2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn)12 近代物理初步(含解析)

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1、專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn)(十二) (建議用時(shí):40分鐘) [專(zhuān)題通關(guān)練] 1.鋁箔被α粒子轟擊后,發(fā)生的核反應(yīng)方程為Al+He→X+n。方程中X的中子數(shù)為(  ) A.15 B.16 C.30 D.31 A [根據(jù)核反應(yīng)方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知,X的電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))為15,質(zhì)量數(shù)為30,可知X的中子數(shù)為30-15=15,選項(xiàng)A正確,B、C、D均錯(cuò)誤。] 2.(2019·安徽一模)如圖所示,為一含光電管電路,滑動(dòng)變阻器觸頭P位于a、b之間某點(diǎn),用光照射光電管陰極,電表指針無(wú)偏轉(zhuǎn),要使電表指針偏轉(zhuǎn),可能有效的措施是(  ) A.加大照射光的強(qiáng)度 B.用頻率更高的光照射 C.

2、將P向a滑動(dòng) D.將電源正、負(fù)極對(duì)調(diào) B [由電路可知,在光電管上加的是正向電壓。用光照射光電管陰極,電表指針無(wú)偏轉(zhuǎn),說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng),根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件可知,加大照射光的強(qiáng)度,仍然不能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng),故無(wú)論將P向a滑動(dòng),還是將電源正、負(fù)極對(duì)調(diào),都不能使電表指針偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤;要使電表指針偏轉(zhuǎn),必須發(fā)生光電效應(yīng),故用頻率更高的光照射,可能有效,選項(xiàng)B正確。] 3.(2019·福州一模)以下關(guān)于近代物理內(nèi)容的敘述中,正確的是(  ) A.原子核發(fā)生一次β衰變,該原子外層就一定失去一個(gè)電子 B.天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的α、β、γ三種射線的本質(zhì)都是

3、電磁波 C.對(duì)不同的金屬,若照射光頻率不變,光電子的最大初動(dòng)能與金屬逸出功成線性關(guān)系 D.根據(jù)玻爾原子理論,一群氫原子從n=3能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)能發(fā)出6種不同頻率的光子 C [發(fā)生β衰變時(shí),原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,電子發(fā)射到核外,所以原子核發(fā)生一次β衰變,該原子外層不會(huì)少一個(gè)電子,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的α射線是高速粒子流,β射線是高速電子流,γ射線是能量很高的電磁波,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek=hν-W0,對(duì)于不同種金屬,若照射光頻率不變,光電子的最大初動(dòng)能Ek與金屬的逸出功W0成線性關(guān)系,選項(xiàng)C正確;一群氫原子從n=3能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)最多

4、能發(fā)出C=3種不同頻率的光子,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。] 4.(原創(chuàng)題)如圖所示是氫原子的能級(jí)示意圖。當(dāng)氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=3的能級(jí)時(shí),輻射出光子a;從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射出光子b。以下判斷正確的是(  ) A.在真空中光子a的波長(zhǎng)大于光子b的波長(zhǎng) B.光子b可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài) C.光子a可能使處于n=4能級(jí)的氫原子電離 D.大量處于n=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多輻射2種不同譜線 A [氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=3的能級(jí)的能級(jí)差小于氫原子從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)的能級(jí)差,根據(jù)Em-En=hν知,光子a的能量小于光子b的能量,所以a光

5、的頻率小于b光的頻率,即光子a的波長(zhǎng)大于光子b的波長(zhǎng),故A正確;光子b的能量小于基態(tài)與任一激發(fā)態(tài)的能級(jí)差,所以不能被基態(tài)的氫原子吸收,故B錯(cuò)誤;根據(jù)Em-En=hν可知光子a的能量小于氫原子在n=4能級(jí)的電離能,所以光子a不能使處于n=4能級(jí)的氫原子電離,故C錯(cuò)誤;大量處于n=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多輻射3種不同譜線,故D錯(cuò)誤。] 5.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.一個(gè)基態(tài)的氫原子吸收光子躍遷到n=3激發(fā)態(tài)后,最多能發(fā)射出三種頻率的光子 B.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入揭示了光的粒子性 C.钚Pu的半衰期為24 100年,200個(gè)Pu經(jīng)48 200年后,還有50個(gè)Pu未衰變 D.

6、一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合為一個(gè)氘核,若質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,則放出的能量為(m3-m2-m1)c2 B [一個(gè)處于基態(tài)的氫原子吸收光子躍遷到n=3激發(fā)態(tài)后,最多能發(fā)射出兩種頻率的光子,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;光電效應(yīng)揭示了光子具有能量,康普頓效應(yīng)揭示了光子除了具有能量外還具有動(dòng)量,光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入揭示了光的粒子性,選項(xiàng)B正確;由于半衰期描述的是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少量的原子核衰變不適用,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤;一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合為氘核,根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程,釋放出的核能ΔE=Δm·c2=(m1+m2-m3)c2,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。] 6.(易錯(cuò)題)一個(gè)靜止的鈾核,放在勻強(qiáng)磁

7、場(chǎng)中,它發(fā)生一次α衰變后變?yōu)殁Q核,α粒子和釷核都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。某同學(xué)作出如圖所示的運(yùn)動(dòng)徑跡示意圖,以下判斷正確的是(  ) A.1是α粒子的徑跡,2是釷核的徑跡 B.1是釷核的徑跡,2是α粒子的徑跡 C.3是α粒子的徑跡,4是釷核的徑跡 D.3是釷核的徑跡,4是α粒子的徑跡 B [由動(dòng)量守恒定律可知,靜止的鈾核發(fā)生α衰變后,生成均帶正電的α粒子和釷核的動(dòng)量大小相等,但方向相反,由左手定則可知它們的運(yùn)動(dòng)徑跡應(yīng)為外切圓,又R==,在p和B大小相等的情況下,R∝,因q釷>qα,則R釷

8、中不正確的是(  ) A.紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠產(chǎn)生光電效應(yīng),則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí),從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能不會(huì)發(fā)生改變 B.從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí),氫原子的能量減小,電子的動(dòng)能減小 C.Th衰變?yōu)镽n,經(jīng)過(guò)3次α衰變,2次β衰變 D.在某些恒星內(nèi),3個(gè)α粒子結(jié)合成一個(gè)C,C原子的質(zhì)量是12.000 0 u,He原子核的質(zhì)量是4.002 6 u,已知1 u=,則此核反應(yīng)中釋放的核能約為1.16×10-12 J B [光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),選項(xiàng)A正確。從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí),氫原子的能量減小,軌道半徑減小,電子的

9、動(dòng)能變大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,符合題意。在α衰變的過(guò)程中,新核的電荷數(shù)少2,質(zhì)量數(shù)少4,在β衰變的過(guò)程中,新核的電荷數(shù)多1,設(shè)經(jīng)過(guò)了m次α衰變,則:4m=234-222=12,所以m=3;經(jīng)過(guò)了n次β衰變,有:2m-n=90-86=4,所以n=2,故C正確。核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm=(4.002 6×3-12.000 0) u=0.007 8 u,則釋放的核能ΔE=Δmc2=0.007 8×931.5 MeV=7.266 MeV=1.16×10-12 J,故D正確。] 8.(2019·天津高考·T6)我國(guó)核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”2018年獲得重大突破,等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度,為人

10、類(lèi)開(kāi)發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說(shuō)法正確的是(  ) A.核聚變比核裂變更為安全、清潔 B.任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變 C.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,總質(zhì)量較聚變前增加 D.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,核子的比結(jié)合能增加 AD [與核裂變相比輕核聚變更為安全、清潔,A正確;自然界中最容易實(shí)現(xiàn)的聚變反應(yīng)是氫的同位素氘與氚的聚變,不是任意兩個(gè)原子核都能發(fā)生核聚變,B錯(cuò)誤;兩個(gè)輕核發(fā)生聚變結(jié)合成質(zhì)量較大的核時(shí),放出巨大的能量,根據(jù)E=mc2可知,聚變反應(yīng)中存在質(zhì)量虧損,則總質(zhì)量較聚變前減少,C錯(cuò)誤;兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的過(guò)程中要釋放能量,核子的平均質(zhì)量

11、減少,所以核子的比結(jié)合能增加,D正確。] [能力提升練] 9.(2019·東北六校高三聯(lián)考)用同一光電管研究a、b、c三束單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間的電壓U的關(guān)系曲線如圖所示,由此可判斷(  ) A.a(chǎn)、b、c的頻率關(guān)系為νa>νb>νc B.a(chǎn)、b、c的頻率關(guān)系為νa=νc<νb C.用三束單色光照射光電管時(shí),a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大 D.用三束單色光照射光電管時(shí),b光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大 BD [由題圖可知a、c光的遏止電壓相同,且小于b光的遏止電壓,由公式mv=qUc,可知b光照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能大,C錯(cuò)誤,D正確;又由愛(ài)因斯坦

12、光電效應(yīng)方程有hν=mv+W0,綜合以上分析可知三束單色光的頻率關(guān)系應(yīng)為νa=νc<νb,A錯(cuò)誤,B正確。] 10.放射性元素電源應(yīng)用空間比較廣泛,大多用在軍事或航天領(lǐng)域。其工作原理是放射性元素發(fā)射的α射線或β射線被與射線發(fā)生相互作用的物質(zhì)吸收,將射線的能量轉(zhuǎn)換為內(nèi)能,然后再將內(nèi)能轉(zhuǎn)換為電能。為了防止放射性元素對(duì)外界環(huán)境造成影響,放射性元素電源的外層應(yīng)有防護(hù)層。下表為三種不同放射性元素的相關(guān)參數(shù): 放射性元素 57Co 234Th 238Pu 發(fā)射的射線 β α α 放射性元素的半衰期 270天 24天 89.6年 由以上參數(shù)分析,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.5

13、7Co發(fā)射出的粒子電荷量少,因此由該元素制成的電源使用時(shí)間最長(zhǎng),保護(hù)層的材料應(yīng)比較厚 B.238Pu的半衰期最長(zhǎng),因此由該元素制成的電源使用時(shí)間最長(zhǎng),保護(hù)層的材料應(yīng)比較薄 C.1 000個(gè)234Th核經(jīng)過(guò)48天,剩余250個(gè)234Th核 D.放射性元素在發(fā)生衰變時(shí),由于放出能量,衰變后的質(zhì)量數(shù)減少 B [放射性元素電源使用時(shí)間的長(zhǎng)短與放射性元素的半衰期有關(guān),半衰期越長(zhǎng),使用的時(shí)間越長(zhǎng),因238Pu的半衰期最長(zhǎng),所以由238Pu制成的電源使用時(shí)間最長(zhǎng),由于發(fā)射的α射線比β射線的貫穿本領(lǐng)弱,所以由發(fā)射α射線的元素制成的電源所需保護(hù)層的材料較薄,A錯(cuò)誤,B正確;半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,是對(duì)大量

14、的原子核衰變規(guī)律的總結(jié),C錯(cuò)誤;在衰變的過(guò)程中,電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒,D錯(cuò)誤。] 11.(多選)原子核的人工轉(zhuǎn)變是人為利用高速運(yùn)動(dòng)的粒子轟擊原子核而產(chǎn)生新核的過(guò)程,1919年盧瑟福利用α粒子轟擊靜止的氮(N)原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。假設(shè)在某次實(shí)驗(yàn)中,生成的新核運(yùn)動(dòng)方向與α粒子的運(yùn)動(dòng)方向相反,新核的速度大小與質(zhì)子的速度大小之比為1∶26。已知質(zhì)子與中子的質(zhì)量均為m,光在真空中的速度為c,新核的速度大小為v,該核反應(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為新核與質(zhì)子的動(dòng)能。則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.新核為O B.α粒子的速度大小為v C.新核動(dòng)量與質(zhì)子動(dòng)量大小相等、方向相反 D.該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損為 B

15、D [由題意可知該核反應(yīng)方程為He+N→H+O,因此核反應(yīng)生成的新核為O,A錯(cuò)誤;假設(shè)α粒子的速度大小為v0,質(zhì)子的速度大小為v′,α粒子、O的質(zhì)量分別約為4m、17m,用α粒子轟擊氮核的過(guò)程,由動(dòng)量守恒定律得4mv0=-17mv+mv′,又=,解得v0=v,B正確;新核的動(dòng)量大小為17mv,質(zhì)子的動(dòng)量大小為26mv,C錯(cuò)誤;新核與質(zhì)子的總動(dòng)能為E=×17mv2+mv′2,整理得E=,則該反應(yīng)釋放的核能為ΔE=,由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2得Δm==,D正確。] 12.(原創(chuàng)題)(多選)某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)研究光電效應(yīng)。當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時(shí),會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。閉合開(kāi)關(guān)

16、S,在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓,通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計(jì)的示數(shù)恰為零,此時(shí)電壓表的示數(shù)U稱(chēng)為遏止電壓,根據(jù)遏止電壓U,可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能Ek?,F(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極,測(cè)量到遏止電壓分別為U1和U2,設(shè)電子質(zhì)量為m、電荷量為e,則下列關(guān)系式正確的是(  ) A.用頻率為ν1的光照射時(shí),光電子的最大初速度v= B.陰極金屬的逸出功W0=hν1-eU1 C.陰極金屬的截止頻率νc= D.普朗克常量h= AB [用頻率為ν1的單色光照射陰極時(shí),光電子在電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理得-eU1=0-mv2,則光電子的最大初速度v=,

17、故A正確;根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得hν1=eU1+W0?、?,hν2=eU2+W0 ②,由①得陰極金屬的逸出功W0=hν1-eU1,聯(lián)立①②解得普朗克常量h=,故B正確,D錯(cuò)誤;陰極金屬的截止頻率νc==,故C錯(cuò)誤。] 13.(多選)如圖所示是原子核的平均結(jié)合能(也稱(chēng)比結(jié)合能)與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系圖象,通過(guò)該圖象可以得出一些原子核的平均結(jié)合能,如O的核子平均結(jié)合能約為8 MeV,He的核子平均結(jié)合能約為7 MeV,根據(jù)該圖象判斷下列說(shuō)法正確的是(  ) A.隨著原子質(zhì)量數(shù)的增加,原子核的平均結(jié)合能增大 B.Fe核最穩(wěn)定 C.由圖可知兩個(gè)H核結(jié)合成He核會(huì)釋放出能量 D.把O分成8個(gè)質(zhì)子

18、和8個(gè)中子比把O分成4個(gè)He要多提供約16 MeV的能量 BC [由圖可知隨著原子質(zhì)量數(shù)的增加,原子核的平均結(jié)合能先增大后減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;Fe核的平均結(jié)合能最大,是最穩(wěn)定的,選項(xiàng)B正確;兩個(gè)平均結(jié)合能小的H結(jié)合成平均結(jié)合能大的He時(shí),會(huì)釋放出能量,選項(xiàng)C正確;把O分成質(zhì)子和中子需要提供的能量約為ΔE1=16×8 MeV=128 MeV,將質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)He所放出的能量約為ΔE2=4×7 MeV=28 MeV,則將O分成4個(gè)He需要提供的能量約為ΔE=ΔE1-4ΔE2=128 MeV-4×28 MeV=16 MeV,故要多提供約112 MeV的能量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。] 題號(hào) 內(nèi)容

19、 押題依據(jù) 核心考點(diǎn) 核心素養(yǎng) 1. 核衰變及核能利用 科技成就應(yīng)用 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:立足教材,體會(huì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 2. 光電效應(yīng)及圖象 光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 科學(xué)思維:立足教材,體現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題能力 1.(多選)目前科學(xué)家正在研究“快中子堆”技術(shù)來(lái)發(fā)電,“快中子堆”技術(shù)發(fā)電的原理是:快中子反應(yīng)堆不用U,而用Pu作燃料,但在堆心燃料Pu的外圍放置U,Pu發(fā)生裂變反應(yīng)時(shí)放出來(lái)的高速中子(快中子),被裝在外圍再生區(qū)的U吸收,U吸收快中子后變成U,U很不穩(wěn)定,很快發(fā)生β衰變變成Pu,Pu在裂變產(chǎn)生能量的同時(shí),又不斷地將U變成可用燃料Pu,核燃料越燒越多。設(shè)U、β粒子的質(zhì)量分

20、別為M、m,則(  ) A.Pu與U的中子數(shù)相同 B.U吸收快中子后變成鈾U是屬于核聚變 C.U經(jīng)過(guò)2次β衰變后變成Pu D.靜止的U發(fā)生β衰變釋放出動(dòng)能為E0的β粒子,該衰變中質(zhì)量虧損為E0 CD [Pu的中子數(shù)為145,U的中子數(shù)為147,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)核聚變反應(yīng)的定義可知選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)U→Pu+2e可知選項(xiàng)C正確;靜止的U發(fā)生β衰變滿足動(dòng)能關(guān)系=,解得EkU=E0,由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可得E0+E0=Δmc2,解得該衰變中質(zhì)量虧損為Δm=E0,選項(xiàng)D正確。] 2.(多選)如圖是用不同頻率的光照射某金屬后,得到的關(guān)于光電子最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系圖象。下表中列出

21、了可見(jiàn)光中幾種顏色的光的頻率及光子的能量情況。普朗克常量取h=6.6×10-34 J·s,下列說(shuō)法正確的是(  ) 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 靛 頻率范圍/1014 Hz 3.9~4.8 4.8~5.0 5.0~5.3 5.3~6.0 6.0~7.0 7.0~7.5 光子能量范圍/eV 1.61~1.98 1.98~2.06 2.06~2.19 2.19~2.48 2.48~2.89 2.89~3.09 A.表中列出的可見(jiàn)光中任意一種顏色的光照射該金屬時(shí),該金屬都能發(fā)生光電效應(yīng) B.根據(jù)Ekm-ν圖象可求出該金屬的逸出功 C.當(dāng)用藍(lán)光照射該金屬時(shí)發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能范圍為0.45 eV≤Ekm≤0.93 eV D.光電效應(yīng)是由于金屬原子核外的電子在光照射下脫離原子核引力束縛產(chǎn)生的 BD [由Ekm-ν圖象可知,該金屬的極限頻率為νc=5.0×1014 Hz,由表中的數(shù)據(jù)可知紅光的頻率小于該金屬的極限頻率,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;該金屬的逸出功為W0=hνc=2.06 eV,選項(xiàng)B正確;由表格知藍(lán)光光子能量范圍為2.48~2.89 eV,又該金屬的逸出功為2.06 eV,故0.42 eV≤Ekm≤0.83 eV,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)的產(chǎn)生原理可知選項(xiàng)D正確。] - 8 -

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