2022高考物理大二輪復習 專題五 近代物理 專題能力訓練13 近代物理一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。在每小題給出的四個選項中,15題只有一個選項符合題目要求,610題有多個選項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.(2018·北京卷)在核反應方程HeO+X中,X表示的是()A.質(zhì)子B.中子C.電子D.粒子2.已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應,比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的()A.波長B.頻率C.能量D.動量3.右圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物質(zhì)發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡,氣泡室中磁感應強度方向垂直紙面向里。以下判斷可能正確的是()A.a、b為粒子的徑跡B.a、b為粒子的徑跡C.c、d為粒子的徑跡D.c、d為粒子的徑跡4.汞原子的能級如圖所示,現(xiàn)用一束單色光照射到大量處于基態(tài)的汞原子,汞原子只發(fā)出三種不同頻率的單色光。關于入射光的能量,下列說法正確的是()A.等于4.9 eVB.等于7.7 eVC.等于8.8 eVD.大于或等于10.4 eV5.(2018·天津卷)國家大科學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,可以為諸多領域的研究和工業(yè)應用提供先進的研究平臺。下列核反應中放出的粒子為中子的是()A.N俘獲一個粒子,產(chǎn)生O并放出一個粒子BAl俘獲一個粒子,產(chǎn)生P并放出一個粒子CB俘獲一個質(zhì)子,產(chǎn)生Be并放出一個粒子DLi俘獲一個質(zhì)子,產(chǎn)生He并放出一個粒子6.下列說法正確的是()A.原子的核式結構是湯姆生發(fā)現(xiàn)的B.鈾核U)衰變?yōu)殂U核Pb)的過程中,要經(jīng)過8次衰變和6次衰變C.一個氫原子從量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時最多可產(chǎn)生2條不同頻率的譜線D.用加熱、加壓或改變其化學狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期7.下列說法正確的是()A.氡的半衰期為3.8天,若取4個氡原子核,經(jīng)7.6天后就剩下1個原子核了B.原子核內(nèi)的中子轉化成一個質(zhì)子和一個電子,這種轉化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外,就是粒子,這就是衰變的實質(zhì)C.光子的能量由光的頻率所決定D.只要有核反應發(fā)生,就一定會釋放出核能8.關于近代物理的相關內(nèi)容,下列說法正確的是()A.射線是高速運動的氦原子B.核聚變反應方程Hen中n表示中子C.玻爾將量子觀念引入原子領域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征D.比結合能小的原子核結合成或分解成比結合能大的原子核時一定放出能量9.氫原子的能級圖如圖所示,大量處于n=5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,一共可以輻射出10種不同頻率的光子。其中萊曼系是指氫原子由高能級向n=1能級躍遷時釋放的光子,則()A.10種光子中波長最短的是n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的B.10種光子中有4種屬于萊曼系C.使n=5能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量D.從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于n=3能級躍遷到n=2能級釋放光子的能量10.按如圖的方式連接電路,當用某種紫光照射陰極K時,電路中的電流表有示數(shù)。則下列敘述正確的是()A.如果僅將紫光換成黃光,則電流表一定沒有示數(shù)B.如果僅將紫光換成紫外線,則電流表一定有示數(shù)C.僅將滑動變阻器的滑片向右滑動,則電流表的示數(shù)一定增大D.僅將滑動變阻器的滑片向左滑動,則電流表的示數(shù)可能不變二、非選擇題(本題共2小題,共40分)11.(20分)一靜止的氡核(Rn)發(fā)生衰變,放出一個速度為v0、質(zhì)量為m的粒子和一個質(zhì)量為m0的反沖核釙(Po),若氡核發(fā)生衰變時,釋放的能量全部轉化為粒子和釙核的動能。(1)寫出衰變方程;(2)求出反沖核的速度;(3)求出這一衰變過程中虧損的質(zhì)量。12.(20分)海水中含有豐富的氘,完全可充當未來的主要能源。兩個氘核的核反應產(chǎn)生一個He核和一個粒子,其中氘核的質(zhì)量為2.013 0 u,氦核的質(zhì)量為3.015 0 u,粒子的質(zhì)量為1.008 7 u。(1 u相當于931.5 MeV)(1)寫出核反應方程;(2)核反應中釋放的核能;(3)在兩個氘核以相等的動能0.35 MeV進行對心碰撞,并且核能全部轉化為動能的情況下,求反應中產(chǎn)生的粒子和氦核的動能。答案：1.A解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得,X的質(zhì)量數(shù)=4+14-17=1,X的電荷數(shù)=2+7-8=1,即X是質(zhì)子,故選項A正確。2.A解析 光電效應方程Ekm=h-W=h-h0,鈣的截止頻率大,因此鈣中逸出的光電子的最大初動能小,其動量p=,故動量小,由=可知波長較大,則頻率較小,選項A正確。3.D解析 射線是不帶電的光子流,在磁場中不偏轉,故選項B錯誤;粒子為氦核,帶正電,由左手定則知受到向上的洛倫茲力,向上偏轉,故選項A、C錯誤;粒子是帶負電的電子流,應向下偏轉,選項D正確。故選D。4.B解析 因為汞原子只發(fā)出三種頻率不同的單色光,可知原子發(fā)生的是從能級3到低能級的躍遷,所以單色光的照射使原子從基態(tài)躍遷到了n=3的能量狀態(tài),所以單色光的能量等于能級3與基態(tài)的能級差:-2.7 eV-(-10.4 eV)=7.7 eV,故選項B正確。5.B解析 本題考查核反應方程式的書寫,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可快速選出答案。根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可得N+HeH,選項A錯誤AlHen,選項B正確BeHe,選項C錯誤LiHeHe,選項D錯誤。6.BCD解析 原子的核式結構是盧瑟福通過粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)的,A錯;質(zhì)量數(shù)238=206+4×8守恒,電荷數(shù)92=82+2×8-6守恒,B正確;只有一個氫原子躍遷時最多可產(chǎn)生兩條譜線是從32和從21躍遷時產(chǎn)生的,C正確;衰變是原子核內(nèi)部的變化,由其本身決定,與外界環(huán)境無關,D正確。7.BC解析 因半衰期是對大量原子核的衰變作出的統(tǒng)計規(guī)律,對于少數(shù)原子核是沒有意義的,所以A項錯誤;因為衰變的本質(zhì)是核內(nèi)一個中子轉化成一個質(zhì)子和一個電子并將電子發(fā)射出來的過程,所以B項正確;由光子的能量式=h,知C項正確;并不是所有核反應都放出核能,有些核反應過程需要吸收能量,D項錯誤。8.BCD解析 粒子是高速運動的氦原子核,A項錯誤;由核反應過程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知n表示中子,B項正確;由玻爾理論可知,C項正確;由核聚變和核裂變規(guī)律可知,D項正確。9.AB解析 n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的光子的能量最大、頻率最大,所以波長最短,A正確;由題意知,從n=5、4、3、2激發(fā)態(tài)躍遷到n=1時發(fā)出的4種光子屬于萊曼系,所以B正確;由題圖知,n=5能級的電離能為0.54 eV,所以C錯誤;從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量大于n=3能級躍遷到n=2能級釋放光子的能量,所以D錯誤。10.BD解析 當換用黃光后,入射光的頻率減小,但入射光的頻率可能仍大于金屬的極限頻率,發(fā)生光電效應,電路中可能有光電流,A錯誤;當換用紫外線后,入射光的頻率增大,一定能產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象,則微安表一定有示數(shù),B正確;滑動變阻器的滑片向右滑動,則光電管兩極間的電壓增大,電路中的光電流可能已經(jīng)達到飽和值,保持不變,C錯誤;滑動變阻器的滑片向左滑動,則光電管兩極間的電壓減小,電路中的光電流可能仍為飽和值,保持不變,D正確。11.答案 (1RnPoHe(2)(3)m=解析 (1)由已知得RnPoHe(2)設反沖核的速度為v,由動量守恒可知mv0=m0v即v=。(3)由質(zhì)能方程可知E=mc2=m0v2mc2=m0解得m=12.答案 (1Hen(2)2.14 MeV(3)2.13 MeV0.71 MeV解析 (1)核反應方程為Hen。(2)核反應中的質(zhì)量虧損m=2mH-mHe-mn由E=mc2可知釋放的核能E=(2mH-mHe-mn)c2=2.14 MeV。(3)把兩個氘核作為一個系統(tǒng),碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒,由于碰撞前兩氘核的動能相等,其動量等大反向,因此反應前后系統(tǒng)的總動量為零,設碰撞后瞬間氦核、中子的速度分別為vHe、vn,動能分別為EkHe、Ekn,碰撞前氘核的動能EkH=0.35 MeV,則mHevHe+mnvn=0反應前后系統(tǒng)的總能量守恒,則mHemn=E+2EkH又有mHemn=31EkHe=mHe,Ekn=mn,解得EkHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV。