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1、2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題五 近代物理初步 專題跟蹤訓(xùn)練13 近代物理初步 一、選擇題 1．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如右圖所示．則可判斷出(　　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能 [解析]　由于是同一光電管，因而不論對(duì)哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，對(duì)于甲、乙兩種光，反向截止電壓相同，因而頻率相同，A錯(cuò)誤；丙光對(duì)應(yīng)的反向截止電壓較大，因而丙光的頻率較高

2、，波長(zhǎng)較短，對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能較大，故C、D均錯(cuò)，B正確． [答案]　B 2．(2018·鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè))關(guān)于近代物理學(xué)，下列說法正確的是(　　) A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光具有波動(dòng)性 B．一群氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)，最多能輻射出6種不同頻率的光子 C．盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子核由質(zhì)子和中子組成 D．氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)過7.6天后一定剩下1個(gè)氡原子核 [解析]　光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光具有粒子性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論，一群氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多能夠輻射6種不同頻率的光子，選項(xiàng)B正確；盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子具有

3、核式結(jié)構(gòu)，沒有證實(shí)原子核由質(zhì)子和中子組成，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；半衰期是對(duì)大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量原子核不適用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [答案]　B 3．(2018·廣州普通高中測(cè)試)已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s,1 eV＝1.6×10－19 J．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，金屬鈀的逸出功為1.9 eV，要使鈀表面發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為1.0 eV，入射光的頻率約為(　　) A．2.2×1014 Hz B．4.6×1014 Hz C．4.6×1015 Hz D．7.0×1014 Hz [解析]　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，Ek＝hν－W，解得入射光的頻率約為ν＝7.0×1014

4、 Hz，選項(xiàng)D正確． [答案]　D 4. (多選)右圖為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，則氫原子(　　) A．處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的 B．一群氫原子從n＝5能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)最多能發(fā)出10種頻率的光 C．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng) D．處于基態(tài)的氫原子和具有13.6 eV能量的電子發(fā)生碰撞時(shí)恰好電離 [解析]　處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；從n＝5能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多能發(fā)出10種頻率的光子，故B正確；光子能量E＝hν＝，由能級(jí)示意圖知E4→3

5、λ3→2，故C項(xiàng)正確；處于基態(tài)的氫原子若恰好電離需要吸收13.6 eV能量，因電子與氫原子碰撞時(shí)一般氫原子不會(huì)吸收電子的全部能量，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． [答案]　BC 5．(2018·太原一模)(多選)下列說法正確的是(　　) A．鈾238發(fā)生α衰變生成釷234，α粒子與釷234的質(zhì)量之和等于鈾238的質(zhì)量 B．鈾238發(fā)生α衰變生成釷234，α粒子與釷234的結(jié)合能之和一定大于鈾238的結(jié)合能 C．β衰變中釋放的β射線是原子核外電子掙脫原子核的束縛形成的高速電子流 D．核反應(yīng)方程N(yùn)＋He→O＋X中，X是質(zhì)子且反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒 [解析]　鈾238發(fā)生α衰變成釷234時(shí)有質(zhì)量虧損，所

6、以α粒子與釷234的質(zhì)量之和小于鈾238的質(zhì)量，A錯(cuò)誤．一重原子核衰變時(shí)釋放能量，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能，B正確．β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)釋放一個(gè)電子，C錯(cuò)誤．由質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可以判斷X是質(zhì)子，且在微觀領(lǐng)域，動(dòng)量守恒定律依然適用，D正確． [答案]　BD 6．(2018·蘭州高三診斷)下列核反應(yīng)方程中，屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變的是(　　) A．C→N＋e B．U＋n→I＋Y＋2n C．H＋H→He＋n D．He＋Al→P＋n [解析]　A項(xiàng)屬于β衰變，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)屬于重核的裂變，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)屬于輕核的聚變，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)屬于人工轉(zhuǎn)變

7、，D正確． [答案]　D 7．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為U→Th＋He.下列說法正確的是(　　) A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能 B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小 C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間 D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量 [解析]　本題考查天然放射現(xiàn)象、半衰期、動(dòng)量守恒．靜止的原子核在衰變前后動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律得0＝m1v1＋m2v2，可知m1v1＝－m2v2，故衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小，選項(xiàng)B正確；而動(dòng)能Ek＝，由于釷核的質(zhì)量(m1)大于α粒子的質(zhì)量

8、(m2)，故其動(dòng)能不等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；鈾核的半衰期是大量的鈾核半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間，而不是放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子核衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒，衰變時(shí)放出核能，質(zhì)量虧損，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [答案]　B 8. (2018·天津卷)國(guó)家大科學(xué)工程——中國(guó)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(tái)．下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　　) A．N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生O并放出一個(gè)粒子 B．Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生P并放出一個(gè)粒子 C．B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生Be并放出一個(gè)粒子 D．Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生H

9、e并放出一個(gè)粒子 [解析]　根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可知，N＋He→O＋H，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Al＋He→P＋n，B項(xiàng)正確；B＋H→Be＋He，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Li＋H→He＋He，D項(xiàng)錯(cuò)誤． [答案]　B 9．(多選)如圖所示是玻爾模型的氫原子能級(jí)圖，現(xiàn)有一群處于能級(jí)n＝4上的氫原子，則(　　) A．氫原子由n＝4躍遷到n＝1的過程中，可以輻射出6種不同頻率的光子 B．氫原子由n＝4躍遷至n＝1時(shí)，輻射出的光子波長(zhǎng)最大 C．氫原子在n＝4時(shí)的動(dòng)能大于氫原子在n＝1時(shí)的動(dòng)能 D．氫原子躍遷時(shí)輻射出的光子最大能量為12.75 eV [解析]　從n＝4躍遷到n＝1時(shí)，可輻射出的

10、不同頻率的光子數(shù)C＝6種，A正確．從n＝4躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光子頻率最大，波長(zhǎng)最小，B錯(cuò)誤．原子的能量En＝Ekn＋Epn，軌道越低，原子能量越小，原子勢(shì)能也小，但電子的動(dòng)能越大，C錯(cuò)誤．從n＝4躍遷到n＝1能級(jí)的能級(jí)差最大，輻射的光子能量最大，為12.75 eV，D正確． [答案]　AD 10．一個(gè)靜止的鈾核，放在勻強(qiáng)磁場(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

11、是釷核的徑跡，4是α粒子的徑跡 [解析]　由動(dòng)量守恒可知，靜止的鈾核發(fā)生α衰變后，生成的均帶正電的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)軌跡應(yīng)為“外切”圓，又R＝＝，在p和B相等的情況下，R∝，因q釷>qα，則R釷

12、這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變化為多少？ (2)若入射氮核以v0＝3×107 m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核．反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，且速度大小之比為1∶50.求氧核的速度大?。? [解析]　(1)由Δm＝mN＋mHe－mO－mp得 Δm＝－0.00129 u 所以這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)． 吸收能量ΔE＝|Δm|c2＝0.00129 u·c2＝1.2 MeV (2)由動(dòng)量守恒定律可得mHev0＝mOvO＋mpvp 又vO∶vp＝1∶50 解得vO＝1.8×106 m/s [答案]　(1)吸收能量　1.2 MeV　(2)1.8×106

13、 m/s 12．處于靜止?fàn)顟B(tài)的X原子核，經(jīng)歷一次α衰變后變成質(zhì)量為M的Y原子核．放出的α粒子垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，測(cè)得其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r.已知α粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計(jì)衰變過程放出光子的能量，求此衰變過程虧損的質(zhì)量． [解析]　設(shè)α粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，其向心力由洛倫茲力提供，則qvB＝m，v＝， 所以，α粒子的動(dòng)能 Eα＝mv2＝m2＝. 設(shè)α粒子衰變時(shí)速度方向?yàn)檎较?，X核衰變后生成的新核Y的速度大小為u，則依據(jù)衰變過程動(dòng)量守恒得 mv－Mu＝0，u＝＝. 所以Y核的動(dòng)能 EY＝Mu2＝M·＝. 衰變過程釋放的總能量ΔE＝Eα＋EY 這些能量是由衰變過程中釋放的核能轉(zhuǎn)化而來，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程 ΔE＝Δmc2，得虧損的質(zhì)量 Δm＝＝ [答案]