2021物理統(tǒng)考版二輪復(fù)習(xí)專題限時(shí)集訓(xùn)12 近代物理初步含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考物理統(tǒng)考版二輪復(fù)習(xí)專題限時(shí)集訓(xùn)12近代物理初步含解析專題限時(shí)集訓(xùn)（十二)（建議用時(shí)：40分鐘）1．（多選)(2020·全國(guó)卷Ⅰ·T19）下列核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有（）A．eq\o\al(2,1）H＋eq\o\al（2,1)H→eq\o\al(1，0)n＋X1B．eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al(3，1)H→eq\o\al(1，0）n＋X2C．eq\o\al（235，92)U＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al(144，56)Ba＋eq\o\al(89,36）Kr＋3X3D．eq\o\al(1,0）n＋eq\o\al(6，3）Li→eq\o\al(3,1)H＋X4BD［根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知選項(xiàng)A中的X1質(zhì)量數(shù)是3，電荷數(shù)是2，A項(xiàng)錯(cuò)誤;選項(xiàng)B中的X2質(zhì)量數(shù)是4,電荷數(shù)是2，代表α粒子，B項(xiàng)正確；選項(xiàng)C中的X3質(zhì)量數(shù)是1，電荷數(shù)是0，代表中子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中的X4質(zhì)量數(shù)是4,電荷數(shù)是2，代表α粒子，D項(xiàng)正確。]2。如圖所示為核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系。下列與原子核有關(guān)的說(shuō)法正確的是（）A．原子核的結(jié)合能越大，原子核就越穩(wěn)定B．由圖可知，原子核D與E聚變成原子核F時(shí)，要吸收熱量C．A裂變時(shí)產(chǎn)生的γ射線能使某金屬表面逸出光電子,則增大γ射線的照射強(qiáng)度能增大逸出光電子的最大初動(dòng)能D．核衰變時(shí)α粒子是由核內(nèi)2個(gè)質(zhì)子與2個(gè)中子結(jié)合在一起形成的D[原子核的比結(jié)合能越大，原子核就越穩(wěn)定,故A錯(cuò)誤;原子核D與E結(jié)合屬于輕核聚變，放出能量,故B錯(cuò)誤；γ射線的頻率越高,逸出的光電子的最大初動(dòng)能就越大，與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤;核衰變時(shí)α粒子是由核內(nèi)2個(gè)質(zhì)子與2個(gè)中子結(jié)合在一起形成的，故D正確。］3．圖中四幅圖涉及不同的物理知識(shí)，其中說(shuō)法正確的是()甲：α粒子散射實(shí)驗(yàn)示意圖乙:鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖丙：氫原子能級(jí)示意圖丁：湯姆孫氣體放電管示意圖A．圖甲：盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子B．圖乙：用中子轟擊鈾核使其發(fā)生聚變，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)釋放出巨大的核能C．圖丙:玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的D．圖丁:湯姆孫通過(guò)電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C[題圖甲：盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤.題圖乙:用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變，裂變反應(yīng)會(huì)釋放出巨大的核能,故B錯(cuò)誤。題圖丙:玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故C正確。題圖丁:湯姆孫通過(guò)電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子也有一定的結(jié)構(gòu)，天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)部還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故D錯(cuò)誤.］4．(2020·安徽示范高中聯(lián)考)He＋、Li2＋等離子具有與氫原子類似的原子結(jié)構(gòu)模型,又稱為“類氫離子"。He＋從能級(jí)N躍遷到能級(jí)M，釋放頻率為ν1的光子,從能級(jí)P躍遷到能級(jí)M,吸收頻率為ν2的光子，且ν1〉ν2，則它從能級(jí)N躍遷到能級(jí)P時(shí)（）A．吸收頻率為ν1＋ν2的光子B．釋放頻率為ν1＋ν2的光子C．吸收頻率為ν1－ν2的光子D．釋放頻率為ν1－ν2的光子B［He＋從能級(jí)N躍遷到能級(jí)M，釋放頻率為ν1的光子,說(shuō)明能級(jí)N的能量大于能級(jí)M的能量，且兩能級(jí)能量差為hν1，同理能級(jí)P的能量小于能級(jí)M的能量，且兩能級(jí)能量差為hν2，所以從能級(jí)N躍遷到能級(jí)P釋放光子,且光子的能量為h(ν1＋ν2)，故B正確。］5．(原創(chuàng)題）（多選）如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖,已知大量處于n＝2能級(jí)的氫原子，當(dāng)它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光子，用這些光照射逸出功為1。90eV的金屬銫，下面說(shuō)法正確的是（)A．n＝2能級(jí)氫原子受到照射后躍遷到n＝5能級(jí)B．能使金屬銫逸出光電子的光子頻率有4種C．金屬銫表面所逸出的光電子的初動(dòng)能最大值為12.75eVD．金屬銫表面所逸出的光電子的初動(dòng)能最大值為10.85eVBD［大量處于n＝2能級(jí)的氫原子，當(dāng)它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光子，根據(jù)大量氫原子躍遷，產(chǎn)生的光子種類N＝Ceq\o\al(2，n)可知，n＝2能級(jí)的氫原子受到照射后躍遷到n＝4能級(jí),A錯(cuò)誤；這群處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子共能輻射出6種不同頻率的光子，由圖可知,氫原子從n＝4能級(jí)到n＝3能級(jí)躍遷時(shí)放出的能量為0.66eV，小于金屬銫的逸出功,不能使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)逸出光電子,同理氫原子從n＝3能級(jí)到n＝2能級(jí)躍遷時(shí)放出的能量為1.89eV，小于金屬銫的逸出功，不能使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)逸出光電子，所以能使金屬銫逸出光電子的光子頻率有4種,B正確；氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)發(fā)出的光子頻率最高，光子能量為13。60eV－0.85eV＝12.75eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程得逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝hν－W0＝12.75eV－1.90eV＝10.85eV,C錯(cuò)誤，D正確。］6．（2020·山東高考·T2)氚核eq\o\al(3，1)H發(fā)生β衰變成為氦核eq\o\al(3,2）He。假設(shè)含氚材料中eq\o\al(3，1)H發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動(dòng)，在3.2×104s時(shí)間內(nèi)形成的平均電流為5。0×10－8A.已知電子電荷量為1.6×10－19C，在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生β衰變的氚核eq\o\al(3，1)H的個(gè)數(shù)為（)A．5.0×1014 B．1.0×1016C．2.0×1016 D．1。0×1018B［由q＝It,ne＝q，聯(lián)立解得n＝1。0×1016個(gè)，選項(xiàng)B正確.］7．(2020·山東煙臺(tái)第一次聯(lián)考)秦山核電站是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)管理的第一座30萬(wàn)千瓦壓水堆核電站。在一次核反應(yīng)中一個(gè)中子轟擊eq\o\al(235,92)U變成eq\o\al（136，54)Xe、eq\o\al（90,38)Sr和若干個(gè)中子，已知eq\o\al（235,92)U、eq\o\al（136，54)Xe、eq\o\al（90，38）Sr的比結(jié)合能分別為7。6MeV、8。4MeV、8。7MeV，則()A．該核反應(yīng)方程為eq\o\al（235,92）U＋eq\o\al（1,0）n→eq\o\al（136，54)Xe＋eq\o\al(90，38)Sr＋9eq\o\al（1，0)nB．要發(fā)生該核反應(yīng)需要吸收能量C．eq\o\al（90，38）Sr比eq\o\al（136，54）Xe更穩(wěn)定D．該核反應(yīng)中質(zhì)量增加C［該核反應(yīng)方程為eq\o\al（235,92)U＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al（136，54）Xe＋eq\o\al(90，38）Sr＋10eq\o\al(1，0）n，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用一個(gè)中子轟擊eq\o\al(235,92）U發(fā)生核反應(yīng),該核反應(yīng)會(huì)釋放出能量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；eq\o\al（90，38）Sr比eq\o\al（136，54)Xe的比結(jié)合能大，更穩(wěn)定,選項(xiàng)C正確；該核反應(yīng)中放出能量，有質(zhì)量虧損，質(zhì)量減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]8．（2020·河北六校第一次聯(lián)考）2018年我國(guó)的大科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”再創(chuàng)奇跡,加熱功率已超過(guò)10MW,這為人類開(kāi)發(fā)利用核聚變清潔能源提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。關(guān)于核能,下列說(shuō)法正確的是()A．“人造太陽(yáng)"和核電站都是利用核聚變?cè)磲尫藕四艿腂．在原子核反應(yīng)中,反應(yīng)后比結(jié)合能變大表示該核反應(yīng)過(guò)程吸收能量C．在氘核聚變反應(yīng)方程eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al（2,1）H→eq\o\al(3，2）He＋X中，X表示的是電子D．熱核反應(yīng)在宇宙中時(shí)時(shí)刻刻進(jìn)行著，太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆D［我國(guó)大科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”利用核聚變?cè)磲尫藕四?，核電站利用重核裂變?cè)磲尫藕四埽x項(xiàng)A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，在原子核反應(yīng)中,反應(yīng)后比結(jié)合能變大表示該核反應(yīng)過(guò)程放出能量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;氘核聚變反應(yīng)方程eq\o\al(2，1）H＋eq\o\al（2,1）H→eq\o\al(3,2）He＋X，由核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)為0，即X表示的是中子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在宇宙的恒星中，時(shí)時(shí)刻刻都在發(fā)生熱核反應(yīng),太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆，選項(xiàng)D正確.］9.（易錯(cuò)題)(多選）(2019·成都二診)如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的O點(diǎn)有一靜止的原子核eq\o\al（234，90）Th發(fā)生了某種衰變，衰變方程為eq\o\al(234，90）Th→eq\o\al（A,Z)Y＋eq\o\al(0,－1)e，反應(yīng)生成的粒子eq\o\al（0，－1)e的速度方向垂直于磁場(chǎng)方向。關(guān)于該衰變，下列說(shuō)法正確的是（）A．eq\o\al（234,90)Th發(fā)生的是α衰變B．eq\o\al(234,90）Th發(fā)生的是β衰變C．A＝234，Z＝91D．新核eq\o\al(A,Z)Y和粒子eq\o\al(0,－1）e在磁場(chǎng)中的軌跡外切于O點(diǎn)BC[衰變放出一個(gè)電子，所以為β衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得：A＝234，Z＝91，選項(xiàng)C正確；由于新核eq\o\al（A,Z）Y和粒子eq\o\al(0，－1）e電性相反，由左手定則可知，新核eq\o\al（A,Z）Y和粒子eq\o\al(0，－1)e在磁場(chǎng)中的軌跡內(nèi)切于O點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.][易錯(cuò)點(diǎn)評(píng)]本題易錯(cuò)之處：①不知道衰變過(guò)程中動(dòng)量守恒；②衰變產(chǎn)生的反沖核與電子是異種電荷，利用左手定則容易判錯(cuò)洛倫茲力的方向,進(jìn)而把反沖核與電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)形成內(nèi)均圓判成外切圓。10.(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)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.現(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＝eq\r（\f(2eU1，m)）B．陰極金屬的逸出功W0＝hν1－eU1C．陰極金屬的截止頻率νc＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2）D．普朗克常量h＝eq\f（eU1－U2，ν2－ν1)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－eq\f(1，2)mv2，則光電子的最大初速度v＝eq\r(\f（2eU1,m)),故A正確;根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得hν1＝eU1＋W0①，hν2＝eU2＋W0②,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＝eq\f（eU1－U2,ν1－ν2)，故B正確，D錯(cuò)誤；陰極金屬的截止頻率νc＝eq\f(W0,h）＝eq\f(hν1－eU1ν1－ν2,eU1－U2）,故C錯(cuò)誤.］11．(多選）(2020·江西南昌入學(xué)摸底測(cè)試)用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流的大小與入射光的強(qiáng)度、頻率等物理量的關(guān)系。圖中A、K兩極板間的電壓大小可調(diào)，電源的正、負(fù)極也可以對(duì)調(diào).分別用a、b、c三束單色光照射K，調(diào)節(jié)A、K間的電壓U，得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示。由圖可知（)甲乙A．單色光a和c的頻率相同，但a更強(qiáng)些B．單色光a和c的頻率相同，但c更強(qiáng)些C．單色光b的頻率大于a的頻率D．單色光b的頻率小于a的頻率AC［根據(jù)遏止電壓與光電子最大初動(dòng)能的關(guān)系有eUc＝eq\f（1,2）mv2，由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有eq\f（1，2)mv2＝hν－W0，又a、c圖線與橫軸交于同一點(diǎn)，可知單色光a和c的頻率相同,由于a的飽和光電流大于c的，說(shuō)明單色光a照射K產(chǎn)生的光電子數(shù)目大于單色光c照射K產(chǎn)生的光電子數(shù)目，所以單色光a更強(qiáng)些，選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤；根據(jù)遏止電壓與光電子最大初動(dòng)能的關(guān)系有eUc＝eq\f（1,2)mv2，又U2〉U1,可知單色光b照射K產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大于單色光a照射K產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能，由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有eq\f(1,2)mv2＝hν－W0,可知單色光b的頻率大于單色光a的頻率，選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.］12．海水中含有豐富的氘,完全可充當(dāng)未來(lái)的主要能源。兩個(gè)氘核的核反應(yīng)為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al（2，1）H→eq\o\al(3,2）He＋eq\o\al(1,0）n,其中氘核的質(zhì)量為2.0136u,氦核的質(zhì)量為3。0150u，中子的質(zhì)量為1.0087u。(1u相當(dāng)于931.5MeV的能量）求:（1)核反應(yīng)中釋放的核能。（2）在兩個(gè)氘核以相等的動(dòng)能0.35MeV進(jìn)行對(duì)心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，求反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和氦核的動(dòng)能。［解析］(1)由質(zhì)能方程得ΔE＝Δm×931.5MeV＝(2×2.0136－3。0150－1.0087）×931.5MeV≈3.26MeV。（2）設(shè)氦核和中子的動(dòng)量大小分別為pHe、pn，動(dòng)能分別為EkHe、Ekn。由動(dòng)量守恒定律有0＝pHe－pn則其動(dòng)能EkHe＝eq\f(1，2）mHeveq\o\al(2,He）＝eq\f(p\o\al(2,He)，2mHe)Ekn＝eq\f(1,2)mnveq\o\al（2,n）＝eq\f(p\o\al（2，n)，2mn）由能量守恒得2Ek＋ΔE＝EkHe＋Ekn聯(lián)立以上幾式解得EkHe≈0。99MeV，Ekn≈2。97MeV.[答案]（1）3.26MeV(2)2.97MeV0。99MeV13．（2018·全國(guó)卷Ⅱ·T17)用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1。28×10－19J。已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·sA．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015HzB［根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝heq\f（c,λ)－h(huán)ν0，代入數(shù)據(jù)解得ν0≈8×1014Hz，B正確。］14．(多選)（2020·全國(guó)卷Ⅲ·T19）1934年,約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X，反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al(27，13）Al→X＋eq\o\al(1，0）n.X會(huì)衰變成原子核Y，衰變方程為X→Y＋eq\o\al（0，1)e。則(）A．X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B．X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C．X的電荷數(shù)比eq\o\al（27，13）Al的電荷數(shù)多2D．X的質(zhì)量數(shù)與eq\o\al(27,13）Al的質(zhì)量數(shù)相等AC［根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,可知eq\o\al(4，2)He＋eq\o\al(27，13）Al→X＋eq\o\al(1，0)n方程中X的質(zhì)量數(shù)為30,電荷數(shù)為15,再根據(jù)X→Y＋eq\o\al（0,1)e方程可知Y的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為14，故X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等，X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多1，X的電荷數(shù)比eq\o\al(27，13)Al的電荷數(shù)多2，X的質(zhì)量數(shù)比eq\o\al（27，13）Al的質(zhì)量數(shù)多3，選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤.]15．(多選)（2019·浙江高考·T15)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的原子核X發(fā)生α衰變后變成新原子核Y。已知核X的質(zhì)量數(shù)為A，電荷數(shù)為Z，核X、核Y和α粒子的質(zhì)量分別為mX、mY和mα，α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)