[限训练·通高考] 科学设题 拿下高考高分
(45分钟)
一、单项选择题
1．(2018·高考天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是( )
A.N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子
B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子
C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子
D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子
解析：由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则，可写出选项中的四个核反应方程.N＋He→O＋H，选项A错误.Al＋He→P＋n，选项B正确.B＋H→Be＋He，选项C错误.Li＋H→He＋He，选项D错误．
答案：B
2．(2018·河南洛阳一模)下列说法正确的是( )
A．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
B．铀核裂变的核反应方程是U→Ba＋Kr＋2n
C．原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现
D．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大
解析：德布罗意根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，选项A错误；铀核是在中子轰击下发生链式反应，铀核裂变的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n，选项B错误；受到电子或其他粒子碰撞，原子也可以从低能级向高能级跃迁，即原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现，选项C正确；根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的频率越高，波长越小，光子的能量越大，选项D错误．
答案：C
3．(2018·湖南张家界高三第三次模拟)2017年12月6日报道，中国散裂中子源项目将于2018年前后建成．日前，位于广东东莞的国家大科学工程——
中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，获得中子束流，这标志着CSNS主体工程顺利完工，进入试运行阶段．对于有关中子的研究，下面说法正确的是( )
A．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性
B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应
C．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．核反应方程Po→X＋He中的y＝206，X中中子个数为128
解析：所有粒子都具有波粒二象性，A正确；裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，B错误；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过α粒子轰击铍核(Be)获得碳核(C)的实验发现了中子，C错误；y＝210－4＝206，X中中子个数为206－82＝124，D错误．
答案：A
4．如图所示，图甲为光电效应的实验电路图，图乙为光电子最大初动能与光电管入射光频率关系图象．下列说法正确的是( )
A．光电管加正向电压时，电压越大光电流越大
B．光电管加反向电压时不可能有光电流
C．由图可知，普朗克常量数值上等于||
D．由图可知，普朗克常量数值上等于||
解析：光电管加正向电压时，如果正向电压从零开始逐渐增大，光电流也会逐渐增大，但光电流达到饱和时，即使电压增大，电流也不会变化，故选项A错误；因为光电子有动能，即使光电管加反向电压，也可能有光电流，故选项B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，图象斜率大小为普朗克常量，所以普朗克常量数值上等于||，故选项C正确，D错误．
答案：C
5．(2018·宁夏石嘴山高三四月适应性测试)下列说法正确的是( )
A．汤姆孙通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型
B．氢原子从基态向激发态跃迁时，需要吸收能量
C．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，则质子与中子结合为氘核的反应是人工核转变，放出的能量为(m3－m1－m2)c2
D．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
解析：卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A错误；氢原子从基态向激发态跃迁时，需要吸收能量，故B正确；根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，当一个质子和一个中子结合成一个氘核时，质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3，因此核反应放出的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，故C错误；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此增大光照强度，光电子的最大初动能不变，故D错误．
答案：B
6．(2018·百校联盟TOP20四月联考)核反应方程N＋H→C＋X＋ΔE中，N的质量为m1、H的质量为m2、C的质量为m3、X的质量为m4，光在真空中的速度为c，则下列判断正确的是( )
A．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2
B．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2
C．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2
D．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知X是He，反应中亏损的质量为Δm＝m1＋m2－m3－m4，故释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故选B.
答案：B
7.
如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，结果受到激发后的氢原子能辐射出三种不同频率的光子，让辐射出的光子照射某种金属，发现有两种频率的光子能使该金属发生光电效应，其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应，则逸出的光电子的最大初动能为( )
A．0 B.1.89 eV
C．10.2 eV D．12.09 eV
解析：根据C＝3，得n＝3，因此受到激发后的氢原子处于第n＝3能级，因有两种频率的光子能使该金属发生光电效应，且其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应，故这两种频率的光子分别是从2到1、3到1辐射出来的，而且3到1辐射的光子能量大于2到1辐射的光子能量，故3到1辐射出来的光子频率大于2到1辐射出来的光子频率，故从2到1辐射出来的光子恰好让该金属发生光电效应，即该金属的逸出功为W0＝－3.40 eV－(－13.60 eV)＝10.20 eV，当用从3到1辐射出来的光子照射时，根据光电效应方程得光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0，其中hν＝－1.51 eV－(－13.60 eV)＝12.09 eV，故Ek＝12.09 eV－10.20 eV＝1.89 eV，故选B.
答案：B
8．(2018·安徽六安高三下学期模拟)下列说法正确的是( )
A．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变
B．氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1 620年，所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先衰变
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小
D．原子核越大，它的结合能越高，原子核能级越稳定
解析：原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质，故A正确；对于大量原子和有半数发生衰变所用的时间是半衰期，对于一个确定的原子核，半衰期没有意义，故B错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加，故C错误；结合能越高，原子核不一定稳定，比结合能越大，原子核越稳定，故D错误．
答案：A
二、多项选择题
9．一静止原子核A经1次α衰变生成原子核B，并释放出γ光子．已知A
的比结合能为E1，B的比结合能为E2，α粒子的比结合能为E3，γ光子的能量为E4，则下列说法正确的是( )
A．B核在元素周期表的位置比A核前移2位
B．比结合能E1小于比结合能E2
C．由能量守恒可知E2－E1＝E3＋E4
D．该反应过程质量一定增加
解析：根据电荷数和质量数守恒，写出原子核衰变的方程为A→He＋B，故B核在元素周期表的位置比A核前移2位，故A正确；衰变过程中释放能量，可知比结合能E1小于比结合能E2，故B正确；比结合能是原子核的结合能与核子数之比，由能量守恒可知E4＝(y－4)E2＋4E3－yE1，故C错误；该反应的过程中释放热量，由质能方程可知，一定有质量亏损，故D错误．
答案：AB
10．(2018·浙江名校协作体联考)下列说法正确的是( )
A．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越小
B．γ射线是频率极高的电磁波，其在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．根据玻尔原子模型，氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能将增大
D．太阳辐射能量的主要来源与核电站发生的核反应一样都是重核裂变
解析：根据德布罗意物质波公式p＝知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越小，选项A正确；γ射线是频率极高的电磁波，电离作用很弱，云室是依赖带电粒子电离作用留下径迹的，所以γ射线在云室中穿过不会留下清晰的径迹，选项B错误；根据玻尔原子模型，氢原子辐射光子后，其绕核运动的半径将减小，电势能减小，总能量减小，但运动速度增大，电子动能将增大，选项C正确；太阳辐射能量的主要来源是轻核聚变，与核电站发生的核反应(重核裂变)不一样，选项D错误．
答案：AC
11．(2018·安徽名校考试)已知氢原子的基态能量为E1，n＝2、3能级所对应的能量分别为E2和E3，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子．依据玻尔理论，下列说法正确的是( )
A．产生的光子的最大频率为
B．当氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1时，对应的电子的轨道半径变小，能量也变小
C．若氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从能级n＝3跃迁到n＝1时放出的光子照到该金属表面时， 逸出的光电子的最大初动能为E3－E2
D．若要使处于能级n＝3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为－E3的电子撞击氢原子，二是用能量为－E3的光子照射氢原子
解析：大量处于能级n＝3的氢原子向低能级跃迁能产生3种不同频率的光子，产生光子的最大频率为，故A错误．当氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1时，能量减小，电子离原子核更近，电子轨道半径变小，故B正确．若氢原子从能级n＝2跃迁到n＝1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，由光电效应方程可知，该金属的逸出功恰好等于E2－E1，则当氢原子从能级n＝3跃迁到n＝1时放出的光子照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为E3－E1－(E2－E1)＝E3－E2，故C正确．电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把－E3的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收，故D错误．
答案：BC
12．(2018·贵州四月份高三适应性考试)14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，衰变方式为β衰变，其半衰期约为5 730年．已知一个14C原子核由6个质子和8个中子组成．下列说法正确的是( )
A．14C衰变后转变为14N
B．14C衰变过程中发出的β射线是由核外电子电离产生的
C．14C原子发生化学反应后，其半衰期不会发生改变
D．14C样品经历3个半衰期后，样品中14C的质量只有原来的
解析：14C衰变方式为β衰变，则放出一个负电子后，质量数不变，电荷数增加1，变为14N，选项A正确；14C衰变过程中发出的β射线是由核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项B错误；半衰期与化学状态无关，则14C
原子发生化学反应后，其半衰期不会发生改变，选项C正确；14C样品经历3个半衰期后，样品中14C的质量只有原来的()3＝，选项D错误．
答案：AC
13.研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出，当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压Uc.在下列表示光电效应实验规律的图象中，正确的是( )
解析：反向电压U和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阴极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强I成正比，A正确．由动能定理知－qUc＝0－Ekm，又因Ekm＝hν－W0，所以Uc＝－，可知遏止电压Uc与频率ν是线性关系，不是正比关系，故B错误．光强I与频率ν一定时，光电流i随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发出后的方向性可知，C正确．由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的，时间小于10－9 s,10－9 s后，光强I和频率ν一定时，光电流恒定，故D正确．
答案：ACD
14．如图所示，人工元素原子核 Nh开始静止在匀强磁场B1、B2的边界MN上，某时刻发生裂变生成一个氦原子核He和一个Rg原子核，裂变后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的边界MN.氦原子核通过B1区域第一次经过MN
边界时，距出发点的距离为l，Rg原子核第一次经过MN边界距出发点的距离也为l.则下列有关说法正确的是( )
A．两磁场的磁感应强度之比B1∶B2＝111∶141
B．两磁场的磁感应强度之比B1∶B2＝111∶2
C．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2∶141
D．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111∶141
解析：原子核裂变的方程为 Nh→He＋Rg，由题意知带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，偏转半径为r＝，由题意可知二者偏转半径相等，由于原子核由静止裂变，动量守恒，即m1v1＝m2v2，所以有q1B1＝q2B2，易得＝＝，故A错误，B正确；又T＝，由前面可知，q1B1＝q2B2，所以＝，粒子在第一次经过MN边界时，运动了半个周期，所以＝＝，故C正确，D错误．
答案：BC
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