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北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 B版 高考物理
综合检测（十六） 近代物理初步
时间:90分钟 满分100分
一、单项选择题（本题共8个小题，每个小题3分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，只有
一个选项是符合题目要求的）
1．下列说法正确的是（ ）
A．航天员在月球上能够轻松背起质量很大的背包，说明背包在月球上的惯性比在地球上时小
B．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 粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方
程是
C．氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子吸收光子，能量减少
D．发生光电效应时，入射光照射时间越长，光电子的最大初动能也就越大
【答案】B
【解析】航天员在月球上能够轻松背起质量很大的背包，说明月球表面重力加速度比地球表面重力
加速度小。A错误；根据题意以及核反应前后质量数守恒、电荷数守恒得，这个核反应的方程是
，B正确；氢原子从激发态向基态跃迁时，氢原子将辐射光子，放出能量。C错误；
金属中电子吸收一个光子获得的能量是 ，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为
逸出电子的初动能。所以光电子的最大初动能与光照时间长短无关。D错误；
故选B。
2．1933年至1934年间，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为 Al＋ He→
P＋ n，反应生成物 P像天然放射性元素一样衰变，放出正电子 e，且伴随产生中微子 ν，核反
应方程为 P→ Si＋ e＋ ν。则下列说法正确的是（ ）
A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素 P的半衰期随之变化
B．中微子的质量数A=0，电荷数Z=0
C．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的
D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量
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【答案】B
【解析】元素的半衰期与元素所处的物理化学状态无关，选项 A错误；由核反应方程遵循的质量数
守恒、电荷数守恒可知，中微子的质量数A=0，电荷数Z=0，选项B正确；
核反应中释放出的正电子是原子核内的质子转变为中子和正电子释放出来的，选项C错误；两个质
子和两个中子结合成一个 α粒子，释放出能量，一定有质量亏损，两个质子和两个中子质量之和一
定大于α粒子的质量，选项D错误。
故选B。
3．下列关于原子核的说法，正确的是
A．原子核发生 衰变时放出氦核，说明原子核内有氦核
B．原子核由质子和中子组成，其核子数越多，则结合能越大
C．原子核的半衰期可以通过加压或者升温等方法进行改变
D．裂变反应堆中，发生的不是链式反应
【答案】B
【解析】原子核发生 衰变时放出氦核，只能说明原子核中包含与构成氦核的成分，但是不能说明
原子核内有氦核，选项A错误；原子核由质子和中子组成，这些粒子结合在一起时会产生质量亏损，
亏损的质量转化成核子的结合能，核子数越多，结合能越大，选项B正确；原子核的半衰期不受外
界条件影响，任何外界条件都无法改变原子核的半衰期，选项C错误；无论是原子弹还是裂变反应
堆中，发生的都是链式反应，区别在于原子弹中的链式反应速度快，频率高，反应堆中的链式反应
速度慢，频率低，选项D错误；
4．如图，将洁净的锌板用导线连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板时，观察到验电器指针发生偏
转．此时
A．光电子从锌板表面逸出，验电器带正电
B．光电子从锌板表面逸出，验电器带负电
C．正离子从锌板表面逸出，验电器带正电
D．正离子从锌板表面逸出，验电器带负电
【答案】A
【解析】用紫外线灯照射锌板时，发生光电效应，有光电子从锌板溢出，锌板失去电子带上正电，
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所以验电器指针发生偏转，验电器同锌板接触，属于接触带电，故验电器带正电，故 B、C、D错误，
A正确
5．如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在
自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k上，电路导
通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（ ）
A．只要照射到金属k极上的光足够强电路就能导通
B．只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通
C．电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上
D．电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大
【答案】D
【解析】当入射光的频率大于截止频率时，金属k极就能发生光电效应，即电路可以导通，光强增
大而频率小于截止频率不会发生光电效应，故AB错误；
电路导通情况下，即光电子的运动方向向左，光电管内的电流方向向右，所以通过电阻的电流方向
是从上向下，故C错误；
电路导通情况下，光照越强，电流越大，所以电阻R上的电压越大，故D正确。
故选D。
6．“核电池”是利用放射性物质衰变会释放出能量的原理制成的，某“核电池”衰变方程为
，则下列说法正确的是（ ）
A． 发生的是 衰变
B． 发生的是 衰变
C． 比 的中子数少4个
D．在月球上 衰变得比在地球上快些
【答案】A
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【解析】根据质量数和核电荷数守恒可得 ，
因此 为 粒子， 发生的是 衰变，选项A正确，B错误； 质量数比 少4个，核电荷
数少2个，因此中子数少2个，选项C错误；元素的半衰期由原子核内部自身因素决定，不会随着
地理位置的改变而改变，选项D错误。
故选A。
7．用中子轰击 的一种核反应方程为 ，其中 、 、X、 的质量分别
为 、 、 和 。光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应为聚变
B．X原子核中含有88个中子
C．增大压强，可以使 的半衰期延长
D．该核反应释放的核能为
【答案】B
【解析】该核反应为裂变反应，选项A错误；根据质量数和电荷数守恒可知，X原子核的质量数
144，电荷数为56，则其中含有144-56=88个中子，选项B正确；外部条件不能改变半衰期，选项C
错误；该核反应释放的核能为
，选项D错误。
8．太阳就是一个巨大的热核反应堆，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，不断地放出能量。太阳
的总输出功率约为 3.8×1026W，太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。已知光速为
3×108m/s，估算太阳每秒失去质量的数量级为（ ）
A．106kg B．109kg C．1012kg D．1015kg
【答案】B
【解析】由爱因斯坦质能方程 ，变形得 ，A、C、D错误，
B正确。
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两
个以上选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
9．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
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次达到1亿度，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
【答案】AD
【解析】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安
全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故 B错误；核聚变反应会
放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C错误；因聚变反应放出能量，因此
反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D正确．
10．有关氢原子光谱的说法正确的是
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
【答案】BC
【解析】由于氢原子发射的光子的能量： ,所以发射的光子的能量
值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A错误B正确．：由于氢原子的轨道是不连续的，
而氢原子在不同的轨道上的能级 ，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C正确．当
氢 原 子 从 较 高 轨 道 跃 第 n 能 级 迁 到 较 低 轨 道 第 m 能 级 时 ， 发 射 的 光 子 的 能 量 为
，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同故氢原子光
谱线的频率与氢原子能级的能力差有关故D错误．
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【点评】波尔理论在高中阶段要求层次较低，难度不大，涉及内容较固定，只要掌握好波尔理论的
内容，即可解决这类问题．
11．如图所示，在平静水面下的一个点光源S分别发出单色光a、b，照射到水面上形成光斑；其中
a单色光照射形成的光斑比b单色光形成的光斑大．则下面说法正确的是（ ）
A．水对a光的临界角比b光的大
B．a光光子的能量比b光的大
C．a光光子的动量比b光的小
D．a光照射某金属能发射出光电子，则b光照射该金属也一定能发射出光电子
【答案】ACD
【解析】a光照射的面积较大，知a光的临界角较大，故A正确．根据sinC=1/n，知水对a光的折射
率比对b光的小，折射率小，频率也小，所以a光的频率比b光的小，由E=hv可知a光光子的能量
比b光的小．故B错误．光子的动量：P= ，可知频率小的a光光子的动量比b光的小．故C正确．
a光的频率比b光的小，由光电效应的条件可知，若 a光照射某金属能发射出光电子，则 b光照射该
金属也一定能发射出光电子．故D正确。
12．下列说法正确的是（ ）
A．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同
时电子的动能减小，电势能增大
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变
C．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制
成五颜六色的霓虹灯
【答案】CD
【解析】根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，
同时电子的动能增大，电势能减小，故 A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，即
轻核聚变，故B错误；比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，
原子核越稳定，故C正确；根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频
率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，故D正确。
三、计算题（共74分）
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13．（8分）一静止的铀核 发生 衰变后变为钍核Th，放出的 粒子速度为 是光在真空中
的速度 ，不考虑相对论效应．
试写出该衰变的核反应方程；
求钍核的速度大小．
【答案】
【分析】根据质量数守恒与电荷数守恒即可写出衰变方程，根据动量守恒定律列方程求解钍核的速
度大小；
【解析】①质量数与电荷数守恒得方程：
②设钍核的质量为M，反冲速度为v，由动量守恒定律
其中 ，得 。
【点睛】本题明确核反应中的两个守恒，根据动量守恒定律求解反应后新核的速度。
14．（8分）一静止的氡核（ ）发生α衰变，放出一个速度为v0、质量为m的α粒子和一个质
量为M的反冲核钋（Po），若氢核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。
（1）写出衰变过程；
（2）求出反冲核的速度（计算结果不得使用原子量表示）。
【答案】（1） ；（2）
【解析】(1)衰变方程为
(2)设钋核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律有
解得
15．（14分）太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于
4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为 ，已知质子的
质量为 ，氦核的质量为 ，另外的两个粒子的质量均为 ，太阳每秒辐射的能量为 ，已
知光速 ，求：
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（1）X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量（用字母表示）；
（2）太阳每秒亏损的质量为多少千克？（保留两位有效数字）
【答案】（1） ， ； ；（2）
【解析】（1）根据题意，由质量数和电荷数守恒可得 ，
由爱因斯坦质能方程得一次聚变释放的能量为
（2）由爱因斯坦质能方程得，太阳每秒亏损的质量为
16.（14分）我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电
管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为v的光全部
照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为
e。
(1)求光电子到达A时的最大动能E ；
km
(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。
【答案】(1) ；(2)
【解析】(1)根据光电效应方程可知
逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理
联立解得
(2)每秒钟到达K极的光子数量为n，则
每秒钟逸出电子个数为a个，则
回路的电流强度
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联立得
17．（16分）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于 的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光
子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测量得到的光电流I与电压U的关系曲
线如图丙所示。求：
（1）b光产生的光电子的最大初动能 （结果用eV为单位）；
（2）阴极K的逸出功W（结果用eV为单位）；
（3）反向遏止电压 。
【答案】（1）8.9eV；（2） ；（3）
【解析】（1）对b光产生的光电子分析有
解得
（2）对b光的光子，有
所以逸出功为
（3）对a光的光子，有 ， ，
联立解得
9
