阶段性综合复习训练（考查内容：第5章、第6章）（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

阶段性综合复习训练（考查内容：第5章、第6章）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A．β射线是原子核衰变时，中子转变成质子时产生的
B． 属于核裂变
C．核反应中，反应前的质量等于反应后和电子的质量之和
D．已知氡222的半衰期为3.8天，则7.6天以后，所有的氡222原子核都会发生衰变
2．2023年8月24日，日本启动核污染水排海，排放核污染水里含64种核放射性元素，将对全人类和海洋生命产生长久的重大威胁，核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q，设的比结合能为E1，的比结合能为E2，X的比结合能为E3，已知光在真空中的传播速度为c，的半衰期为138天，则下列说法正确的是（　　）
A．该核反应中发生了β衰变
B．该核反应过程中放出的能量
C．100个原子核经过138天，还剩50个原子核未衰变
D．该核反应过程中的质量亏损为
3．将放射性同位素氟-18（）注入人体参与人体的代谢过程，如图甲所示，氟-18在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭并产生一对波长相等的光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的医学图像。氟-18的衰变规律如图乙所示，其中纵坐标表示任意时刻放射性元素的原子数与的原子数之比，设正、负电子的质量均为m，光速为c，普朗克常数为h。则（　　）
A．氟-18衰变的方程为
B．上述一对光子由氟-18直接产生并释放
C．上述一对光子波长为
D．经5小时人体内氟-18的残留量是初始时的33.3%
4．研究表明原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数的关系如图所示，一般认为大于铁原子核质量数（56）的为重核，小于则为轻核，下列对该图像的说法错误的是（　　）
A．从图中可以看出，Fe原子核最稳定
B．从图中可以看出，重核A裂变成原子核B和C时，释放核能
C．从图中可以看出，轻核D和E发生聚变生成原子核F时，释放核能
D．从图中可以看出，重核随原子序数的增加，其比结合能变大
5．1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，和大量气体分子与器壁的频繁碰撞类似，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。某同学设计了如图所示的探测器，利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，以使太阳光对太阳帆的压力超过太阳对探测器的引力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外。假设质量为m的探测器正朝远离太阳的方向运动，帆面的面积为S，且始终与太阳光垂直，探测器到太阳中心的距离为r，不考虑行星对探测器的引力。已知：单位时间内从太阳单位面积辐射的电磁波的总能量与太阳绝对温度的四次方成正比，即，其中T为太阳表面的温度，为常量。引力常量为G，太阳的质量为M，太阳的半径为R，光子的动量，光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．常量的单位为
B．t时间内探测器在r处太阳帆受到太阳辐射的能量
C．若照射到太阳帆上的光一半被太阳帆吸收一半被反射，探测器太阳帆的面积S至少为
D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，探测器在r处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力
6．如图所示为一研究光电效应的电路图，用一定频率的光照射阴极K，电流表有示数，则下列判断正确的是（ ）
A．将滑动变阻器的滑片向右移动，电流表的示数一定会越来越大
B．将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电流表的示数一定为零
C．将照射光强度减弱，光电子从阴极K逸出的最大初动能不变
D．将照射光强度减弱，光电子从阴极K逸出需要的时间变长
7．如图所示，是研究光电效应的电路图。实验时，入射光频率大于阴极K金属材料的截止频率。当滑动变阻器的滑片从最左端逐渐滑到最右端过程中，关于光电流I与光电管两端电压U的关系可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．钙钛矿是新型太阳能电池的重点研发方向之一，我国科研团队刷新大面积全钙钛矿光伏组件光电转化效率世界纪录。面积为的太阳能电池板总保持与太阳光线垂直，在电池板处太阳光的强度为，假设太阳辐射波长为的单色光，而且所有辐射到电池板上的光子均被板吸收，已知，，则电池板每秒钟吸收的光子数目约为（ ）
A．个 B．个 C．个 D．个
二、多选题
9．原子物理中同样有“链式反应”，铀235发生此反应需要的条件有（　　）
A．受到慢中子轰击
B．受到快中子轰击
C．铀块的体积大于临界体积
D．将天然铀制成浓缩铀
10．下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是（　　）
A．图①中射线2的穿透能力最强
B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度
C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构
D．图④中的核反应属于原子核的人工转变
11．如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图丙所示为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则（　　）
A．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得，
B．若b光为绿光，c光可能是蓝光
C．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光
D．若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离
12．下列说法中正确的是（　　）
A．图甲检测玻璃面是否平整的原理是光的衍射现象，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应
B．图乙是铀核裂变图，其核反应方程为，若该过程质量亏损为，则铀核的结合能为
C．图丙表示LC振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
三、实验题
13．（1）如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为 eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 。（选填“为零”、或“不为零”）
（2）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过 次β衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式： 。设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损 。
14．同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 mm（结果保留三位小数）。
(2)计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、、表示），可得波长λ＝ nm（结果保留三位有效数字）。
(3)若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填“能”或“不能”）发生光电效应。
四、解答题
15．（1）放射性元素的原子核发生衰变时，单位时间内发生衰变的原子核个数与现存的、未衰变的原子核个数N成正比：，其中λ为比例常数，“-”表示原子核个数减少。上述方程的解为：，其中为t＝0时刻未衰变的原子核个数，N为t时刻未衰变的原子核个数。根据以上信息求元素的半衰期。
（2）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m的导体棒MN放在导轨上，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。给导体棒一个向右的初速度。
a.类比（1）中给出的物理量之间关系的信息，以导体棒速度为时作为计时起点，推理得出导体棒的速度v随时间t变化的函数关系；
b.某同学写出导体棒的速度v与时间t的函数关系后，发现导体棒需要无限长的时间才能停下，该同学得出结论：导体棒也需要运动无限长的距离才能停下。请论证该同学的说法是否正确。
电子的跃迁在光谱，测温界有广泛运用，可能使用到的数据：红外线光子的能量为0.55~1.62eV。
16．关于玻尔理论、氢原子能级、跃迁，下列说法正确的是（　　）
A．玻尔的原子结构假说认为核外电子可在任意轨道上运动
B．一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光子频率最多有12种
C．玻尔理论认为原子的能量和电子的轨道半径均是连续的
D．原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量
17．静止在匀强磁场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与磁场方向垂直，且经过一定时间后形成的轨迹如图所示。那么碳14 的核反应方程可能是（　　）
A． B．
C． D．
18．如图为氢原子的能级图，大量处在基态的氢原子吸收某种频率的光子后跃迁到高能级，欲使氢原子辐射的光子能被红外测温仪捕获，则吸收的光子的能量应为
19．静止的原子核，俘获一个速度为17.7×104m/s的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核，测得α粒子速度为：2×104m/s，方向与中子速度方向相同。
（1）写出核反应方程式；
（2）求生成的新核的速度大小。
20．美国物理学家密立根用如图所示的装置测量光电效应中的几个重要物理量。已知电子的电荷量。
（1）开关断开时，用单色光照射光电管的极，电流表的读数。求单位时间内打到极的电子数；
（2）开关闭合时，用频率和的单色光分别照射光电管的极，调节滑动变阻器，电压表示数分别为和时，电流表的示数刚好减小到零。求普朗克常数。
21．如图甲、乙分别是研究光电效应的实验电路和氢原子的能级示意图。现用等离子态的氢气（即电离态，）向低能级跃迁时所发出的光照射光电管的阴极K。测得电压表的示数是15V。已知光电管阴极材料的逸出功是，普朗克常量，，。求：
（1）氢原子由能级跃迁到能级时氢气发光的波长为多少nm；
（2）该光电管阴极材料发生光电效应的极限波长为多少nm；（结果保留整数）
（3）光电子到达阳极A的最大动能为多少J。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
参考答案：
1．A
【详解】A．β射线是原子核衰变时中子转变成质子时产生的电子，选项A正确；
B． 属于α衰变，选项B错误；
C．核反应中由于有能量放出，则有质量亏损，反应前的质量等大于反应后和电子的质量之和，选项C错误；
D．已知氡222的半衰期为3.8天，则7.6天以后，有四分之三的氡222原子核会发生衰变，选项D错误。
故选A。
2．D
【详解】A．根据核反应前后质量数和电荷数守恒可得，X的质量数为4，电荷数为2，即X为，该反应为α衰变，故A错误；
B．核反应过程中放出的核能为反应后生成的所有新核的总结合能与反应前所有原子核的总结合能之差，即
故B错误；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，故C错误；
D．该核反应过程中的质量亏损为
故D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．根据质量数与质子数守恒，可得氟-18的衰变方程
故A错误；
B．依题意，正负电子湮灭方程为
故B错误；
C．由质能方程，可得
根据能量守恒，可得
联立，解得
故C正确；
D．由乙图可知氟-18的半衰期为T=100min，根据
又
联立，解得
故D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．从图中可以看出，Fe原子核核子平均质量最小，比结合能最大，Fe原子核最稳定，故A正确，不符合题意；
B．重核A裂变成原子核B和C时，由图可知，核子平均质量减小，裂变过程存在质量亏损，需要释放能量，故B正确，不符合题意；
C．轻核D和E发生聚变生成原子核F时，由图可知，核子平均质量减小，聚变过程存在质量亏损，需要释放能量，故C正确，不符合题意；
D．从图中可以看出，重核随原子序数的增加，原子核越不稳定，故比结合能越小，故D错误，符合题意。
故选D。
5．D
【详解】A．P0是单位时间从太阳单位面积辐射的电磁波的能量，所以单位为，则
则常量的单位为
故A错误；
B．t时间内探测器在r处太阳帆受到太阳辐射的能量
故B错误；
C．辐射到太阳帆的光子的总数
一半光子被吸收，一半反射，则有
其中
联立可得
故C错误；
D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，则有
可得探测器在r处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力
故D正确。
故选D。
6．C
【详解】A．将滑动变阻器的滑片向右移动，电压表示数不断增大，电流表的示数可能先增大，然后如果电流表示数达到饱和电流大小后就保持不变，故A错误；
B．由于能发生光电效应，因此滑动变阻器的滑片移到最左端时，电压表示数为零、但是仍有光电子能到达A极，即电流表的示数不为零，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程，光电子从阴极逸出的最大初动能与光照频率有关，跟照射光强度无关，因此光电子从阴极逸出的最大初动能不变，故C正确；
D．当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流，光电效应具有瞬时性，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】滑片在最左端时，由于光电效应可知会产生光电流，当滑片向右端移动时，光电子受向左的电场力逐渐增大，光电流逐渐达到饱和电流。
故选A。
8．A
【详解】太阳能电池板接收的功率为
一个光子的能量为
则电池板每秒钟吸收的光子数目
故选A。
9．ACD
【详解】铀235发生“链式反应”需要的条件有受到慢中子轰击、铀块的体积大于临界体积、将天然铀制成浓缩铀。
故选ACD。
10．AB
【详解】A．图①中射线2为电中性，可知射线2为射线，射线2的穿透能力最强，故A正确；
B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度，故B正确；
C．图③中的实验现象可得出原子核式结构，故C错误；
D．图④中的核反应属于衰变，故D错误。
故选AB。
11．BCD
【详解】A．图甲所示的光电效应实验装置所加的是正向电压，不能测得，，故A错误；
B．根据光电效应方程
遏止电压方程为
联立可得
可知频率越大，遏止电压越大，由图可知
故若b光为绿光，c光可能是蓝光，故B正确；
C．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，根据
氢原子吸收b光光子的能量，跃迁至激发态，再逐级跃迁至基态可最多产生3种不同频率的光，故C正确；
D．若用能使金属铷发生光电效应的光，根据光电效应方程有
则光子的能量大于2.13eV，处于激发态的氢原子，该氢原子发生电离的能量为1.51eV，故用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离，故D正确。
故选BCD。
12．CD
【详解】A．图甲检测玻璃面是否平整的原理是光的干涉现象，不是衍射，由干涉图样可知，a光的波长比b光的大，故a光的频率比b光的小，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应，故A错误；
B．在核反应的过程中，质量亏损为，核反应的过程释放的能量为，不是结合能，故B错误；
C．由图示磁场由安培定则可知，电路电流沿顺时针方向，由电容器极板间电场方向可知，电容器上极板带正电，则此时正处于充电过程，电路电流逐渐减小，故C正确；
D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选CD。
13． 4.5 为零 2
【详解】（1）[1][2]根据光电效应方程可知
解得
光电子的最大初动能与入射光强度无关，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，光电子依然不能到达阳极，所以电流计的读数仍为零。
（2）[3] β衰变，电荷数增加1，质量数不变，铀239衰变成钚239，电荷数增2，质量数不变，知发生了2次β衰变．
[4] 该过程的核反应方程式为
[5] 运用动量守恒定律和能量守恒定律
解得
14．(1)1.235/1.236/1.237
(2) 412
(3)不能
【详解】（1）乙和丙对应的读数分别为
x1=1.5mm+0.01mm×19.0=1.690mm
x2=7.5mm+0.01mm×37.0=7.870mm
则
（2）根据
其中
解得
带入数据解得
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，则用波长更长的单色光照射时，则一定不能发生光电效应。
15．（1）；（2）a.，b.见解析
【详解】（1）根据半衰期公式可得，经过时间，未衰变的原子核个数为
结合
可得
（2）a．导体棒在运动过程中，水平方向只受安培力，根据牛顿第二定律可知
BIL＝ma
根据闭合电路欧姆定律
代入可得
根据加速度的定义式
考虑到导体棒做减速运动，所以有
类比可得方程的解为
b．该同学说法不正确。
在减速过程中，对导体棒运用动量定理，规定初速度方向为正方向
其中
可得
考虑到
联立可
为有限值，所以该同学的说法不正确。
16．D 17．A 18．12.75eV
【解析】16．A．根据玻尔理论，核外电子具有量子化的确定的轨道，故A错误；
B．一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光子频率最多有
种，故B错误；
C．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，故C错误；
D．原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量，故D正确。
故选D。
17．原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相同，可知发生衰变。
故选A。
18．[1]红外线的光子能量范围为0.55eV~1.62eV，由氢原子能级图可知，氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级辐射出的光子的能量为
-0.85eV-(-1.51eV)=0.66eV
可以被测温仪捕获，因此应使基态的氢原子跃迁到n=4能级，则吸收的光子的能量应为
13.6eV-0.85eV=12.75eV
19．（1）；（2）
【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒，可知该核反应的方程式
（2）以中子的初速度方向为正方向，根据动量守恒，有：
又因为，，代入解得
20．（1）；（2）
【详解】（1）由
且
代入数据解得
（2）设用频率为的光照射极时，逸出的光电子的最大初动能为，对应的遏制电压为，逸出功为。
根据光电效应方程有
根据动能定理有
代入数据解得
21．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）氢原子由能级跃迁到能级时释放光子的能量
波长
（2）极限频率满足
则极限波长
其中
解得
（3）根据光电效应方程
可知光电子从K中逸出时最大初动能
根据动能定理可知，光电子到达阳极A的最大动能
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页