統(tǒng)考版2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)闖關(guān)導(dǎo)練熱點12光電效應(yīng)原子和原子核含解析

PAGE7-熱點12光電效應(yīng)、原子和原子核選擇題(1～7題為單項選擇題，8～12題為多項選擇題)1．[2024·新高考Ⅰ卷，2]氚核eq\o\al(3,1)H發(fā)生β衰變成為氦核eq\o\al(3,2)He.假設(shè)含氚材料中eq\o\al(3,1)H發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動，在3.2×104s時間內(nèi)形成的平均電流為5.0×10－8A．已知電子電荷量為1.6×10－19C，在這段時間內(nèi)發(fā)生β衰變的氚核eq\o\al(3,1)H的個數(shù)為()A．5.0×1014B．1.0×1016C．2.0×1016D．1.0×10182．[2024·廣東廣州市一模]2018年11月12日中科院等離子體物理探討所發(fā)布消息：全超導(dǎo)托克馬克裝置EAST在試驗中有了新的突破，等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度．其主要核反應(yīng)方程為：①eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋X②eq\o\al(2,1)H＋Y→eq\o\al(4,2)He＋X，則下列表述正確的是()A．X是質(zhì)子B．Y是氚核C．X與Y是同位素D．①、②兩個核反應(yīng)都屬于裂變反應(yīng)3．[2024·安徽江南十校高三質(zhì)檢]我國正在自主研發(fā)新型聚變—裂變混合反應(yīng)堆項目．假如此項目得以探討開發(fā)并付諸實踐，有可能使核資源壽命延長數(shù)倍．關(guān)于聚變和裂變，下列說法正確的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋是裂變反應(yīng)B．聚變和裂變反應(yīng)中都存在質(zhì)量虧損C．裂變反應(yīng)以釋放核能為主，聚變反應(yīng)以汲取核能為主D．核越重，比結(jié)合能越大4．[2024·寧夏銀川市質(zhì)檢]國產(chǎn)科幻大片《流浪地球》講解并描述了太陽即將在將來出現(xiàn)“核燃燒”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致人類無法生存，確定移民到半人馬座比鄰星的故事．據(jù)科學(xué)家論證，太陽向外輻射的能量來自其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)太陽內(nèi)部達到肯定溫度時，會發(fā)生“核燃燒”，其中“核燃燒”的核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋X→eq\o\al(8,4)Be＋ν，方程中X表示某種粒子，eq\o\al(8,4)Be是不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為T，則下列說法正確的是()A．X粒子是eq\o\al(4,2)HeB．若使eq\o\al(8,4)Be的溫度降低，其半衰期會減小C．經(jīng)過2T，肯定質(zhì)量的eq\o\al(8,4)Be占起先時的eq\f(1,8)D．“核燃燒”的核反應(yīng)是裂變反應(yīng)5．氫原子能級示意如圖．現(xiàn)有大量氫原子處于n＝3能級上，下列說法正確的是()A．這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B．從n＝3能級躍遷到n＝1能級比躍遷到n＝2能級輻射的光子頻率低C．從n＝3能級躍遷到n＝4能級需汲取0.66eV的能量D．n＝3能級的氫原子電離至少須要汲取13.6eV的能量6．[2024·全國卷Ⅱ，18]氘核eq\o\al(2,1)H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6eq\o\al(2,1)H→2eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準煤燃燒時釋放的熱量相等；已知1kg標(biāo)準煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J,1MeV＝1.6×10－13J，則M約為()A．40kgB．100kgC．400kgD．1000kg7．從1907年起，美國物理學(xué)家密立根就起先以精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中幾個重要的物理量．他通過如圖甲所示的試驗裝置測量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出圖乙所示的Uc-ν圖象，由此算出普朗克常量h，并與普朗克依據(jù)黑體輻射測出的h相比較，以檢驗愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性．已知電子的電荷量為e，則下列普朗克常量h的表達式正確的是()A．h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)B．h＝eq\f(Uc2－Uc1,eν2－ν1)C．h＝eq\f(ν2－ν1,eUc2－Uc1)D．h＝eq\f(eν2－ν1,Uc2－Uc1)8．1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X，反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→X＋eq\o\al(1,0)n.X會衰變成原子核Y，衰變方程為X→Y＋eq\o\al(0,1)e.則()A．X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B．X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C．X的電荷數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的電荷數(shù)多2D．X的質(zhì)量數(shù)與eq\o\al(27,13)Al的質(zhì)量數(shù)相等9．[2024·全國卷Ⅰ，19]下列核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(1,0)n＋X1B.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋X2C.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3X3D.eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋X410．放射性同位素電池是一種新型電池，它是利用放射性同位素衰變放出的高速帶電粒子(α射線、β射線)與物質(zhì)相互作用，射線的動能被阻擋或汲取后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽偻ㄟ^換能器轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置．其構(gòu)造大致是：最外層是由合金制成的愛護層，次外層是防止射線泄漏的輻射屏蔽層，第三層是把熱能轉(zhuǎn)化成電能的換能器，最里層是放射性同位素．電池運用的三種放射性同位素的半衰期和發(fā)出的射線如下表：同位素90Sr210Po238Pu射線βαα半衰期28年138天89.6年若選擇上述某一種同位素作為放射源，運用相同材料制成的輻射屏蔽層，制造用于執(zhí)行長期航天任務(wù)的核電池，則下列論述正確的是()A．90Sr的半衰期較長，運用壽命較長，放出的β射線比α射線的貫穿本事弱，所需的屏蔽材料較薄B．210Po的半衰期最短，運用壽命最長，放出的α射線比β射線的貫穿本事弱，所需的屏蔽材料較薄C．238Pu的半衰期最長，運用壽命最長，放出的α射線比β射線的貫穿本事弱，所需的屏蔽材料較薄D．放射性同位素在發(fā)生衰變時，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但衰變前后的總質(zhì)量數(shù)不變11．[2024·東北三省三校模擬]如圖所示，甲圖為演示光電效應(yīng)的試驗裝置；乙圖為a、b、c三種光照耀下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線；丙圖為氫原子的能級圖；丁圖給出了幾種金屬的逸出功和截止頻率．以下說法正確的是()A．若b光為綠光，c光可能是紫光B．若a光為綠光，c光可能是紫光C．若b光光子能量為2.81eV，用它照耀由金屬銣制成的陰極，所產(chǎn)生的大量具有最大初動能的光電子去撞擊大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，可以產(chǎn)生6種不同頻率的光D．若b光光子能量為2.81eV，用它干脆照耀大量處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，可以產(chǎn)生6種不同頻率的光12．[2024·湖南婁底市其次次模擬]如圖，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核(eq\o\al(A,Z)X)發(fā)生了一次α衰變．放射出的α粒子(eq\o\al(4,2)He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量，生成的新核用Y表示．下列說法正確的是()A．新核Y在磁場中圓周運動的半徑為RY＝eq\f(2,Z－2)RB．α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，且電流大小為I＝eq\f(Bq2,2πm)C．若衰變過程中釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能，則衰變過程中的質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(AqBR2,2mA－4c2)D．發(fā)生衰變后產(chǎn)生的α粒子與新核Y在磁場中運動的軌跡正確的是圖丙熱點12光電效應(yīng)、原子和原子核1．答案：B解析：由q＝It，ne＝q聯(lián)立解得n＝1.0×1016，選項B正確．2．答案：B解析：對①，依據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X是中子，故A錯誤；對②，依據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知Y是氚核，故B正確；X是中子，Y是氚核，X與Y不是同位素，故C錯誤；①、②兩個核反應(yīng)都屬于輕核聚變反應(yīng)，故D錯誤．3．答案：B解析：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是輕核聚變反應(yīng)，所以A錯誤；聚變和裂變反應(yīng)都釋放能量，所以都存在質(zhì)量的虧損，故B正確，C錯誤；組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能就越高，結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，中等大小的原子核的比結(jié)合能較大，D錯誤．4．答案：A解析：依據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X粒子的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，為eq\o\al(4,2)He，選項A正確；溫度變更不能變更放射性元素的半衰期，選項B錯誤；經(jīng)過2T，肯定質(zhì)量的eq\o\al(8,4)Be占起先時的eq\f(1,4)，選項C錯誤；“核燃燒”的核反應(yīng)是輕核聚變反應(yīng)，選項D錯誤．5．答案：C解析：大量氫原子處于n＝3能級躍遷到n＝1能級最多可輻射出Ceq\o\al(2,3)＝3種不同頻率的光子，故A錯誤；依據(jù)能級圖可知從n＝3能級躍遷到n＝1能級輻射的光子能量為hν1＝13.6eV－1.51eV，n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射的光子能量為hν2＝3.4eV－1.51eV，比較可知從n＝3能級躍遷到n＝1能級比躍遷到n＝2能級輻射的光子頻率高，故B錯誤；依據(jù)能級圖可知從n＝3能級躍遷到n＝4能級，須要汲取的能量為E＝1.51eV－0.85eV＝0.66eV，故C正確；依據(jù)能級圖可知氫原子處于n＝3能級的能量為－1.51eV，故要使其電離至少須要汲取1.51eV的能量，故D錯誤；故選C.6．答案：C解析：由1kg海水中的氘核聚變釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準煤燃燒釋放的熱量相等，有：2.9×107J/kg×M＝eq\f(1.0×1022,6)×43.15×1.6×10－13J，解得M≈400kg，故C選項正確．7．答案：A解析：依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0及動能定理eUc＝Ek，得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，所以圖象的斜率k＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)＝eq\f(h,e)，則h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)，故A正確．8．答案：AC解析：依據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可知eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→X＋eq\o\al(1,0)n方程中X的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為15，再依據(jù)X→Y＋eq\o\al(0,1)e方程可知Y的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為14，故X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等，X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多1，X的電荷數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的電荷數(shù)多2，X的質(zhì)量數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的質(zhì)量數(shù)多3，選項A、C正確，B、D錯誤．9．答案：BD解析：依據(jù)核反應(yīng)方程滿意質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知選項B中的X2質(zhì)量數(shù)是4，電荷數(shù)是2，代表α粒子，B項正確；選項D中的X4質(zhì)量數(shù)是4，電荷數(shù)是2，代表α粒子，D項正確；選項A中的X1質(zhì)量數(shù)是3，電荷數(shù)是2，A項錯誤；選項C中的X3質(zhì)量數(shù)是1，電荷數(shù)是0，代表中子，C項錯誤．10．答案：CD解析：原子核衰變時，釋放出高速運動的射線，這些射線的能量來自原子核的質(zhì)量虧損，即質(zhì)量減小，但質(zhì)量數(shù)不變，D正確；表格中顯示Sr的半衰期為28年、Po的半衰期為138天、Pu的半衰期為89.6年，故Pu的半衰期最長，其運用壽命也最長，α射線的穿透實力沒有β射線強，故較薄的屏蔽材料即可攔住α射線的泄漏，C正確．11．答案：BC解析：由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek，聯(lián)立解得eUc＝hν－W0，即光子照耀同一塊金屬時，只要遏止電壓一樣，說明光子的頻率一樣，遏止電壓越大，光子的頻率越大，因此可知b光和c光的頻率一樣，大于a光的頻率，故A錯誤，B正確；b光照耀金屬銣，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ek＝2.81eV－2.13eV＝0.68eV，用光電子撞擊氫原子，氫原子可以只汲取電子的部分能量而發(fā)生躍遷，因此處于n＝3能級的氫原子汲取的能量為ΔEk＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，這時氫原子處在n＝4的能級，向低能級躍遷可輻射Ceq\o\al(2,4)＝6種不同頻率的光，故C正確；若用b光照耀氫原子，氫原子只能汲取能量恰好為能級之差的光子，2.81eV不滿意該條件，因此此光子不被汲取，故D錯誤．12．答案：ABC解析：由題可知：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(A－4,Z－2)Y，生成的新核Y和α粒子動量大小相等，方向相反，而且洛倫茲力供應(yīng)向心力，即qvB＝meq\f(v2,R)，則R＝eq\f(mv,qB)，可知：eq\f(RY,R)＝eq\f(2,Z－2)，即RY＝eq\f(2,Z－2)R，故A正確；由于圓周運動周期T＝eq\f(2πm,qB)，則環(huán)形電流為：I＝eq\f(q,T)＝eq\f(Bq2,2πm)，故B正