高考物理二輪復(fù)習(xí)精講精練專題14 近代物理初步（精練）（解析版）

專題14近代物理初步（精練）單項選擇題1．某同學(xué)用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，開始時，滑動變阻器滑片c移在最右端b點．用光子能量為SKIPIF1<0的光照射到光電管上，此時電流表G有讀數(shù)．向左移動變阻器的觸點c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于SKIPIF1<0時，電流表讀數(shù)為0，則以下說法正確的是（）A．光電子最大初動能為SKIPIF1<0B．光電管陰極的逸出功為SKIPIF1<0C．當(dāng)電流表示數(shù)為零時，斷開電鍵，電流表示數(shù)不再為零D．將電源的正負極調(diào)換，變阻器滑片從b移到a，電流表的示數(shù)一直增大【答案】C【詳解】AB．根據(jù)題意有遏止電壓SKIPIF1<0則光電子的最大初動能SKIPIF1<0根據(jù)愛因斯坦光電方程SKIPIF1<0故AB錯誤；C．當(dāng)電流表示數(shù)為零時，斷開電鍵，這時沒有反向遏止電壓，電流表示數(shù)不為零，故C項正確；D．將電源的正負極調(diào)換，變阻器滑片從b移到a，當(dāng)光電流達到飽和電流后，電流表的示數(shù)就不再變，故D項錯誤。故選C。2．利用如圖甲所示電路研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，光電子的最大初動能隨入射光頻率變化的關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．為測量電子的最大初動能，電源左側(cè)應(yīng)是正極B．若增大入射光的強度或增大電源電壓，則光電子的最大初動能增大C．當(dāng)入射光的頻率為SKIPIF1<0時，逸出光電子的最大初動能為SKIPIF1<0D．當(dāng)入射光的頻率為SKIPIF1<0時，逸出光電子的最大初動能為SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．當(dāng)電子到達極板A，速度恰好為零，從K極逸出的電子動能最大，根據(jù)動能定理有SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0故為測量電子的最大初動能，電源左側(cè)應(yīng)是負極，故A錯誤；B．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程SKIPIF1<0可知最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，故B錯誤；C．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程當(dāng)SKIPIF1<0時SKIPIF1<0當(dāng)SKIPIF1<0時SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0當(dāng)SKIPIF1<0時SKIPIF1<0說明SKIPIF1<0小于極限頻率，電子不能逸出，故C錯誤；D．當(dāng)SKIPIF1<0時SKIPIF1<0故D正確。故選D。3．某探究小組的同學(xué)在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時，用a、b、c三束光照射到圖甲電路陰極K上，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知a、b兩條圖線與橫軸的交點重合，下列說法正確的是（）A．c光的頻率最小B．a(chǎn)光的頻率和b光的頻率相等C．若三種光均能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則用c光照射時逸出光電子的最大初動能最小D．照射同一種金屬時，若c光能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光也一定能發(fā)生光電效應(yīng)【答案】B【詳解】ABC．由圖像可知，光電流為零時，遏止電壓的大小關(guān)系為SKIPIF1<0根據(jù)SKIPIF1<0可知，三種光的頻率大小關(guān)系為SKIPIF1<0用c光照射時逸出光電子的最大初動能最大，故AC錯誤，B正確；D．c光頻率大于a光頻率，c光能發(fā)生光電效應(yīng)時，a光不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤。故選B。4．如圖所示為某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時，通過實驗數(shù)據(jù)描繪的光電流與光電管兩端電壓關(guān)系圖像，已知圖線甲、乙所對應(yīng)的光的頻率分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，逸出的光電子的最大速度之比為2:1，下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0B．甲光與乙光的波長之比為1:2C．SKIPIF1<0D．用甲光實驗，達到飽和光電流時，單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)較多【答案】C【詳解】C．根據(jù)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，C正確；A．根據(jù)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0由于金屬材料的逸出功W0不可能為0，則比值不可能等于4:1，A錯誤；B．根據(jù)SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0由于逸出功的值不確定，因此不能夠確定波長的比值關(guān)系，B錯誤；D．根據(jù)圖像可知，乙的飽和光電流大于甲的飽和光電流，則用乙光實驗，達到飽和光電流時，單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)較多，D錯誤。故選C。5．1899年，蘇聯(lián)物理學(xué)家列別捷夫首先從實驗上證實了“光射到物體表面上時會產(chǎn)生壓力”，我們將光對物體單位面積的壓力叫壓強或光壓。己知頻率為v的光子的動量為SKIPIF1<0，式中h為普朗克常量（SKIPIF1<0），c為光速（SKIPIF1<0），某激光器發(fā)出的激光功率為SKIPIF1<0，該光束垂直射到某平整元件上，其光束截面積為SKIPIF1<0，該激光的波長SKIPIF1<0下列說法正確的有（）A．該激光器單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)可表示為SKIPIF1<0B．該激光定能使金屬鎢（截止頻率為SKIPIF1<0）發(fā)生光電效應(yīng)C．該激光能使處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子（SKIPIF1<0）電離D．該光束可能產(chǎn)生的最大光壓約為SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．時間t內(nèi)射到平整元件上的光能為SKIPIF1<0每個光子的能量為SKIPIF1<0則該激光器單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)SKIPIF1<0故A錯誤；B．入射光的頻率為SKIPIF1<0入射光的頻率小于金屬鎢的截止頻率，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故B錯誤；C．入射光子的能量SKIPIF1<0光子能量小于處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子的電離能，不能使其電離，故C錯誤；D．對單位時間SKIPIF1<0內(nèi)發(fā)出的光子，根據(jù)動量定理SKIPIF1<0又SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；SKIPIF1<0可SKIPIF1<0故D正確。故選D。6．如圖所示為氫原子的能級示意圖，則下列說法正確的是（）A．氫原子由SKIPIF1<0能級躍遷到SKIPIF1<0能級時，氫原子的電勢能減小B．如果SKIPIF1<0能級的氫原子吸收某電子的能量躍遷到SKIPIF1<0能級，則該電子的能量一定等于SKIPIF1<0C．大量處于基態(tài)的氫原子吸收某頻率的光子躍遷到SKIPIF1<0能級時，可向外輻射兩種不同頻率的光子D．用氫原子從SKIPIF1<0能級躍遷到SKIPIF1<0能級輻射出的光照射逸出功為SKIPIF1<0的金屬時，逸出的光電子的最大初動能為SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．氫原子由SKIPIF1<0能級躍遷到SKIPIF1<0能級時需吸收能量，原子的總能量增大，又核外電子軌道半徑變大，根據(jù)SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0則電子的動能減小，所以電勢能變大，故A錯誤；B．如果由SKIPIF1<0能級的氫原子吸收電子躍遷到SKIPIF1<0能級，吸收的能量一定等于12.09eV，因此電子的能量大于或等于12.09eV即可，故B項錯誤；C．大量處于基態(tài)的氫原子吸收某頻率的光子躍遷到SKIPIF1<0能級時，由SKIPIF1<0可知向外輻射三種不同頻率的光子，故C項錯誤；D．氫原子從SKIPIF1<0能級躍遷到SKIPIF1<0能級輻射出的光子的能量為SKIPIF1<0如果用該光照射逸出功為SKIPIF1<0的金屬時，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程SKIPIF1<0得逸出的光電子的最大初動能為SKIPIF1<0，故D項正確。故選D。7．光譜分析儀能夠靈敏、迅速地根據(jù)物質(zhì)的光譜來鑒別物質(zhì)，及確定它的化學(xué)組成和相對含量。如圖所示為氫原子的能級示意圖，則關(guān)于氫原子在能級躍遷過程中輻射或吸收光子的特征，下列說法中正確的是（）A．大量處于SKIPIF1<0能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能輻射出3種不同頻率的光子B．大量處于SKIPIF1<0能級的氫原子吸收能量為SKIPIF1<0的光子可以躍遷到SKIPIF1<0能級C．處于基態(tài)的氫原子吸收能量為SKIPIF1<0的光子可以發(fā)生電離D．氫原子發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜【答案】C【詳解】A．大量處于SKIPIF1<0能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能輻射出SKIPIF1<0可以輻射出6種不同頻率的光子，A錯誤；B．氫原子從SKIPIF1<0能級躍遷到SKIPIF1<0能級SKIPIF1<0所以該光子不能被吸收，B錯誤；C．處于基態(tài)的氫原子吸收能量為SKIPIF1<0的光子可以發(fā)生電離，剩余的能量變?yōu)楣怆娮拥某鮿幽?，C正確；D．氫原子的軌道是不連續(xù)的，發(fā)射的光子的能量值是不連續(xù)的，只能是一些特殊頻率的譜線，D錯誤；故選C。8．2021年5月28日凌晨，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院有“東方超環(huán)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀錄，成功實現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度SKIPIF1<0秒等離子體運行，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步。若一個氘核和一個氚核結(jié)合成一個SKIPIF1<0，同時放出一個X粒子以及向外輻射一個γ光子，已知氘核、氚核、α粒子、X粒子的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，普朗克常量為h，真空中的光速為c，則（）A．X粒子為電子 B．γ光子是核外電子受激發(fā)而發(fā)出的C．SKIPIF1<0 D．γ光子的動量為SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．該核反應(yīng)方程為SKIPIF1<0顯然X粒子為n，故A項錯誤；B．γ光子是由原子發(fā)生核聚變，由原子核受到激發(fā)產(chǎn)生的。故B項錯誤；C．由于該核反應(yīng)釋放能量，則該核反應(yīng)存在質(zhì)量虧損，則SKIPIF1<0故C項錯誤；D．根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，輻射出的γ光子的能量為SKIPIF1<0又因為SKIPIF1<0則SKIPIF1<0SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<0故D項正確。故選D。9．傳統(tǒng)的航母動力來源是燃油蒸汽輪機，燃油限制了航母的載重量、續(xù)航里程和戰(zhàn)斗力。2021年，我國研發(fā)的全球首個小型核反應(yīng)堆“玲瓏一號”問世，為我國建造核動力航母奠定了基礎(chǔ)，“玲瓏一號”的核燃料為濃縮鈾，體積小，功率大，SKIPIF1<0的一種核反應(yīng)方程為SKIPIF1<0，生成的SKIPIF1<0還會發(fā)生SKIPIF1<0衰變。下列說法正確的是（）A．鈾發(fā)生的這種核反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)，需要很高的溫度B．鈾發(fā)生的這種核反應(yīng)產(chǎn)生慢中子，對中子加速后可發(fā)生鏈式反應(yīng)C．SKIPIF1<0發(fā)生SKIPIF1<0衰變時產(chǎn)生的SKIPIF1<0射線是鋇原子核外的電子躍遷形成的D．SKIPIF1<0發(fā)生SKIPIF1<0衰變的速度不能通過調(diào)節(jié)壓強和溫度來控制【答案】D【詳解】A．鈾發(fā)生的這種核反應(yīng)屬于核裂變反應(yīng)，不屬于核聚變反應(yīng)，不需要很高的溫度，A錯誤；B．鈾發(fā)生的這種核反應(yīng)產(chǎn)生快中子，用慢化劑對其減速后可發(fā)生鏈式反應(yīng)，B錯誤；C．SKIPIF1<0發(fā)生SKIPIF1<0衰變時產(chǎn)生的SKIPIF1<0射線是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的，C錯誤；D．SKIPIF1<0衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，與外界因素?zé)o關(guān)，D正確。故選D。10．1986年4月26日，烏克蘭切爾諾貝利核電廠的第44號反應(yīng)堆發(fā)生了爆炸。前蘇聯(lián)政府為了阻止核電站爆炸產(chǎn)生放射性核污染，建造起來的一個巨大的鋼筋混凝土建筑將核電站的第4號反應(yīng)堆徹底封住。由于從遠處看這一建筑像一座巨大的墳?zāi)?，被稱為“切爾諾貝利核石棺”。這座“石棺”到2022年就會達到壽命極限，目前烏克蘭已經(jīng)完成核電站新防護罩建造工作，據(jù)烏克蘭政府表示，“新棺”的用期計劃達到100年。核事故中輻射防護的主要對象是碘-131，放射性碘進入人體后對甲狀腺造成損害，短期引起甲狀腺功能減退，長期可引起癌變。碘的半衰期為8天，其衰變方程為SKIPIF1<0，以下說法正確的是（

）A．通過加壓或者是降溫的方法，可以改變放射性物質(zhì)的半衰期B．8個SKIPIF1<0經(jīng)過8天后還剩下4個C．衰變發(fā)出的射線是波長很短的光子，電離能力很強D．衰變過程中質(zhì)量數(shù)不變【答案】D【詳解】A．放射性元素的半衰期是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，不管是以單質(zhì)的形式存在，還是與其他元素形成化合物，或者對它施加壓力、提高溫度，半衰期都不發(fā)生變化，故A錯誤；B．碘131的半衰期是8天，但是半衰期指的是大量原子，幾個原子沒有統(tǒng)計學(xué)意義，其衰變時間不確定，故B錯誤；C．γ射線的電離本領(lǐng)很弱，故C錯誤；D．衰變過程質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，故D正確。故選D。二、多項選擇題11．氫原子從高能級向低能級躍遷時，會產(chǎn)生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所示。氫原子從能級6躍遷到能級2產(chǎn)生可見光I，從能級3躍遷到能級2產(chǎn)生可見光Ⅱ。用同一雙縫干涉裝置研究兩種光的干涉現(xiàn)象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖4所示的實驗裝置，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。下列說法正確的是（）A．圖1中的SKIPIF1<0對應(yīng)的是ⅠB．圖2中的干涉條紋對應(yīng)的是ⅡC．Ⅰ的光子動量大于Ⅱ的光子動量D．P向a移動，電流表示數(shù)為零時Ⅰ對應(yīng)的電壓表示數(shù)比Ⅱ的大【答案】CD【詳解】根據(jù)題意可知。氫原子發(fā)生能級躍遷時，由公式可得SKIPIF1<0可知，可見光I的頻率大，波長小，可見光Ⅱ的頻率小，波長大。A．可知，圖1中的SKIPIF1<0對應(yīng)的是可見光Ⅱ，故A錯誤；B．由公式有，干涉條紋間距為SKIPIF1<0由圖可知，圖2中間距較小，則波長較小，對應(yīng)的是可見光I，故B錯誤；C．根據(jù)題意，由公式可得，光子動量為SKIPIF1<0可知，Ⅰ的光子動量大于Ⅱ的光子動量，故C正確；D．根據(jù)光電效應(yīng)方程及動能定理可得SKIPIF1<0可知，頻率越大，遏止電壓越大，則P向a移動，電流表示數(shù)為零時Ⅰ對應(yīng)的電壓表示數(shù)比Ⅱ的大，故D正確。故選CD。12．如圖所示，一群處于第4能級的氫原子，向低能級躍遷時能發(fā)出不同頻率的光，其中只有3種不同頻率的光a，b，c照射到圖甲電路陰極K的金屬上能夠發(fā)生光電效應(yīng)，測得光電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，調(diào)節(jié)過程中三種光均能達到對應(yīng)的飽和光電流，已知氫原子的能級圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（）A．陰極金屬的逸出功可能為SKIPIF1<0eVB．圖乙中的b光光子能量為12.09eVC．圖乙中的a光是氫原子由第4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的D．若甲圖中電源左端為正極，隨滑片向右滑動，光電流先增大后保持不變【答案】BCD【詳解】這些氫原子在向低能級躍遷過程中能發(fā)出6種不同頻率的光，按頻率從高到低（輻射能量從大到小）分別是n=4躍遷到n=1，n=3躍遷到n=1，n=2躍遷到n=1，n=4躍遷到n=2，n=3躍遷到n=2，n=4躍遷到n=3。依題意，照射圖甲所示的光電管陰極K，能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)的是其中頻率高的三種，分別是n=4躍遷到n=1，n=3躍遷到n=1，n=2躍遷到n=1。A．由第2能級向基態(tài)躍遷輻射的光子能量為SKIPIF1<0輻射能量第4大的光子能量為SKIPIF1<0由于只測得3條電流隨電壓變化的圖像，故陰極金屬的逸出功介于SKIPIF1<0之間，不可能是1.50eV，A錯誤；B．b光是頻率排第二高的光，則是第3能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的，其能量值為SKIPIF1<0，B正確；C．由乙圖可知，a光的遏止電壓最大，據(jù)SKIPIF1<0可知，頻率最高，a光是由第4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的，C正確；D．若甲圖中電源左端為正極，則光電管上加的正向電壓，隨著滑片向右滑動，正向電壓逐漸增大，更多的光電子到達A極，光電流在增大；當(dāng)正向電壓達到某值時所有光電子都能到達A極，光電流達到最大值，滑片再向右滑動，光電流保持不變，故D正確。故選BCD。13．圖甲、乙、丙、丁均為關(guān)于光電效應(yīng)的四幅圖像，其中v為入射光的頻率、U為所加電壓、Uc為遏止電壓、Ek為光電子的最大初動能、I為光電流。下列說法正確的是（）A．若電子的電荷量為e，則由圖甲可得普朗克常量SKIPIF1<0B．由圖乙可知，虛線對應(yīng)金屬的逸出功比實線對應(yīng)金屬的逸出功大C．由圖丙可知，在光的頻率不變（即顏色不變）的情況下，入射光越強，飽和光電流越大D．由圖丁可知，光電管兩端的電壓越高，光電流一定越大【答案】AC【詳解】A．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<0結(jié)合題圖甲有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故A正確；B．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程SKIPIF1<0可知，SKIPIF1<0圖像縱截距的絕對值表示逸出功，因此實線對應(yīng)金屬的逸出功比虛線對應(yīng)金屬的逸出功大，故B錯誤；C．當(dāng)入射光的頻率一定時，飽和光電流由入射光的強度決定，即在入射光越強，光子數(shù)越多，飽和光電流越大，故C正確；D．分析題圖丁可知，當(dāng)達到飽和光電流以后，增大光電管兩端的電壓，光電流不變，故D錯誤。故選AC。14．在磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場內(nèi)放置一極薄的金屬片，其極限波長為SKIPIF1<0，實驗證明，在某種特定條件下，金屬內(nèi)的電子能吸收多個光子，產(chǎn)生光電效應(yīng)。今用頻率為SKIPIF1<0的弱單色光照射，發(fā)現(xiàn)沒有電子放出。若保持頻率SKIPIF1<0不變，逐漸增大光強，釋放出的電子（質(zhì)量為m，電荷的絕對值為e）能在垂直于磁場的平面內(nèi)作的圓周運動，最大半徑為R，則下列說法正確的是（）A．遏止電壓為SKIPIF1<0 B．此照射光光子的能量可能為SKIPIF1<0C．放出電子的最大動量為eBR D．單色光光子的動量可能為SKIPIF1<0【答案】ACD【詳解】A．設(shè)光電子的最大速度為SKIPIF1<0，光電子在磁場中做圓周運動SKIPIF1<0得SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0遏止電壓為SKIPIF1<0故A正確；BD．根據(jù)能量守恒有SKIPIF1<0，n為大于等于2的自然數(shù)，當(dāng)n=2時，此照射光光子的能量為SKIPIF1<0則對應(yīng)光子的動量SKIPIF1<0單色光光子的動量為SKIPIF1<0故B錯誤，D正確；C．由于電子最大動能SKIPIF1<0最大動量SKIPIF1<0故C正確。故選ACD。15．圖甲為氫原子巴耳末線系的光譜圖，圖乙是根據(jù)玻爾原子模型求得的氫原子能級圖，普朗克常數(shù)SKIPIF1<0，下列說法正確的是（

）A．圖甲中波長為656.3nm的亮線為氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時產(chǎn)生的B．氫原子從高能級向低能級躍遷時，可能輻射出SKIPIF1<0射線C．能量為5eV的光子可使處于n＝2能級的氫原子發(fā)生電離D．氫原子從n＝4能級躍遷到基態(tài)時釋放的光子，可使逸出功為4.54eV的金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生的光電子最大初動能為8.21eV【答案】CD【詳解】A．氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時釋放的能量為SKIPIF1<0波長為656.3nm的亮線的能量為SKIPIF1<0因為SKIPIF1<0所以圖甲中波長為656.3nm的亮線為氫原子不是從n＝3能級向n＝2能級躍遷時產(chǎn)生的，故A錯誤；B．γ射線是從原子核內(nèi)部放出的，氫原子從高能級向低能級躍遷時不可能會輻射出γ射線，故B錯誤；C．因為要使處于n=2能級的氫原子發(fā)生電離，所需要的光子能量只要大于或等于3.4eV即可，故C正確；D．大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷，能輻射出的6種不同頻率的光子，其中能量值最大的是從n=4躍遷n=1的光子，該光照射金屬鎢，所產(chǎn)生光電子的最大初動能最大為Ekm=E41-W0=E4-E1-W0=-0.85eV-（-13.6eV）-4.54eV=8.21eV故D正確。故選CD。16．一束波長為500mm、功率為1.0W的激光可聚焦成一個半徑為500nm的光斑，此激光照射在半徑和高度均為500nm的圓柱體上，如圖所示。假設(shè)圓柱體的密度與水相同且完全吸收輻射，已知普朗克常量為6.626×10-34J·s，則（）A．每個光子的動量大小為1.32×10-30kg·m/sB．激光每秒發(fā)射的光子約為2.5×1024個C．圓柱體的加速度約為8.5×108m/s2D．圓柱體受到的作用力隨著激光功率的增大而減小【答案】BC【詳解】A．由公式p=SKIPIF1<0可知，每個光子的動量大小p=1.33×10-33kg·m/s故A錯誤；B．每個光子的能量為E0=hν=hSKIPIF1<0=3.9756×10-25J每秒鐘激光的能量為E=Pt=1.0J則激光每秒發(fā)射的光子N=SKIPIF1<02.5×1024（個）故B正確；C．圓柱體的質(zhì)量為m=ρV=ρ×πr3=3.925×10-16kg激光的總動量為p總=Np=3.325×10-7kg·m/s由動量定理可知F×t=p總得F=3.325×10-7N根據(jù)牛頓第三定律，可得圓柱體受到激光的沖擊力為SKIPIF1<0圓柱體的加速度大小為a=SKIPIF1<0≈8.5×108m/s2故C正確；D．激光功率越大，單位時間內(nèi)的能量越大，光子的個數(shù)越多，光子的總動量越大，激光對圓柱體的作用力越大。故D錯誤。故選BC。17．如圖甲所示為我國自主研制的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中采用的星載氫原子鐘，其計時精度將比星載銣原子鐘高一個數(shù)量級，原子鐘是利用“原子躍遷”的頻率來計時的，這個頻率很高并極其穩(wěn)定，所以它的計時精度也非常高，圖乙為氫原子的能級圖，下列說法正確的是（

）A．欲使處于SKIPIF1<0能級的氫原子被電離，可用單個光子能量為4eV的光照射該氫原子B．用能量為12.5eV的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，一定不能使氫原子發(fā)生能級躍遷C．一群處于SKIPIF1<0能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射的光能使逸出功為2eV的鉀發(fā)生光電效應(yīng)D．一群處于SKIPIF1<0能級的氫原子向低能級躍遷時，最多產(chǎn)生6種頻率的光【答案】ACD【詳解】A．處于SKIPIF1<0能級的氫原子的能級為-3.4eV，要是其電離，至少需要吸收3.4eV的能量，因此，只要入射光的光子的能量大于3.4eV，就能使該氫原子吸收光子被激發(fā)而電離，故A正確；B．用能量為12.5eV的實物粒子電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，氫原子可以吸收部分電子能量，從而躍遷到SKIPIF1<0或者SKIPIF1<0能級，故B錯誤；C．處于SKIPIF1<0能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，輻射出的光子的能量分別為12.09eV大于鉀的逸出功2eV，從而能使鉀發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；D．一群處于SKIPIF1<0能級的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生光的種數(shù)為SKIPIF1<0即6種頻率的光，故D正確。故選ACD。18．物質(zhì)在β衰變過程中釋放出的電子只帶走了總能量的一部分，還有一部分能量“失蹤”了，著名物理學(xué)家尼爾斯·玻爾據(jù)此認為在衰變過程中能量守恒定律是失效的，后來中微子（一種電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是零的微觀粒子）的發(fā)現(xiàn)解釋了這一現(xiàn)象。上世紀四十年代初，我國科學(xué)家，“兩彈一星功勛獎?wù)隆鲍@得者王淦昌先生首先提出了證明中微子存在的實驗方案。我們可以將其做如下描述：靜止原子核SKIPIF1<0俘獲一個粒子X，可生成一個新原子核SKIPIF1<0，并放出中微子（用“ve”表示），根據(jù)核反應(yīng)后原子核L的動能和動量，可以間接測量中微子的能量和動量，進而確定中微子的存在。下列說法正確的是（）A．粒子X是電子 B．粒子X是質(zhì)子C．核反應(yīng)前后的中子總數(shù)不變 D．這個實驗的思想是能量守恒和動量守恒【答案】AD【詳解】AB．該核反應(yīng)方程式為SKIPIF1<0由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0所以粒子X是電子，故A正確，B錯誤；C．反應(yīng)前中子總數(shù)SKIPIF1<0，反應(yīng)后中子總數(shù)SKIPIF1<0，所以中子數(shù)增加1，故C錯誤；D．由前面分析可知該實驗方案的思想是守恒思想，即利用能量守恒和動量守恒推出中微子的動量和能量從而證實它的存在，故D正確。故選AD。19．中國自主三代核電“華龍一號”示范工程第2臺機組——福清核電6號機組于2022年3月25日投入商業(yè)運行，至此“華龍一號”示范工程全面建成投運?！叭A龍一號”利用鈾核裂變釋放能量，原子核的平均結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系圖線如圖所示，兩臺機組每年總發(fā)電量約200億千瓦時。下列說法正確的是（）A．鈾核裂變的一個重要核反應(yīng)方程是SKIPIF1<0B．“華龍一號”兩臺機組發(fā)電一年需消耗SKIPIF1<0核約為0.8kgC．SKIPIF1<0核的平均核子質(zhì)量小于SKIPIF1<0核的平均核子質(zhì)量D．三個中子和三個質(zhì)子結(jié)合成SKIPIF1<0核時釋放能量約為30MeV【答案】CD【詳解】A．鈾核裂變的核反應(yīng)方程為SKIPIF1<0故A項錯誤；B．根據(jù)質(zhì)能方程SKIPIF1<0可知，“華龍一號”一年產(chǎn)生200億千瓦時電能，對應(yīng)的質(zhì)量虧損為0.8kg，所以其參與反應(yīng)的鈾核質(zhì)量大于0.8kg，故B錯誤；C．由題圖可知，SKIPIF1<0核的平均結(jié)合能大于SKIPIF1<0核的平均結(jié)合能，平均結(jié)合能大的粒子穩(wěn)定性高，平均核子質(zhì)量指的是自由核子質(zhì)量與平均結(jié)合能之間的差額。由于自由核子的質(zhì)量確定，平均結(jié)合能越大，平均核子質(zhì)量越小，所以SKIPIF1<0核的平均核子質(zhì)量小于SKIPIF1<0核的平均核子質(zhì)量，故C項正確；D．因為核子結(jié)合成原子核時，存在質(zhì)量虧損，釋放核能，所以三個中子和三個質(zhì)子結(jié)合成SKIPIF1<0核時釋放能量，由題圖可知SKIPIF1<0核的平均結(jié)合能約5Mev，所以其釋放的核能約SKIPIF1<0故D項正確。故選CD。20．在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變，釋放出的α粒子在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量，M表示新核的質(zhì)量，放射性原子核用SKIPIF1<0表示，新核的元素符號用Y表示，該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核Y的動能，則（）A．α粒子和新核Y的半徑之比SKIPIF1<0B．α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，環(huán)形電流大小為SKIPIF1<0C．新核的運動周期T＝SKIPIF1<0D．衰變過程的質(zhì)量虧損為SKIPIF1<0【答案】AD【詳解】A．根據(jù)動量守恒可知Y核和α粒子的動量大小相等、方向相反，由SKIPIF1<0可知，軌跡半徑r的大小與粒子所帶電荷量q的大小成反比，則SKIPIF1<0故A正確；B．α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，環(huán)形電流大小為SKIPIF1<0故B錯誤;C．衰變過程電荷數(shù)守恒，可知新核帶Z-2個單位的正電荷，即SKIPIF1<0的電荷量，則新核運動的周期為SKIPIF1<0故C錯誤；D．該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核Y的動能，根據(jù)能量守恒結(jié)合質(zhì)能方程有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故D正確。故選AD。三、計算題21．根據(jù)量子理論可知光子具有動量，其大小等于光子的能量除以光速，即SKIPIF1<0。光照射到物體表面并被反射時，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”。（1）一臺發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出的一束激光，光束的橫截面積為S。當(dāng)該激光束垂直照射在物體表面時，若幾乎能被物體表面完全反射，試寫出其在物體表面引起的光壓表達式。（2）設(shè)想利用太陽光壓提供動力，將太陽系中的探測器送到太陽系以外，這就需要為探測器制作一個很大的光帆，以使太陽對光帆的光壓超過太陽對探測器的引力。設(shè)有一探測器質(zhì)量為M，處于地球繞太陽運動的公轉(zhuǎn)軌道上，在該軌道上單位時間內(nèi)垂直輻射在單位面積上的太陽光能量為J，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的加速度為a，如果用一種密度為ρ的物質(zhì)為此探測器做成光帆，試估算這種光帆的厚度應(yīng)滿足什么條件?！敬鸢浮浚?）p壓=SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【詳解】（1）設(shè)單位時間內(nèi)激光器發(fā)出的光子數(shù)為n，每個光子的能量為E，動量為p，則激光器的功率為SKIPIF1<0所以單位時間內(nèi)到達物體表面的光子總動量為SKIPIF1<0激光束被物體表面完全反射時，其單位時間內(nèi)的動量改變量為SKIPIF1<0根據(jù)動量定理，激光束對物體表面的作用力為SKIPIF1<0因此，激光束在物體表面引起的光壓為p壓=SKIPIF1<0（2）設(shè)探測器的質(zhì)量為M，光帆的質(zhì)量為m、厚度為d、面積為S，則SKIPIF1<0光帆正對太陽時，光帆表面所受的光壓力最大。結(jié)合第（1）問的結(jié)論可知，最大壓力為SKIPIF1<0太陽對于探測器的引力F引=（M+m）a利用太陽的光壓將探測器送到太陽系以外的空間去，必須滿足的條件是：太陽對光帆的壓力大于太陽對探測器和光帆的引力，為使探測器Fm>F引，即SKIPIF1<0解得SKIPIF1<022．玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論指出，電子環(huán)繞氫原子核做圓周運動，如圖1所示。已知某狀態(tài)下電子繞核運動的軌道半徑為r，電子的電量為e，靜電力常量為k。試回答以下問題：（1）求電子在軌道半徑為r圓周上運動時動能Ek；（2）氫原子核外電子的軌道是一系列分立、特定的軌道，如圖2所示，電子對應(yīng)的軌道半徑關(guān)系為rn=n2r1（n=1，2，3…）。圖3為氫原子的能級圖。已知n=1時，相應(yīng)的軌道半徑r1=0.53×10-10m，靜電力常量k=9.0×109Nm2/C2。計算n=3時，氫原子的勢能Ep3；（3）若規(guī)定兩質(zhì)點相距無限遠時引力勢能為零，則質(zhì)量分別為M、m的兩個質(zhì)點相距為r時的引力勢能表達式為SKIPIF1<0，式中G為引力常量。原子核和它周圍的電子運動模型與太陽和地球、地球和人造衛(wèi)星運動很相似。如圖4所示，設(shè)距地球無窮遠處萬有引力勢能為零，已知地球的質(zhì)量為MD，地球半徑為RD。請推導(dǎo)地球的第二宇宙速度表達式?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0；（3）SKIPIF1<0【詳解】（1）設(shè)電子質(zhì)量為SKIPIF1<0，由靜電力提供向心力得SKIPIF1<0電子動能表達式為SKIPIF1<0聯(lián)立可得SKIPIF1<0（2）由SKIPIF1<0，可得當(dāng)SKIPIF1<0時SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0又因為SKIPIF1<0由圖可知SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（3）要擺脫地球束縛，需從地球表面飛至離地球無窮遠處，由于地球無窮遠處引力為0，忽略空氣阻力，物體與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒，設(shè)第二宇宙速度為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0解得SKIPIF1<023．硼中子俘獲療法是腫瘤治療的新技術(shù)，其原理是進入癌細胞內(nèi)的硼核SKIPIF1<0吸收慢中子，轉(zhuǎn)變成鋰核SKIPIF1<0和α粒子，釋放出SKIPIF1<0光子。已知核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm，SKIPIF1<0光子的能量為Eo，硼核的比結(jié)合能為E1，鋰核的比結(jié)合能為E2，普朗克常量為h，真空中光速為c。（1）寫出核反應(yīng)方程并求出γ光子的波長λ；（2）求核反應(yīng)放出的能量E及氦核的比結(jié)合能E3?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0，SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0，SKIPIF1<0【詳解】（1）核反應(yīng)方程為SKIPIF1<0根據(jù)SKIPIF1<0可求得SKIPIF1<0光子的波長SKIPIF1<0（2）由質(zhì)能方程可知，核反應(yīng)中放出的能量SKIPIF1<0由能量關(guān)系可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<024．我國首艘攻擊核潛艇，代號091型，西方稱其為漢級攻擊核潛艇，其核反應(yīng)堆采用的燃料是鈾235，一個鈾235裂變時釋放的能量為200MeV。在核反應(yīng)堆中一般用石墨做慢化劑使快中子減速成為慢中子，達到有效裂變。已知碳核的質(zhì)量是中子的12倍，假設(shè)中子與碳核的每次碰撞都是彈性正碰，而且認為碰撞前碳核都是靜止的。求：（1）一個鈾235裂變對應(yīng)的質(zhì)量虧損；（2）要想將動能為SKIPIF1<0的快中子減小到SKIPIF1<0的慢中子，至少經(jīng)過多少次碰撞?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）42?！驹斀狻浚?）由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，裂變時釋放的能量與質(zhì)量虧損的關(guān)系SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故一個鈾235裂變對應(yīng)的質(zhì)量虧損SKIPIF1<0；（2）設(shè)中子的質(zhì)量為SKIPIF1<0，碳核的質(zhì)量為SKIPIF1<0，第一次碰撞前中子