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专题16 近代物理
质量检测卷
（时间：90分钟 分值：100分）
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得 4分，
选错得0分。
1．（2022·上海交大附中高三期中）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一、治疗时先
给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的 α粒子和锂（Li）离子。
这个核反应的方程是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2022·新疆·克拉玛依市教育研究所三模）2021年国庆期间播放的电视剧《功勋》中,介绍了我国核潜
艇之父黄旭华隐姓埋名30年,埋下头甘心做沉默的砥柱,如深海中的潜艇,无声但有无穷的力量。核潜艇以核
反应堆作动力源,其中一种核反应方程是 ， 、生成物X的比结合能分别为
8.4MeV、8.7MeV,下列说法正确的是（ ）
A．X比 更稳定 B．X的结合能比 的结合能大
C．X的质子数比中子数多 D．该反应是核聚变反应
3．（2022·全国·高三开学考试）钚238是钚的同位素，半衰期为86.4年。钚238用作核电池的热源，也可
用作空间核动力和飞船的电源，我国设计的“玉兔号”月球车上就应用了钚 238小型核能电池。已知钚（
）会衰变成较稳定的镅（ ），若初始时电池中的钚（ ）与镅（ ）的原子数量之比为
4:1则下列说法正确的是（ ）
A．钚（ ）衰变成较稳定的镅（ ）的反应为 衰变
B．钚（ ）衰变成较稳定的镅（ ）的反应为重核的裂变反应
C．钚（ ）的比结合能比镅（ ）的比结合能大
D．经过86.4年后电池中的钚（ ）与镅（ ）的原子数量之比为2:1
4．（2022·全国·高三专题练习）月球车是我国探月工程中的重要部分。它进入休眠期时可采用同位素
Pu238电池为其保暖供电。Pu238可用 吸收一个中子得到。Pu238衰变时只放出 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
B． 衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子
C． 射线具有较强的穿透能力，可以穿透几毫米后的铅板
D．在月球环境下Pu238的半衰期可能会发生变化
5．（2022·全国·高三专题练习）如图为氢原子发射光谱，H 、H 、H、 是其中的四条光谱线，下列说
α β γ法正确的是( )
A．氢原子发射光谱属于连续光谱
B．H 谱线对应光子的能量最大
α
C． 谱线对应光子的频率最小
D．该光谱由氢原子核外电子的跃迁产生
6．（2022·内蒙古·达拉特旗第一中学高三开学考试）同位素疗法是利用某些放射性元素或其放射性同位素
经过衰变所发出的射线来治疗某些特殊疾病的，常用的同位素材料之一为磷32，已知磷32的半衰期为
14.3天，且衰变后放出电子。下列说法正确的是（ ）
A．1g磷32经过28.6天将完全衰变
B．100个磷32经过14.3天将剩余50个磷32
C．降低温度不能减慢磷32的衰变速度
D．衰变过程总质量与总核电荷数量均守恒
7．（2022·上海·一模）阴极射线（ ）
A．就是β射线 B．没有质量
C．在磁场中可能会发生偏转 D．需要介质才能传播
8．（2022·辽宁丹东·高三期末）著名核物理学家邓稼先领导着许多学者和技术人员，成功地设计了中国原
子弹和氢弹，把中国国防自卫武器引领到了世界先进水平，被誉为原子弹之父。若原子弹爆炸的核反应方
程为 ，则（ ）
A．此核反应为聚变反应
B．核反应前后原子核总质量保持不变
C．核反应生成的新核的比结合能比轴核的小
D．根据核反应中质量数守恒，上述方程中
9．（2022·安徽·模拟预测）额温枪是常态化疫情防控的重要设备之一，其工作原理是：人体发出的红外光
射入枪内的温度传感器，发生光电效应，显示出人体的温度。已知正常的人辐射的红外光波长为 10μm，
该红外光照射光电管的阴极K时，电路中有光电流，如图甲所示，得到的电流随电压变化图像如图乙所示。
已知h=6.63×10-34J·s，e=1.6×10-19C，则下列说法正确的是（ ）A．波长10μm的红外光的频率为3×1014Hz
B．将甲图中的电源反接，一定不会产生光电流
C．该光电管阴极金属的逸出功约为0.1 eV
D．若人体温度升高，电路中的饱和光电流减小
10．（2022·江苏无锡·高三期中）离开地面6km高空存在某μ子源，产生的μ子以0.99c（c为真空中光
速）飞向地面。已知μ子的静止寿命为3.0 ×10-6s。地面能收到该源的μ子，则（ ）
A．高速μ子的寿命大于3.0 ×10-6s
B．高速μ子的寿命等于3.0 ×10-6s
C．μ子参考系下观察到离地距离大于6km
D．μ子参考系下观察到离地距离等于6km
二、多项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4
分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
11．（2022·辽宁·阜蒙县育才高级中学高三开学考试）下列四幅图涉及不同的物理知识，如图所示，下列
说法正确的是（ ）
A．图甲，卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，发现了质子
B．图乙，1为 射线，它的电离能力很强，可用于消除静电
C．图丙，处于基态的氢原子可吸收能量为 的光子发生跃迁
D．图丁，汤姆孙通过电子的发现，揭示了原子还可以再分
12．（2022·浙江宁波·模拟预测）下列说法正确的是（ ）
A．X射线是原子外层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波
B． 粒子散射实验中用金箔而没有用铝箔，主要原因是金的延展性比铝好
C．汤姆孙求出了阴极射线的比荷，并粗略测到了该种粒子的电荷量，发现了电子
D．核子结合成原子核释放的能量叫作结合能，结合能越大，原子核越稳定13．（2022·重庆·临江中学高三开学考试）核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，其中一种核反应方程
为 ，下列说法正确的是（ ）
A．X有54个质子，78个中子
B．X的平均结合能比铀核的小
C．释放的核能与质量亏损成正比
D．该核反应属于链式反应，每次生成的 会使新铀核连续不断地发生裂变
14．（2022·江西·南昌市八一中学三模）一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出 6种不
同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图象如图乙
所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是
A．图乙中的c光是氢原子由第2能级向基态跃迁发出的
B．图乙中的b光光子能量为10.2 eV
C．动能为1 eV的电子不能使处于第4能级的氢原子电离
D．阴极金属的逸出功可能为W=6.75 eV
0
15．（2022·全国·高三课时练习）关于核反应方程式：① ② 中，
说法正确的是（ ）
A．①是 衰变，有能量放出
B．②是 衰变，没有能量放出
C．Pa、 、 三者的比结合能由大到小是Pa、 、
D． 、Th、 的结合能由大到小是 、Th、
16．（2022·山西太原·高三期中）如图是氦离子He的能级图，大量氦离子处于n=4的激发态，在向低能级
跃迁时放出光子。用这些光子照射逸出功为2.70eV的金属锂，下列说法正确的是（ ）
A．能使金属锂产生光电效应的光子有5种B．逸出光电子的最大初动能为49.52eV
C．其中从n=4到n=3辐射的光子照射时逸出的光电子动量最大
D．若用能量为53eV的光电子照射处于基态的氦离子，可能使其跃迁到n=4的激发态
三、解答题：本题共4小题，第17题9分，第18题9分，第19题12分，第20题16分，共46分。解答
应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案
中必须明确写出数值和单位。
17．（2022·江苏泰州·模拟预测）如图所示为研究光电效应实验装置。当变阻器滑片 B左移至 时，微安
表示数恰变为零，电压表示数为 。当B右移至过 后，微安表示数为 不再变化，已知照射到光电管阴
极K上的单色光的功率为P，一个光子只能打出一个光电子，且光电子打到阳极A上立即被A吸收，电子
电量为 ，质量为 ，普朗克常量为h。求：
（1）光电管阴极K的极限频率；
（2）当滑片B位于 处时，电压表示数为 ，求此时单位时间内光电子对阳极A的冲量大小。
18．（2022·北京海淀·模拟预测） 的质量是 ，质子的质量是 ，中子的质量是
为 原子质量的 ，称为原子质量单位。根据质能方程可知， 相当于 。已知
。则：
（1）一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？
（2）氚核的结合能和比结合能各是多少？
（3）如果这些能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？
19．（2022·江苏扬州·高三期末）研究光电效应的装置如图甲所示，通过实验记录电流表和电压表示数，
绘制出I-U图像如图乙所示，图中U、I 、I 均为已知。已知入射光的频率为v ，普朗克常量为h，电子电
c 0 m 0
量为e，求：
（1）时间t内从阴极K表面射出的光电子数n；
（2）该光电管阴极K的极限频率 。20．（2022·辽宁·高三期末）运动的合成与分解告诉我们一个复杂合运动可看成几个简单分运动同时进行，
比如平抛运动：如果我们想直接得到它的轨迹方程就比较困难，为方便处理，我们将合运动分解成一个匀
速直线运动和一个匀变速直线运动同时进行。这种思想方法得到了广泛的应用。如图所示，一人工转变核
反应的反应区A，内有α粒子以速率v′轰击静止的铍核（ ），单位时间发射大量α粒子，发生核反应生
成碳核（碳12）和另一个核子，三者速度在同一直线上，且碳核速度与α粒子入射速度同向。反应区A的
大小忽略不计，碳核仅在如图所示的竖直平面内，从反应区A限定角度内可以沿各个方向按平面机会均等
地射出，其速率为 （θ为碳核与水平方向的夹角，θ最大为75°）。整个空间处于一个向右的
场强为B的匀强磁场中，距离反应区右侧d位置处有一个圆屏，圆心O与反应区A的连线垂直于圆屏。
（不考虑粒子重力作用及生成物间的相互作用）。已知电子电荷量大小为e，中子和质子质量均为m，于
是各粒子的质量和电荷量均可表示，求：
（1）写出核反应方程式，书写时请推断出核反应生成的另一核子，并计算θ=0时另一核子的速率；
（2）若单位时间内 数量的碳核打到圆屏上，求圆屏的半径；
（3）若已知圆屏的半径为R，求单位时间内打到圆屏上碳核的数目占总生成碳核的百分比。
