1、2021年高三物理选择题强化训练专题十三物理3-5一、单选题1(2018北京卷)在核反应方程He7N8OX中，X表示的是()A.质子 B.中子 C.电子 D.粒子【解析】由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒，可知X为H，选项A正确。【答案】A2.（2020年浙江卷）下列说法正确的是（）A. 质子的德布罗意波长与其动能成正比B. 天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线C. 光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性【答案】D【解析】【详解】A由公式可知质子的德布罗意波长，故A错误；B天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故B错误；C由当，可
2、知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C错误；D电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。故选D。3.（2020年全国II卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.01022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9107 J，1 MeV= 1.61013J，则M约为（）A. 40 kgB. 100 kgC. 400 kgD. 1 000 kg【答案】C【解析】【详解】氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式则平均每个氘核
3、聚变释放的能量为1kg海水中含有的氘核约为1.01022个，可以放出的总能量为由可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量4.（2020年江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（）A. I增大，增大B. I增大，减小C. I减小，增大D. I诚小，减小【答案】B【解析】【详解】黑体辐射的实验规律如图特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长
4、较短的方向移动，所以减小。故选B。5.（2020年天津卷）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（ ）A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】A双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；B光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；C实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；D卢瑟福的粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确；故选D。6.（2020年北京卷）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（）A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B
5、. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低C. 从能级跃迁到能级需吸收的能量D. 能级的氢原子电离至少需要吸收的能量【答案】C【解析】【详解】A大量氢原子处于能级跃迁到最多可辐射出种不同频率的光子，故A错误；B根据能级图可知从能级跃迁到能级辐射的光子能量为从能级跃迁到能级辐射的光子能量为比较可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率高，故B错误；C根据能级图可知从能级跃迁到能级，需要吸收的能量为故C正确；D根据能级图可知氢原子处于能级的能量为-1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，故D错误；故选C。7.下列说法正确的是A射线比射线的贯穿本领强B外界环境温度升高，原
6、子核的半衰期变大C太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应D原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子【答案】A【解析】射线比射线的贯穿本领强，选项A正确；外界环境不影响原子核的半衰期，选项B错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应，选项C错误；衰变是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，与原子的外层电子无关，选项D错误。8.下列核反应中放出的粒子为中子的是A俘获一个粒子，产生并放出一个粒子B俘获一个粒子，产生并放出一个粒子C俘获一个质子，产生并放出一个粒子D俘获一个质子，产生并放出一个粒子【答案】B【解析】根据核反应方程：可得俘获一个粒子，产生并放出一个粒子是中子，故B正确
7、；ACD错误，故选B。 9.爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是()A.当入射光频率2的能级跃迁到n2的能级，由玻尔理论可得h，按照巴尔末公式，氢原子由n2的能级跃到n2的能级，放出的谱线的波长满足R，以上两式相比较可得E1hcR，故里德伯常量R可以表示为R，选项C正确。【答案】C26.在粒子散射实验中，粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的，其中有极少数粒子发生了大角度偏转，甚至被反向弹回。假定一个速度为v的高速粒子(He)与金原子
8、核(Au)发生弹性正碰(碰撞前金原子核可认为是静止的)，则()A.粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小B.粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的C.粒子散射实验说明带正电的物质均匀分布在原子内部D.当它们的距离最小时，粒子与金原子核的动量大小之比为4197【解析】粒子在靠近金原子核的过程中，需要克服库仑力做功，电势能逐渐增大，选项A错误；粒子散射实验说明原子中有一个带正电荷的原子核，不能说明原子核是由质子和中子组成的，选项B、C错误；当它们的距离最小时，二者速度相等，设一个核子的质量为m，由动量守恒定律，4mv(4m197m)v，粒子与金原子核的动量大小之比等于质量之比，为4197，选
9、项D正确。【答案】D27.一个静止的铀核U(质量为232.037 2 u)放出一个粒子(质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(质量为228.028 7 u)。已知1 u相当于931 MeV的能量。下列说法正确的是()A.该核衰变反应方程为UThHeB.该核衰变反应中释放出的核能为0.059 MeVC.该反应产生的钍核和粒子的动量相同D.假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和粒子的动能，则钍核获得的动能约为0.017 MeV【解析】由题意可知，该核衰变反应方程为UThHe，选项A正确；质量亏损m0.005 9 u，释放出的核能Em931 MeV0.005 9931 MeV5.49 MeV，
10、选项B错误；由该核衰变反应过程中系统动量守恒，可知反应后的钍核和粒子的动量大小相等、方向相反，即pThp，EkTh，Ek，EkThEkE，所以钍核获得的动能EkThE5.49 MeV0.095 MeV，选项C、D错误。【答案】A28.如图所示，在研究光电效应实验的电路中，设光电管阴极K的逸出功为W0，电源的电动势E4.0 V，内阻可忽略。滑动变阻器的金属丝电阻均匀，总有效长度为L。滑动触头P置于金属电阻丝的正中央c点，闭合开关，用光子能量为3.5 eV的一束单色光照射光电管阴极K，发现灵敏电流计示数不为零；将滑动触头P从c点向左移动L，电流计示数刚好减小到零。若将滑动触头P从c点向右移动L，光
11、电子到达阳极A的最大动能为Ekmax，则()A.W02.5 eV，Ekmax1.0 eVB.W02.5 eV，Ekmax2.0 eVC.W01.0 eV，Ekmax1.0 eVD.W01.0 eV，Ekmax2.0 eV【解析】入射光的光子能量h3.5 eV，阴极K的逸出功为W0，则逸出光电子的最大初动能Ek1hW0；P从c点向左移动L，光电管上加有反向电压UE1.0 V，电流计示数刚好减小到零，故eU0Ek1，Ek11.0 eV，W03.5 eV1.0 eV2.5 eV；触头P从c点向右移动L时，光电管上加有正向电压UE1.0 V，则光电子到达阳极A的最大动能EkmaxEk1eU2.0 eV
12、，故选项B正确。【答案】B29.（2019浙江选考）一个铍原子核（）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的K壳层的电子）后发生衰变，生成一个锂核（ ），并放出一个不带电的质量接近零的中微子e，人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为已知铍原子的质量为MBe=7.016929u，锂原子的质量为MLi=7.016004u，1u相当于9.31102MeV。下列说法正确的是A中微子的质量数和电荷数均为零B锂核（）获得的动能约为0.86MeVC中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量D中微子与锂核（）的能量之和等于反应前电子的能量【答案】AC【解析】反应方程为，根据
13、质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，A正确；根据质能方程，质量减少，为释放的核能，不是锂核获得的动能，B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量，C正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核（）的能量之和小于反应前电子的能量，D错误。二、多选题30.（2020年全国I卷）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表粒子的有（）A. B. C. D. 【答案】BD【解析】【详解】粒子为氦原子核He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A选项中的X1为He，B选项中的X2为He，C选项中的X3为中子n，D选项
14、中的X4为He。故选BD。31.（2020年全国III卷）1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：。X会衰变成原子核Y，衰变方程为，则（）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1C. X的电荷数比的电荷数多2D. X的质量数与的质量数相等【答案】AC【解析】【详解】设和的质子数分别为和，质量数分别为和，则反应方程为 ，根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 ， ，解得 ， ， ，AC的质量数（）与的质量数（）相等，比的质量数多3，故A正确，D错误；BCX的电荷数（）比Y的电荷数（）多1，比的电荷数多2，故B错误，C正确；故选AC
15、。32.（2020年浙江卷）太阳辐射的总功率约为，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为（c为真空中的光速）的氘核（）和一个质量为的氚核（）结合为一个质量为的氦核（），并放出一个X粒子，同时释放大约的能量。下列说法正确的是（）A. X粒子是质子B. X粒子的质量为C. 太阳每秒因为辐射损失的质量约为D. 太阳每秒因为辐射损失的质量约为【答案】BC【解析】【详解】A由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，选项A错误；B根据能量关系可知解得，选项B正确；C太阳每秒放出的能量损失的质量选项C正确；D因为则太阳每秒因为辐射损失的质量为选项D错误。故选BC。33(
16、2019天津卷)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1亿摄氏度，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【解析】核聚变没有放射性污染，安全、清洁，A正确；只有原子序数小的“轻”核才能发生聚变，B错误；轻核聚变成质量较大的原子核、比结合能增加，总质量减小，C错误，D正确。【答案】AD34. （2019浙江选考）处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁
17、时，能辐射出a、b两种可见光，a光照射某金属表面时有光电子逸出，b光照射该金属表面时没有光电子逸出，则A以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a光的侧移量小于b光的B垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的Ca光和b光的频率之比可能是20/27Da光子的动量大于b光子的【答案】BD【解析】根据题意可知a光频率低于b光频率，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小，即a光的侧移量大于b光的，A错误；频率越大，波长越小，通过同一单缝衍射装置时，中央亮条纹宽度越小，B正确；a光的频率大，故频
18、率之比不可能为，C错误；频率越大，波长越小，即，根据可知，D正确。35.(2019天津市模拟)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是()A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B.入射光的频率变高，饱和光电流变大C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生【解析】发生光电效应时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比，保持入射光的频率不变，使入射光的光强变大，会使饱和光电流变大，入射光的频率不能决定饱和光电流的大小，选项A正确，B错误；根据光电效应方程EkhW0可知，
19、光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，选项C正确；能否发生光电效应要看入射光的频率是否达到光照射的金属的极限频率，如果入射光的频率小于这种金属的极限频率，不会发生光电效应，即不会有光电流产生，选项D错误。【答案】AC36.中国“氢弹之父”于敏获得2014年度国家最高科学技术奖。氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器。下列有关氢弹爆炸可能出现的核反应及说法正确的是()A.UnBaKr3nB.HHHenC.轻核聚变过程中无质量亏损D.氢弹爆炸后不会产生放射性污染【解析】氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器，故A
20、、B正确；聚变反应和裂变反应都有质量亏损，C错误；由物理常识易知D错误。【答案】AB37.用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光()A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大【解析】折射率越大，则频率越大，波长越小。反向截止电压大的则光电子的最大初动能大，光电子的最大初动能大的则频率高，故b光的频率高于a光的频率。选项B、C正确。【答案】BC38.关于原子结构和核反应的说法中正确
21、的是()A.卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B.发现中子的核反应方程是BeHeCnC.200万个U的原子核经过两个半衰期后剩下50万个UD.据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量【解析】卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项A正确；发现中子的核反应方程为BeHeCn，选项B正确；半衰期为统计规律，适用于大量的原子核发生衰变，选项C错误；在核反应过程中，若有质量亏损，将放出能量，由题图中核子的平均质量可知，原子核D和E聚变成原子核F过程中，有质量亏损，要放出能量，选项D错误。【答案】AB39. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核(
22、X)发生了一次衰变。放射出的粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下列说法正确的是()A.新核Y在磁场中圆周运动的半径为RYRB.粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为IC.若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为mD.发生衰变后产生的粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙【解析】由圆周运动的半径公式R可知，选项A正确；圆周运动周期T，环形电流I，选项B正确；对粒子，由洛伦兹力提供向心力qvBm可得v，由质量关系可知，衰变后新核Y质量为Mm，由衰变过程动量守恒可得Mvmv0可知vv，系统增加的能量为EMv2mv2，由质能方程得Emc2，联立可得m，选项C正确；由动量守恒可知，衰变后粒子与新核Y运动方向相反，所以，轨迹圆应外切，由圆周运动的半径公式R可知，粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，选项D错误。【答案】ABC