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單元高考模擬特訓(十二) 一、選擇題(1～8題只有一項符合題目要求，9～12題有多項符合題目要求，每小題6分，共72分) 1．在光電效應實驗中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動能取決于入射光的(　　) A．頻率　　　B．強度 C．照射時間 D．光子數(shù)目 解析：由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0可知，Ek只與頻率ν有關，故選項B、C、D錯，選項A正確． 答案：A 2．如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等，對于它們，下面的物理量相等的是(　　) A．速度 B．動能 C．動量 D．總能量 解析：根據(jù)德布羅意波長公式λ＝，選C. 答案：C 3．[2019山東德州一模]在物理學發(fā)展的過程中，許多物理學家的科學發(fā)現(xiàn)推動了人類歷史的進步．對以下幾位物理學家的科學貢獻的表述中，與事實相符的是(　　) A．玻爾根據(jù)α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型 B．密立根最早通過實驗，比較準確地測定了電子的電荷量 C．法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律，總結出電磁感應定律 D．愛因斯坦認為發(fā)生光電效應時，若入射光頻率一定，則光的強度越大，逸出光子的最大初動能越大 解析：盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型，選項A錯誤；密立根最早通過實驗，比較準確地測定了電子的電荷量，選項B正確；法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件，但是紐曼和韋伯先后總結了電磁感應定律，選項C錯誤；愛因斯坦認為發(fā)生光電效應時，入射光頻率越大，逸出光電子的最大初動能越大，選項D錯誤． 答案：B 4. [2019安徽蚌埠模擬]如圖所示為氫原子的能級圖．能量為12.75 eV的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，氫原子發(fā)射出不同頻率的光波，其中最多包含不同頻率的光波數(shù)量為(　　) A．3種 B．4種 C．5種 D．6種 解析：能量為12.75 eV的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，－13.6 eV＋12.75 eV＝－0.85 eV，即氫原子躍遷到n＝4的能級，向下躍遷能輻射出N＝C＝＝6種不同頻率的光波，故D正確． 答案：D 5．[2019安徽十校摸底]H＋H→He是太陽內部的核反應之一，該核反應過程釋放的能量為ΔE.已知光在真空中傳播的速度為c，則下列說法正確的是(　　) A．該核反應過程是α衰變 B．ΔE是He的結合能 C．該核反應中平均每個核子虧損的質量為 D．由于有質量虧損，因此該反應過程的質量數(shù)不守恒 解析：此核反應是輕核的聚變，A錯誤；兩個質子和一個中子結合成He釋放的能量才是He的結合能，B錯誤；核反應虧損的質量Δm＝，因此平均每個核子虧損的質量為，C正確；核反應過程的質量數(shù)總是守恒的，D錯誤． 答案：C 6．[2019江西鷹潭一中等重點中學盟校聯(lián)考]一群處于量子數(shù)為n＝3的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到量子數(shù)n＝2的激發(fā)態(tài)時，向外輻射頻率為ν0的光子，該光子恰好能使某種金屬發(fā)生光電效應．下列說法正確的是(　　) A．這群氫原子可以向外輻射2種不同頻率的光子 B．當照射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大，則此金屬的逸出功增大 C．當照射光的頻率ν大于ν0時，若光強增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍 D．當用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0 解析：一群處于量子數(shù)為n＝3的激發(fā)態(tài)的氫原子向外輻射的光子頻率種數(shù)為C＝3，故A錯誤；金屬外層電子克服原子核的束縛，從材料表面逸出所需的最小能量，稱為金屬的逸出功．由金屬本身決定，與入射光的頻率無關，故B錯誤；光電子的最大初動能Ekm＝hν－W，與光強無關，故C錯誤；頻率為ν0的光子，恰好能使某種金屬發(fā)生光電效應，則hν0＝W，用頻率為2ν0的單色光照射該金屬，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ekm＝2hν0－W＝hν0，故D正確． 答案：D 7．[2019廣東佛山模擬]下列四幅圖的有關說法中正確的是(　　) A．圖甲中的α粒子散射實驗說明了原子核是由質子與中子組成 B．圖乙中若改用綠光照射，驗電器金屬箔一定不會張開 C．圖丙一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，最多能輻射6種不同頻率的光子 D．圖丁原子核C、B結合成A時會有質量虧損，要釋放能量 解析：α粒子散射實驗說明了原子具有核式結構，故A項錯誤．紫外線照射金屬板時能產(chǎn)生光電效應，換用綠光照射金屬板可能會產(chǎn)生光電效應，驗電器金屬箔可能會張開，故B項錯誤．一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，最多能輻射不同頻率的光子種數(shù)為C＝6，故C項正確．原子核C、B結合成A時，核子平均質量增大，質量增大，要吸收能量，故D項錯誤． 答案：C 8．[2019深圳模擬]如圖所示為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同顏色的光．關于這些光下列說法正確的是(　　) A．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子波長最長 B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子頻率最小 C．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應 解析：根據(jù)Em－En＝h，由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光，能量最小，波長最長，故A錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光子能量最小，頻率最小，故B錯誤；大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，可能發(fā)出光子頻率的種數(shù)n＝C＝6.故C錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV>6.34 eV，而使金屬發(fā)生光電效應的條件是光子的能量大于電子的逸出功，故可以發(fā)生光電效應．故D正確． 答案：D 9．(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(　　) A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波長也相等 解析：光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A正確；衍射是波特有的性質，故中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明運動的中子具有波動性，B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋，普朗克借助于能量子假說，完美地解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，C錯誤；根據(jù)德布羅意波長公式λ＝可知，若一個電子和一個質子的德布羅意波長相等，則動量p也相等，但是質子質量比電子質量大，動能Ek＝，可知兩者動能不相等，D錯誤． 答案：AB 10．[2019山東師大附中模擬](多選)核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎上將加大核電站建設．核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細胞基因，提高患癌癥的風險．已知钚的一種同位素Pu的半衰期為24 100年，其衰變方程為Pu→X＋He＋γ，下列有關說法正確的是(　　) A．一個X原子核中含有92個質子 B．100個Pu經(jīng)過24 100年后一定還剩余50個 C．由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質量增加 D．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力 解析：由電荷數(shù)守恒知，X原子核中含有質子數(shù)為94－2＝92，A正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少量原子核無意義，B錯誤；由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質量減少，C錯誤；衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力，D正確． 答案：AD 11．[2019浙江杭州市模擬](多選)小宇同學參加學?？萍技文耆A，設計了一個光電煙霧探測器，如圖，S為光源，可以發(fā)出一束光束，當有煙霧進入探測器時，來自S的光會被煙霧散射進入光電管C，當光射到光電管中的鈉表面時(鈉的極限頻率為6.001014 Hz)會產(chǎn)生光電子，當光電流大于10－8 A時，便會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警．下列說法正確的是(　　) A．要使該探測器正常工作，光源S發(fā)出的光的波長不能小于0.5 μm B．金屬鈉的最小逸出功為4 eV C．光源S發(fā)出的光波能使光電管發(fā)生光電效應，那么光源越強，光電煙霧探測器靈敏度越高 D．若射向光電管C的光子有5%會產(chǎn)生光電子，當報警器報警時，每秒射向C的鈉表面的光子最少數(shù)目N＝1.251012個 解析：光源S發(fā)出的光波最大波長λmax＝＝ m＝510－7 m＝0.5 μm，即要使該探測器正常工作，光源S發(fā)出的光的波長不能大于0.5 μm，故A錯誤；由于鈉的極限頻率為6.001014 Hz，根據(jù)W0＝hνc＝ eV＝2.5 eV，故B錯誤；光源S發(fā)出的光能使光電管發(fā)生光電效應，那么光源越強，被煙霧散射進入光電管C的光越多，越容易探測到煙霧，即光電煙霧探測器靈敏度越高，故C正確；光電流等于10－8 A時，每秒產(chǎn)生的光電子的個數(shù)n＝＝個＝6.251010個，每秒射向C的鈉表面的光子最少數(shù)目N＝＝個＝1.251012個，故D正確． 答案：CD 12．(多選)如圖甲所示，在光電效應實驗中，某同學用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結果都能發(fā)生光電效應．圖乙為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關系圖象．對于這兩個光電管，下列判斷正確的是(　　) A．因為材料不同，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同 B．光電子的最大初動能不同 C．因為光強不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同 D．兩個光電管的Uc－ν圖線的斜率可能不同 解析：根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek得出，相同頻率，不同逸出功，則遏止電壓也不同，A正確；根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動能也不同，B正確；雖然光的頻率相同，但光強不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流可能相同，C正確；因為Uc＝－知圖線的斜率為，即只與h和e有關，為常數(shù)，一定相同，D錯誤． 答案：ABC 二、非選擇題(28分) 13．(16分)如圖所示，靜止在勻強磁場中的Li核俘獲一個速度為v0＝7.7104 m/s的中子而發(fā)生核反應Li＋n→H＋He.若已知He的速度v2＝2.0104 m/s，其方向與反應前中子速度方向相同，求： (1)H的速度是多大； (2)在圖中畫出兩粒子的運動軌跡并求出軌道半徑之比； (3)當粒子He旋轉3周時，粒子H旋轉幾圈． 解析：(1)中子撞擊鋰核生成氚核和氦核過程中動量守恒，有 m0v0＝m1v1＋m2v2 式中m0、m1、m2分別為中子、氚核、氦核的質量，v1為氚核速度， 代入數(shù)據(jù)得v1＝1.0103 m/s，方向與v0相反(即與v2相反)． (2)氚核、氦核在磁場中做勻速圓周運動的半徑之比為 r1：r2＝：＝：＝3:40 運動軌跡如圖所示． (3)氚核、氦核做圓周運動的周期之比為 T1：T2＝：＝：＝3：2 所以它們旋轉圈數(shù)之比為n1：n2＝T2：T1＝2：3 當α粒子旋轉3周時，氚核旋轉2周． 答案：(1)1.0103 m/s　(2)3：40　(3)2 14．(12分)用中子轟擊鋰核(Li)發(fā)生核反應，生成氚核(H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．(1 u相當于931.5 MeV) (1)寫出核反應方程； (2)求出質量虧損； (3)若中子和鋰核是以等值反向的動量相碰，則生成的氚核和α粒子的動能之比是多少？ 解析：(1)Li＋n―→H＋He. (2)根據(jù)質能方程ΔE＝Δm931.5 MeV得 Δm＝ u＝0.005 2 u. (3)中子與鋰核以等值反向的動量相碰，則初動量p＝0，根據(jù)動量守恒，則碰后氚核與α粒子的合動量也為0，設氚核質量為m1，速度為v1，α粒子質量為m2，速度為v2 得0＝m1v1＋m2v2① 又有Ek＝② 由①②得Ek1：Ek2＝： 得＝＝. 答案：(1)見解析　(2)0.005 2 u　(3)