2025版新教材高考物理全程一轮总复习单元素养评价十六波粒二象性原子结构原子核

单元素养评价(十六)波粒二象性原子结构原子核一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．2024年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL­2M)在成都建成并首次实现利用核聚变放电，下列方程中，正确的核聚变反应方程是()A．eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))nB．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))HeC．eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))nD．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(27),\s\do1(13))Al→eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n2．[2024·沈阳模拟]由上海航天局联合国内数十家科研机构研制的月球车，是我国探月工程中的重要部分．月球车进入休眠期时可采纳同位素Pu238电池为其保暖供电．Pu238是人工放射性元素，可用eq\o\al(\s\up1(237),\s\do1(93))Np汲取一个中子得到．Pu238衰变时只放出α射线，其半衰期为88年．下列说法正确的是()A．Np237转变成Pu238的核反应方程为eq\o\al(\s\up1(237),\s\do1(93))Np＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))eB．α衰变时原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子C．若有4个Pu238原子核，经过88年肯定只剩下2个Pu238原子核D．在月球环境下Pu238的半衰期可能会发生变更3．下列四幅图涉及不同的物理学问，其中说法正确的是()A.图甲：光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B．图乙：铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变，形成链式反应C．图丙：氢原子能级是分立的，但原子放射光子的频率是连续的D．图丁：卢瑟福通过α粒子散射试验，提出原子核匀称分布在原子内的结构模型4．[2024·广东华南师大附中高三综合测试]如图是工业生产中大部分光电限制设备(如夜亮昼熄的路灯)用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成．则对该装备，下列说法正确的是()A．a端为电源负极B．流过电磁铁的电流是沟通电C．电磁铁的原理是利用电流的磁效应D．只要有光照耀光电管，回路中就有电流5．[2024·浙江嘉兴质检]1926年首次结合放射性氡应用了示踪技术，后来又进行了多领域的生理、病理和药理探讨．氡的放射性同位素最常用的是eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn.eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn经过m次α衰变和n次β衰变后变成稳定的eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb.则()A．式子中的m＝4，n＝2B．核反应方程为eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))PbC．eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn的比结合能小于eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb的比结合能D．通过变更温度等外部条件，可以限制放射性氡的半衰期6.如图所示为氢原子的能级图．现有两束光，a光由图中跃迁①发出的光子组成，b光由图中跃迁②发出的光子组成，已知a光照耀x金属时刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是()A．x金属的逸出功为2.86eVB．a光的频率大于b光的频率C．氢原子发生跃迁①后，原子的能量将减小3.4eVD．用b光照耀x金属，发出的光电子的最大初动能为10.2eV7．[2024·江西上饶期末]图甲为某试验小组探究光电效应规律的试验装置，分别运用a、b、c三束单色光在同一光电管中试验，得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是()A．a光频率最大，c光频率最小B．a光与c光为同种色光，但a光强度大C．a光波长小于b光波长D．a光与c光照耀同一金属，逸出光电子的初动能相等二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8.某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图中直线①所示，已知电子电荷量的肯定值为e，该图线的斜率为k，纵轴截距为b，下列说法正确的是()A.普朗克常量可表示为ekB．金属的逸出功可表示为－ebC．用不同金属做试验，肯定得到图线②D．用不同金属做试验，可能得到图线③9．氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示．已知普朗克常量h＝6.63×1034J·s，可见光的频率范围约为4.2×1014～7.8×1014Hz，则()A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量B．图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴C．Hβ对应光子的能量约为10.2eVD．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级10．太阳辐射的总功率约为4×1026W，其辐射的能量来自聚变反应．在聚变反应中，一个质量为1876.1MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核(eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H)和一个质量为2809.5MeV/c2的氚核(eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H)结合为一个质量为3728.4MeV/c2的氦核(eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)，并放出一个X粒子，同时释放大约17.6MeV的能量．下列说法正确的是()A．X粒子是质子B．X粒子的质量为939.6MeV/c2C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109kgD．太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6MeV/c2单元素养评价（十六）1．解析：核聚变反应是两轻核反应变成质量较大的核．eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，是轻核聚变，故A正确；eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，此核反应属于α衰变，故B错误；eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，此反应属于重核裂变，故C错误；eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(27),\s\do1(13))Al→eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，此反应质量数不守恒，是错误的核反应方程，故D错误．答案：A2．解析：Np237转变成Pu238的过程遵守质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；α衰变时原子核释放出由两个质子和两个中子组成的α粒子，B项错误；半衰期是对大量放射性原子核发生衰变的统计规律，少量的原子核发生衰变时，该规律不成立，C项错误；半衰期是原子核本身的性质，不受外界环境的影响，D项错误．答案：A3．解析：图甲的光电效应中，由爱因斯坦的光电效应方程可知Ek＝hν－W0，说明光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比，选项A错误；图乙中，铀核裂变中放出新的中子又引起新的裂变，形成链式反应，选项B正确；图丙中，氢原子能级是分立的，原子放射光子的频率也是不连续的，选项C错误；图丁中，卢瑟福通过α粒子散射试验，提出的是原子的核式结构模型，选项D错误．答案：B4．解析：电路中要产生明显的电流，则a端接电源的正极，阴极K放射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁被磁化，将衔铁吸住，A错误；流过电磁铁的电流方向不变，不是沟通电，B错误；电磁铁的原理是利用电流的磁效应，C正确；依据光电效应的规律可知，只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，产生光电流，D错误．答案：C5．解析：依据α衰变规律和β衰变规律可得，m＝（222－206）÷4＝4，n＝m×2－（86－82）＝4，选项A错误；核反应方程为eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn→4eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋4eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e＋eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb，选项B错误；依据比结合能越大原子核越稳定可知，衰变生成物的比结合能较大，则eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn的比结合能小于eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb的比结合能，选项C正确；半衰期与放射性元素所处的外部条件和化学状态无关，选项D错误．答案：C6．解析：a光子的能量为Ea＝E5－E2＝2.86eV，a光照耀x金属时刚好能发生光电效应，则x金属的逸出功为2.86eV，A正确；b光子的能量为Eb＝E2－E1＝10.2eV，a光子的能量值小，则a光的频率小，B错误；氢原子辐射出a光子后，氢原子的能量减小了Ea＝E5－E2＝2.86eV，C错误；用b光照耀x金属，发出的光电子的最大初动能为Ekm＝Eb－W0＝7.34eV，D错误．答案：A7．解析：由题图乙可知a、c的遏止电压相同，小于b的遏止电压，由Uc·e＝Ek＝hν－W0可知，νa＝νc<νb，所以λa＝λc>λb，故A、C错误；由νa＝νc知a光与c光为同种色光，但a光比c光饱和电流大，所以a光强度大，故B正确；a、c光照耀同一金属，逸出光电子的最大初动能相等，但并不是逸出光电子的初动能都相等，故D错误．答案：B8．解析：依据动能定理有：eq\f(1,2)meveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(e))＝eUc，依据爱因斯坦光电效应方程有：eq\f(1,2)meveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(e))＝hν－W0，可得遏止电压Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，结合Uc­ν图像，斜率即k＝eq\f(h,e)，用不同金属做试验，斜率不会发生变更，可得普朗克常量h＝ek，所用材料的逸出功W0＝－eb，故A、B正确，C、D错误．答案：AB9．解析：依据真空中光速等于波长乘频率可知，波长越长频率越小，依据E＝hν可知频率越小能量越小，故A正确；由可见光的频率范围可知，可见光的波长范围约为380～710nm，则四种光都属于可见光，故B正确；由E＝hν＝heq\f(c,λ)可得Eβ＝2.56eV，故C错误；依据E＝hν＝heq\f(c,λ)可知，Hα谱线对应的光子能量为Hβ对应光子能量的eq\f(λβ,λα)倍，约为1.89eV，结合能级图可知，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子能量为[－1.51－（－3.4）]eV＝1.89eV，故D正确．答案：ABD10．解析：由题中信息知核反应方程为eq\o\al(\s\up