误；由质量数守恒和电荷数守恒可知Y的质量

84

数为5=4,电荷数为］=2,则Y为α粒子，即为犯e,故B错误；由题意可知在¥

Bef2Y的核反应中有核能释放，所以质量有亏损，所以汨e的核子平均质量大于

Y的核子平均质量，故C错误；由题意可以求得此反应中质量亏损如+加2

-2∕7Z3=7.O1601u+1.00728u-2×4.00151u=0.02027u,根据质能方程O=

∆mc2可得，此核反应过程中释放的核能为AE=18.9MeV,故D正确.

10.核电站是利用反应堆释放出的能量将水变成高温高压的水蒸气来推动汽

轮发电机发电的，反应堆的核反应方程为赞U+hf∕r+劈Xe+)⅛n.已知铀核、

中子、专思(Sr)核、伍(Xe)核的质量分别为机U、〃?n、〃2Sr、"2χe,光在真空中的传播

速度为C∙则下列说法正确的是(A)

A.Z=38,A=IO

B.mu=msr^^tn×e

C.赞U核的比结合能大于劈Xe核的比结合能

D.一个赞U核裂变时释放的能量为(/加一/"Sr—mχe)c∙2

【解析】核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，则有235+1=90+136

+A,92=Z+54,解得A=10,Z=38,故A正确；题中的核反应方程为核裂变方

程，反应过程中释放能量，存在质量亏损，则有m↑j+mn>msr÷mχc÷1Omn,故

m∖j>msr÷mχe÷9mn,故B错误；比结合能越大，原子核越稳定，核裂变反应中，

发生裂变的原子核的稳定性比新生成的原子核的稳定性差，故赞U核的比结合能

小于野Xe核的比结合能，故C错误；一个赞U核发生裂变的过程，反应前物质

的总质量为机u+〃?n,反应后物质的总质量为Z∏Sr+mXc+10"?n,释放的能量为(MU

2

~msr~tnχe_9mn)c,故D错误.故选A.

11.覆泡可用于指示和保护电路.在玻璃管中有两个相同的板状金属电极，

并充入低压氯气，在两极间接入电压使氯气导电，如果金属电极发出的电子在电

场作用下获得足够的能量，就能使筑气发光.将氯泡、保护电阻和电压可调的电

源按如图所示的电路连接.就泡用黑纸包住，黑纸上留出一条狭缝使光可以照射

到氟泡.发现在没有光照的暗室中，当电源电压为Uo时，筑泡恰能发光；当电源

电压为Ul(S<Uo)时，氟泡不发光，但同时用频率为Vi的紫光照射就泡，就泡也

恰能发光.两次实验中，氯泡恰能发光时回路中的电流可认为相等.已知普朗克

常量为/?,电子电荷量为e.下列说法正确的是(B)

的电源

A.若保持电压Ul不变，用黄光照射氯泡，氯泡也能发光

B.通过实验可知，紫光的光子能量加i=eUo—eUi

C.通过实验可知，电极中的电子脱离金属至少需要eUo的能量

D.实验中必须使用直流电源才能观察到上述现象

【解析】如果金属电极发出的电子在电场作用下获得足够的能量，就能使

氤气发光，假设恰好能让氤气发光的电子动能为Ek,电极中的电子脱离金属至少

需要的能量为Wb,在没有光照的暗室中，当电源电压为UO时，氤泡恰能发光，

设发光时电路电流为/,保护电阻为R,则有e(Uo-∕R)=Ek+V⅛,当电源电压为

Ul(UI<Uo)时，同时用频率为Vl的紫光照射鼠泡，鼠泡也恰能发光，则有，Avi+

e(Ui-IR)=Ek+W0,联立解得加ι=eUo-eUι,B正确；若保持电压UI不变，用

黄光照射氤泡，由于黄光的频率小于紫光的频率，则黄光光子能量小于紫光光子

能量，可知氤泡不能发光，A错误；通过实验可知，电极中的电子脱离金属需要

的能量小于eUo,C错误；实验中如果采用交流电源，当电压到达一定数值时，

也能观察到上述现象，D错误.故选B.

12.(2022.山东临沂三模)三星堆遗址考古新发现被誉为“20世纪人类最伟

大的考古发现之一”.考古学家利用放射性元素4C