課時作業(yè)十四近代物理一、選擇題1(2018年高考·天津卷)如圖1所示，國家大科學(xué)工程中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是()圖1A. 714N俘獲一個粒子，產(chǎn)生 817O并放出一個粒子B1327Al俘獲一個粒子，產(chǎn)生1530P并放出一個粒子C. 511B俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生48Be并放出一個粒子D36Li俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生23He并放出一個粒子解析：由核反應(yīng)過程中遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒的原則，可寫出選項(xiàng)中的四個核反應(yīng)方程. 714N24He 817O11H，選項(xiàng)A錯誤.1327Al24He1530P01n，選項(xiàng)B正確. 511B11H48Be24He，選項(xiàng)C錯誤.36Li11H23He24He，選項(xiàng)D錯誤答案：B2(2019年河南一模)下列說法正確的是()A玻爾根據(jù)光的波粒二象性，大膽提出假設(shè)，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動性B鈾核裂變的核反應(yīng)方程是 92235U 56141Ba3692Kr201nC原子從低能級向高能級躍遷，不吸收光子也能實(shí)現(xiàn)D根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，光的波長越大，光子的能量越大解析：德布羅意根據(jù)光的波粒二象性，大膽提出假設(shè)，認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動性，選項(xiàng)A錯誤；鈾核裂變的核反應(yīng)方程是 92235U01n 56141Ba3692Kr301n，選項(xiàng)B錯誤；受到電子或其他粒子碰撞，原子也可以從低能級向高能級躍遷，即原子從低能級向高能級躍遷，不吸收光子也能實(shí)現(xiàn)，選項(xiàng)C正確；根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，光的頻率越高，波長越小，光子的能量越大，選項(xiàng)D錯誤答案：C3(2019年湖南第三次模擬)2017年12月6日報道，中國散裂中子源項(xiàng)目將于2018年前后建成日前，位于廣東東莞的國家大科學(xué)工程中國散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，獲得中子束流，這標(biāo)志著CSNS主體工程順利完工，進(jìn)入試運(yùn)行階段對于有關(guān)中子的研究，下面說法正確的是()A中子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性B一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成氦核和中子是裂變反應(yīng)C盧瑟福通過分析粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子D核反應(yīng)方程 84210Po82 yX24He中的y206，X中中子個數(shù)為128解析：所有粒子都具有波粒二象性，A正確；裂變是較重的原子核分裂成較輕原子核的反應(yīng)，而該反應(yīng)是較輕的原子核的聚變反應(yīng)，B錯誤；盧瑟福通過分析粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，查德威克通過粒子轟擊鈹核(49Be)獲得碳核( 612C)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子，C錯誤；y2104206，X中中子個數(shù)為20682124，D錯誤答案：A4如圖2所示，圖甲為光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖乙為光電子最大初動能與光電管入射光頻率關(guān)系圖象下列說法正確的是()圖2A光電管加正向電壓時，電壓越大光電流越大B光電管加反向電壓時不可能有光電流C由圖可知，普朗克常量數(shù)值上等于|D由圖可知，普朗克常量數(shù)值上等于|解析：光電管加正向電壓時，如果正向電壓從零開始逐漸增大，光電流也會逐漸增大，但光電流達(dá)到飽和時，即使電壓增大，電流也不會變化，故選項(xiàng)A錯誤；因?yàn)楣怆娮佑袆幽埽词构怆姽芗臃聪螂妷?，只要小于遏止電壓，也會有光電流，故選項(xiàng)B錯誤；由光電效應(yīng)方程EkhW0可知，圖象斜率大小為普朗克常量，所以普朗克常量數(shù)值上等于|，故選項(xiàng)C正確，D錯誤答案：C5(2019年寧夏質(zhì)量測試)下列說法正確的是()A湯姆孫通過粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型B氫原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時，需要吸收能量C質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，則質(zhì)子與中子結(jié)合為氘核的反應(yīng)是人工核轉(zhuǎn)變，放出的能量為(m3m1m2)c2D紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大解析：盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯誤；氫原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時，需要吸收能量，故B正確；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2，當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成一個氘核時，質(zhì)量虧損為mm1m2m3，因此核反應(yīng)放出的能量E(m1m2m3)c2，故C錯誤；光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度無關(guān)，因此增大光照強(qiáng)度，光電子的最大初動能不變，故D錯誤答案：B6(2019年百校聯(lián)盟聯(lián)考)核反應(yīng)方程 715N11H 612CXE中， 715N的質(zhì)量為m1、11H的質(zhì)量為m2、 612C的質(zhì)量為m3、X的質(zhì)量為m4，光在真空中的速度為c，則下列判斷正確的是()AX是23He，E(m1m2m3m4)c2BX是24He，E(m1m2m3m4)c2CX是23He，E(m3m4m1m2)c2DX是24He，E(m3m4m1m2)c2解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知X是24He，反應(yīng)中虧損的質(zhì)量為mm1m2m3m4，故釋放的能量Emc2(m1m2m3m4)c2，故選B.答案：B7如圖3所示為氫原子的能級圖，用某種頻率的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，結(jié)果受到激發(fā)后的氫原子能輻射出三種不同頻率的光子，讓輻射出的光子照射某種金屬，發(fā)現(xiàn)有兩種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，其中一種光子恰好能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則逸出的光電子的最大初動能為()圖3A0 B1.89 eVC10.2 eV D12.09 eV解析：根據(jù)Cn23，得n3，因此受到激發(fā)后的氫原子處于第n3能級，輻射光子能量E31>E21>E32，所以從3到1和從2到1的能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，從2到1輻射且出來的光子恰好讓該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，即該金屬的逸出功為W03.40 eV(13.60 eV)10.20 eV，當(dāng)用從3到1輻射出來的光子照射時，根據(jù)光電效應(yīng)方程得光電子的最大初動能為EkhW0，其中h1.51 eV(13.60 eV)12.09 eV，故Ek12.09 eV10.20 eV1.89 eV，故選B.答案：B8(2019年安徽模擬)下列說法正確的是()A原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子，這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是粒子，這就是衰變B氡222的半衰期是3.8天，鐳226的半衰期是1 620年，所以一個確定的氡222核一定比一個確定的鐳226核先衰變C按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電勢能增大，電子的動能減小，原子的總能量減小D原子核越大，它的結(jié)合能越高，原子核能級越穩(wěn)定解析：原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子，這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是粒子，這就是衰變的實(shí)質(zhì)，故A正確；對于大量原子和有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時間是半衰期，對于一個確定的原子核，半衰期沒有意義，故B錯誤；按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，電勢能增大，原子的總能量增加，故C錯誤；結(jié)合能越高，原子核不一定穩(wěn)定，比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故D錯誤答案：A9(2018年襄陽五中高三年級五月模擬考試一)某靜止的原子核發(fā)生核反應(yīng)且放出能量Q.其方程為ABXCDYEFZ，并假設(shè)釋放的能量全都轉(zhuǎn)化為新核Y和Z的動能，測得其中Z的速度為v，以下結(jié)論正確的是()AY原子核的速度大小為vBY原子核的動能是Z原子核的動能的倍CY原子核和Z原子核的質(zhì)量之和比X原子核的質(zhì)量大(c為光速)DY和Z的結(jié)合能之和一定大于X的結(jié)合能解析：由動量守恒：0DvFv，所以vv，所以A錯誤；Y原子的動能EkYv2，Z原子的動能；EkZFv2，他們之比為，所以B錯誤；因?yàn)榉懦瞿芰?，有質(zhì)量虧損，所以Y原子核和Z原子核的質(zhì)量之和比X原子核的質(zhì)量小，結(jié)合能之和比X的大，故C錯誤，D正確答案：D10(2019年浙江名校協(xié)作體聯(lián)考)(多選)下列說法正確的是()A德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應(yīng)的波長就越小B射線是頻率極高的電磁波，其在云室中穿過會留下清晰的徑跡C根據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動的電子動能將增大D太陽輻射能量的主要來源與核電站發(fā)生的核反應(yīng)一樣都是重核裂變解析：根據(jù)德布羅意物質(zhì)波公式p知，微觀粒子的動量越大，其對應(yīng)的波長就越小，選項(xiàng)A正確；射線是頻率極高的電磁波，電離作用很弱，云室是帶電粒子電離作用留下徑跡的，所以射線在云室中不會留下清晰的徑跡，選項(xiàng)B錯誤；根據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動的半徑將減小，電勢能減小，總能量減小，但運(yùn)動速度增大，電子動能將增大，選項(xiàng)C正確；太陽輻射能量的主要來源是輕核聚變，與核電站發(fā)生的核反應(yīng)(重核裂變)不一樣，選項(xiàng)D錯誤答案：AC11(2019年安徽名?？荚?(多選)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，n2、3能級所對應(yīng)的能量分別為E2和E3，大量處于第3能級的氫原子向低能級躍遷放出若干頻率的光子依據(jù)玻爾理論，下列說法正確的是()A產(chǎn)生的光子的最大頻率為B當(dāng)氫原子從能級n2躍遷到n1時，對應(yīng)的電子的軌道半徑變小，能量也變小C若氫原子從能級n2躍遷到n1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)氫原子從能級n3躍遷到n1時放出的光子照到該金屬表面時， 逸出的光電子的最大初動能為E3E2D若要使處于能級n3的氫原子電離，可以采用兩種方法：一是用能量為E3的電子撞擊氫原子，二是用能量為E3的光子照射氫原子解析：大量處于能級n3的氫原子向低能級躍遷能產(chǎn)生3種不同頻率的光子，產(chǎn)生光子的最大頻率為，故A錯誤當(dāng)氫原子從能級n2躍遷到n1時，能量減小，電子離原子核更近，電子軌道半徑變小，故B正確若氫原子從能級n2躍遷到n1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，該金屬的逸出功恰好等于E2E1，則當(dāng)氫原子從能級n3躍遷到n1時放出的光子照射該金屬時，逸出光電子的最大初動能為E3E1(E2E1)E3E2，故C正確電子是有質(zhì)量的，撞擊氫原子是發(fā)生彈性碰撞，由于電子和氫原子質(zhì)量不同，故電子不能把E3的能量完全傳遞給氫原子，因此不能使氫原子完全電離，而光子的能量可以完全被氫原子吸收，故D錯誤答案：BC12(2018年貴州適應(yīng)性考試)(多選)14C是碳元素的一種具有放射性的同位素，衰變方式為衰變，其半衰期約為5 730年已知一個14C原子核由6個質(zhì)子和8個中子組成下列說法正確的是()A14C衰變后轉(zhuǎn)變?yōu)?4NB14C衰變過程中發(fā)出的射線是由核外電子電離產(chǎn)生的C14C原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，其半衰期不會發(fā)生改變D14C樣品經(jīng)歷3個半衰期后，樣品中14C的質(zhì)量只有原來的解析：14C衰變方式為衰變，則放出一個電子后，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，變?yōu)?4N，選項(xiàng)A正確；14C衰變過程中發(fā)出的射線是由核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的電子，選項(xiàng)B錯誤；半衰期與化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，則14C原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，其半衰期不會發(fā)生改變，選項(xiàng)C正確；14C樣品經(jīng)歷3個半衰期后，樣品中14C的質(zhì)量只有原來的()3，選項(xiàng)D錯誤答案：AC13(多選)研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，以頻率為的光照射光電管陰極K時，有光電子產(chǎn)生由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動光電流i由圖中電流計(jì)G測出，反向電壓U由電壓表V測出，當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時，電壓表的示數(shù)稱為反向遏止電壓Uc.在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，正確的是()圖4解析：反向電壓U和頻率一定時，光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子數(shù)與光強(qiáng)成正比，則單位時間到達(dá)陰極A的光電子數(shù)與光強(qiáng)也成正比，故光電流i與光強(qiáng)I成正比，A正確由動能定理知qUc0Ekm，又因EkmhW0，所以Uc，可知遏止電壓Uc與頻率是線性關(guān)系，不是正比關(guān)系，B錯誤光強(qiáng)I與頻率一定時，光電流i隨反向電壓的增大而減小，又據(jù)光電子動能大小的分布概率及發(fā)出后的方向性可知，C正確由光電效應(yīng)知金屬中的電子對光子的吸收是十分迅速的，時間小于109 s，109 s后，光強(qiáng)I和頻率一定時，光電流恒定，D正確答案：ACD14(多選)如圖5所示，人工元素原子核113286Nh開始靜止在勻強(qiáng)磁場B1、B2的邊界MN上，某時刻發(fā)生裂變生成一個氦原子核24He和一個Rg原子核，裂變后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的邊界MN.氦原子核通過B1區(qū)域第一次經(jīng)過MN邊界時，距出發(fā)點(diǎn)的距離為l，Rg原子核第一次經(jīng)過MN邊界距出發(fā)點(diǎn)的距離也為l.則下列有關(guān)說法正確的是()圖5A兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比B1B2111141B兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比B1B21112C氦原子核和Rg原子核各自旋轉(zhuǎn)第一個半圓的時間比為2141D氦原子核和Rg原子核各自旋轉(zhuǎn)第一個半圓的時間比為111141解析：原子核裂變的方程為113286Nh24He111282Rg，由題意知帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，偏轉(zhuǎn)半徑為r，由題意可知二者偏轉(zhuǎn)半徑相等，由于原子核由靜止裂變，動量守恒，即m1v1m2v2，所以有q1B1q2B2，易得，故A錯誤，B正確；又T，由前面可知，q1B1q2B2，所以，粒子在第一次經(jīng)過MN邊界時，運(yùn)動了半個周期，所以，故C正確，D錯誤答案：BC- 9 -