高考物理一轮复习 第12章 近代物理章末过关检测(十二)

第12章近代物理
章末过关检测(十二)
(时间：60分钟满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．(2018·滕州模拟)关于下列四幅图说法正确的是( )
A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的
B．光电效应实验产生的条件为：光强大于临界值
C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬
解析：选C.根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故B错误；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故C正确；发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误．
2．已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为( ) A．[2(m p＋m n)－M He]×931.5 MeV
B．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeV
C．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 J
D．[2(m p＋m n)－M He]·c2 J
解析：选B.核反应方程为211H＋210n→42He，质量亏损Δm＝2(m p＋m n)－(M He－2m e)＝2(m p＋m n＋m e)－M He，所以释放的能量为ΔE＝Δm×931.5 MeV＝[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeV，选项B正确．
3．(2018·江苏清江中学高三模拟)一个质子以1.0×107m/s的速度撞入一个静止的铝原子
核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝核的质量是质子的27倍，硅核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是( )
A ．核反应方程为：2713Al ＋11H →28
14Si
B ．核反应方程为：2713Al ＋10n →2814Si
C ．硅原子核速度的数量级为107 m/s ，方向跟质子的初速度方向一致
D ．硅原子核速度的数量级为106 m/s ，方向跟质子的初速度方向一致
解析：选A.由质量数守恒，电荷数守恒可知：方程为2713Al ＋11H →2814Si ，故A 正确，B 错误；由
动量守恒可知，mv ＝28mv ′，解得v ′＝1.0×10728
m/s ，故数量级约为105 m/s ，故C 、D 错误．
4．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素239 94Pu 的半衰期为24 100年，其衰变方程为239 94Pu →X ＋42He ＋γ，下列说法中正确的是( )
A ．X 原子核中含有92个中子
B ．100个239 94Pu 经过24 100年后一定还剩余50个
C ．由于衰变时释放巨大能量，根据E ＝mc 2，衰变过程总质量增加
D ．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
解析：选D.根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X 原子核中含有92个质子，235个核子，则中子数为235－92＝143(个)，选项A 错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个239 94Pu 经过24 100年后不一定还剩余50个，选项B 错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减少，选项C 错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项D 正确．
5．(2018·忠县模拟)下列四幅图的有关说法正确的是( )
A ．图①中，若两球质量相等，碰后m 2的速度不可能大于v
B ．图②中，射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
C ．图③中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，遏止电压U c 越大
D ．图④中，链式反应属于重核的衰变
解析：选A.若发生弹性碰撞，即没有机械能损失，则m 1v ＝m 1v 1＋m 2v 2，12m 1v 2＝12m 1v 21＋12
m 2v 22联立得：v 2＝v ；若碰撞过程有机械能损失，则v 2＜v ，总之，碰后m 2的速度不可能大于v ，A 正确；射线丙由α粒子组成，该粒子带两个单位正电荷，而射线甲是β粒子，故B 错误；根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0和eU c ＝E km 得，U c ＝h νe －W 0e
，当入射光的频率大于极限频率时，遏止电压与入射光的频率成线性关系，与入射光的强度无关，故C 错误；一个中子轰击后，出现三个中子，此链式反应属于重核的裂变，故D 错误．
6．如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是( )
A ．最容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的
B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的
C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
解析：选 D.最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波，h ν＝h c λ＝E n －E m ，对应跃迁中能级差最小的应为n ＝4能级到n ＝3能级，故A 、B 错误；由C 2n 可知n ＝4能级上的氢原子共可辐射出C 24＝6种不同频率的光，故C 错误；根据h ν＝E 2－E 1及发生光电效应的条件h ν≥W 0可知D 正确．
7．如图所示为氢原子的能级示意图，假设氢原子从n 能级向较低的各能级跃迁的概率均为1n －1.则对300个处于n ＝4能级的氢原子，下列说法正确的是( )
A ．向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量可以是任意值
B ．向低能级跃迁时，向外辐射的光子能量的最小值为12.75 eV
C．辐射的光子的总数为550个
D．吸收大于1 eV的光子时不能电离
解析：选C.向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量一定等于两能级的能量差，A错误；当氢原子由第4能级跃迁到第1能级时，向外辐射的光子能量最大，其值为12.75 eV，B错误；这300个氢原子向低能级跃迁时，分别向第3、2、1能级跃迁100个，第3能级的100个氢原子分别向第2、1能级跃迁50个，第2能级的150个氢原子直接跃迁到第1能级，因此总共向外辐射550个光子，C正确；只要吸收的光子具有的能量大于等于0.85 eV就能使氢原子电离，D错误．
二、多项选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分) 8．关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
解析：选ABC.原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核完全分解成核子所需要的最小能量，A正确；重核衰变时释放能量，从能量守恒的角度可以理解，要把衰变产物分解成单个核子需要更多的能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确；原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，铯原子核(133 55 Cs)的比结合能与铅原子核(208 82Pb)的比结合能差不多，但铯原子核(133 55Cs)的核子数比铅原子核(208 82Pb)的核子数少得多，因此其结合能小，C正确；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，D错误．
9．(2018·周口模拟)在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )
A．玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象
B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大
C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
解析：选AB.玻尔理论成功地解释了氢原子的光谱现象，故A正确；氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大，故B正确；β射线是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，电子释放出来，故C错误；半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定．故D错误．
10．(2018·河北邯郸模拟)下列说法正确的是( )
A．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，证明了原子核是由质子和中子组成的
B．波尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，β射线的电离能力最强
D．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
解析：选BD.卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，提出了原子的核式结构模型，故A 错误；波尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故B正确；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C错误；在原子核中，比结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，故D正确．
11．氦3与氘的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．该核反应可表示为32He＋21H→43Li＋X(X表示某种粒子)，若32He、21H和43Li的质量分别为m1、m2、m3，则下列选项正确的是( )
A．X为中子
B．这种核反应在月球上可自发进行
C．高速的X粒子可以用来工业探伤
D．该反应释放的核能ΔE<(m1＋m2－m3)c2
解析：选AD.由电荷数守恒和质量数守恒可得X为10n，A正确；轻核聚变又称热核反应，必须在高温下进行，不能在月球上自发进行，B错误；能够用来工业探伤的是γ射线，并非高速中子流，C错误；由质能方程可知，该反应释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m n)c2<(m1＋m2－m3)c2，D正确．
12．如图所示，在氢原子能级图中，氢原子从各个较高能级跃迁至同一较低能级时，会发出一系列光谱线，形成谱线系，分别称为赖曼线系、巴耳末线系、帕邢线系等．在同一谱线系中，下列说法正确的是( )
A．每一次跃迁都会释放出一个电子，使原子变为粒子
B．各种跃迁都会释放出不同能量的光子
C．各条谱线具有相同的频率
D．跃迁后原子的能级是相同的
解析：选BD.由h ν＝E m －E n 可得，各种不同能级的氢原子从高能级跃迁至低能级，会释放不同能量(不同频率)的光子，A 、C 错误，B 正确；跃迁后原子的能级相同，D 正确．
13．(2018·山西模拟)核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.235 92U ＋1
0n →141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X 是某种粒子，a 是X 粒子的个
数，用m U 、m Ba 、m Kr 分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 核的质量，m X 表示X 粒子的质量，c 为真空中
的光速，以下说法正确的是( )
A ．X 为中子，a ＝2
B ．X 为中子，a ＝3
C ．上述核反应中放出的核能ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －2m X )c 2
D ．上述核反应中放出的核能Δ
E ＝(m U －m Ba －m Kr －3m X )c 2
解析：选BC.核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 中X 为10n ，a ＝3，则A 错误，B 正确；由ΔE ＝Δmc 2可得：ΔE ＝(m U ＋m X －m Ba －m Kr －3m X )c 2＝(m U －m Ba －m Kr －2m X )c 2，则C 正确，D 错误．
14．在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h 表示，光在真空中的速度用c 表示．则
( )
A ．光电子的最大初动能之比为2∶1
B ．该金属的截止频率为c 3λ
C ．该金属的截止频率为c λ
D ．用波长为52
λ的单色光照射该金属时能发生光电效应 解析：选BD.由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，由E k ＝12mv 2可知，光电子的最大初动能之比为4∶1，选项A 错误；又由h ν＝W ＋E k 知，h c λ＝W ＋12
mv 21，h c
2λ＝W ＋12mv 22，又v 1＝2v 2，解得W ＝h c 3λ，则该金属的截止频率为c 3λ，选项B 正确，C 错误；光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应，选项D 正确．
三、非选择题(本题共1小题，共16分，按题目要求作答)
15．(16分)如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A 、K 是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0.现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：
(1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________．
(2)加在A 、K 间的正向电压为U 时，到达阴极的光电子的最大动能为____________，将A 、K 间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是________________．
(3)为了阻止光电子到达阳极，在A 、K 间应加 U 反＝________的反向电压．
(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是________．
A ．照射光频率不变，增加光强
B ．照射光强度不变，增加光的频率
C ．增加A 、K 电极间的电压
D ．减小A 、K 电极间的电压
解析：(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K 是阴极，逸出功与极限频率的关系为W 0＝h ν0.
(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为h ν－h ν0，经过电场加速获得的能量为eU ，所以到达阳极的光电子的最大动能为h ν－h ν0＋eU ，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多．所以，电流表的示数先是逐渐增大，直到保持不变．
(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eU 反，如果h ν－h ν0＝eU 反，就将没有光电子能够到达阳极，所以U 反＝h ν－h ν0e
. (4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A 正确．
答案：(1)K h ν0 (2)h ν－h ν0＋eU 逐渐增大，直至保持不变 (3)
h ν－h ν0e (4)A。