2019届高考物理总复习第十二章近代物理章末热点集训测试题
2019届高考物理总复习 第十二章 近代物理章末过关检测
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6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．关于天然放射性，下列说法不正确的是( )A ．所有元素都有可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强解析：选A.自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 、C 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D 正确．2．由于放射性元素23793Np 的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi ，下列选项中正确的是( )A.209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少28个中子B.237 93Np 经过衰变变成209 83Bi ，衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子C ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变＝126，237 93Np 的中子数为237－93＝144，209 83Bi 的原237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi ，γ粒子，不能同时放出三种粒子，B 错误；衰7次，β衰变的次数为2×7－(93－83)＝4(次)，C D 错误．下列各图画出的( )解析：选C.α粒子与原子核相互排斥，A 、D 错误；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B 错误，C 正确．4．(2015·高考北京卷)下列核反应方程中，属于α衰变的是( )A.14 7N ＋42He →17 8O ＋11HB ．238 92U →234 90Th ＋42He C.21H ＋31H →42He ＋10n D ．234 90Th →234 91Pa ＋0－1e解析：选B.α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(42He)的核反应，选项B 正确．5．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A ．1036kgB ．1018 kgC ．1013 kgD ．109 kg 解析：选D.由爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2知：Δm ＝ΔE c 2＝4×1026（3×108）2 kg ≈4×109 kg ，选项D 正确．6．(2015·高考福建卷)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A ．γ射线是高速运动的电子流B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.210 83Bi 的半衰期是5天，100克21083Bi 经过10天后还剩下50克解析：选B.β射线是高速电子流，而γ射线是一种光子流，选项A 错误．氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B 正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C 错误.10天为两个半衰期，剩余的210 83Bi 为100×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ g ＝100×⎝ ⎛⎭⎪⎫122g ＝25 g ，选项D 错误．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24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)7．(2018·湖北黄冈模拟)下列说法中正确的是( )A ．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构B.232 90Th 衰变成20882Pb 要经过6次α衰变和4次β衰变C ．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D ．升高放射性物质的温度，不可缩短其半衰期解析：选BD.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，但并不能说明原子核有复杂的结构，A 错误；据α衰变、β衰变的实质可知232 90Th →208 82Pb ＋n 42He ＋m 0－1e ，得n ＝6，m ＝4，故B 正确；β衰变中β射线是由原子核中的中子转变形成的，C 错误；放射性物质的半衰期只由其本身决定，与外界环境无关，D 正确．8．(2015·高考山东卷)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减小．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )A．该古木的年代距今约5 700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析：选AC.古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项A正确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B错误；14C的衰变方程为14 6C→14 7N＋0－1e，所以此衰变过程放出β射线，选项C正确；放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D错误．9．(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 92 U＋10n→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23592U、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＝2B．X为中子，a＝3C．上述核反应中放出的核能ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－2m X)c2D．上述核反应中放出的核能ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－3m X)c2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＝Δmc2可得：ΔE＝(m U＋m X－m Ba－m Kr－3m X)c2＝(m U －m Ba－m Kr－2m X)c2，则C正确，D错误．10．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度解析：选BD.原子核D、E聚变成原子核F，放出能量，A错误；A裂变成B、C，放出能量，B正确；增加入射光强度，光电子的最大初动能不变，C错误；镉棒能吸收中子，可控制核反应速度，D正确．三、非选择题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11．(12分)(2016·高考江苏卷)(1)贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是________．A.14 6C →14 7N ＋0－1eB.235 92U ＋10n →139 53I ＋9539Y ＋210nC.21H ＋31H →42He ＋10nD.42He ＋2713Al →3015P ＋10n(2)已知光速为c ，普朗克常量为h ，则频率为ν的光子的动量为________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________．解析：(1)A 是β衰变，B 是核裂变，C A 符合题意．(2)光子的动量p ＝E c ＝h νc ，垂直反射回去Δp 答案：(1)A (2)h νc 2h νc12．(14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 13．(14分)为确定爱因斯坦的质能方程ΔE ＝Δmc 2的正确性，设计了如下实验：用动能为E 1＝0.60 MeV 的质子轰击静止的锂核73Li ，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E 2＝19.9 MeV ，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取m p ＝1.007 3 u 、m α＝4.001 5 u 、m Li ＝7.016 0 u ，求：(1)写出核反应方程．(2)通过计算说明ΔE ＝Δmc 2正确．(1 u 相当于931.5 MeV)解析：(1)核反应方程为：73Li ＋11H →242He.(2)核反应的质量亏损：Δm ＝m Li ＋m p －2m α＝7.016 0 u ＋1.007 3 u －2×4.001 5 u ＝0.020 3 u ，由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE ＝Δmc 2＝0.020 3×931.5 MeV ＝18.9 MeV ，而系统增加的能量：ΔE ′＝E 2－E 1＝19.3 MeV ，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE ＝Δmc 2正确．答案：(1)73Li ＋11H →242He (2)见解析。
2019版高考物理一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构与原子核章末综合测试
第十二章 波粒二象性 原子结构与原子核章末综合测试(十二)(时间：45分钟 分数：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．下列说法中正确的是( )A ．光是一种概率波，物质波也是概率波B ．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在C ．某单色光从一种介质进入到另一种介质，其频率和波长都将改变D ．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射 解析：A 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在，故B 错误；单色光从一种介质进入到另一种介质时，其频率是不变的，但由于光速不同，所以波长会改变，C 错误；由于紫光的频率大于红光，则根据爱因斯坦的光电效应方程可知，红光照射该金属时不一定有电子向外发射，故D 错误．2．根据爱因斯坦的光子说，光子能量E 等于(h 为普朗克常量，c 为真空中的光速，λ为光在真空中的波长)( )A ．h λcB ．h c λC ．h λ D.h λ解析：B 根据爱因斯坦的光子说，光子能量E ＝h ν，根据光的传播速度和频率的关系c ＝λν得E ＝h c λ，B 正确． 3．(2017·河南信阳息县一中段考)下列对题中四幅图的分析，其中正确的是( )A ．从图①可知，光电效应实验中b 光的频率比a 光的大B ．从图②可知，能量为5 eV 的光子不能被处于n ＝2能级的氢原子吸收C ．从图③可知，随着放射性物质质量的不断减少，其半衰期不断增大D ．从图④可知，α粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成解析：A eU c ＝h ν－W 0，从图①可知，U b >U a ，故νb >νa ，A 正确；5 eV>3.4 eV ，所以能量为5 eV 的光子能被处于n ＝2能级的氢原子吸收并发生电离，B 错误；半衰期与物质质量无关，故C 错误；α粒子散射实验不能得出原子核由质子和中子组成，故D 错误；故选A.4.如图，天然放射源铀发出的一束射线经过匀强电场时分裂成1、2、3三种射线，下列说法正确的是( )A ．三种射线都是带电粒子流B ．射线1实质是高速的质子流C ．射线3是原子核外电子电离后形成的电子流D ．三种射线都具有很高的能量，说明原子核是一个能量宝库解析：D 射线2是γ射线，不带电，A 错误；射线1带正电，是氦核流，B 错误；射线3是电子流，是原子核内部变化产生的，C 错误．5．要使氘核聚变，必须使氘核之间的距离接近到核力能够发生作用的范围r 0，物质温度很高时，氘原子将变为等离子体，等离子体的分子平均动能为E k ＝3KT 2，K 叫玻耳兹曼常数，T 为热力学温度，两个氘核之间的电势能为E p ＝ke 2r，r 为电荷之间的距离，则氘核聚变的温度至少为( )A.ke 2Kr 0B.ke 22Kr 0C.ke 23Kr 0 D.ke 24Kr 0解析：C 若两氘核从相距无穷远处到相距r 0，有ΔE k 减＝ΔE p 增，这里要注意，如果两氘核恰好接近到r 0，动能变为零，则2E k ＝ke 2r 0，即：2×3KT 2＝ke 2r 0，解得T ＝ke 23Kr 0，所以选项C 正确．6.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应，换用同样频率ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在K 、A 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)( )A ．U ＝h νe －W eB ．U ＝2h νe －W eC ．U ＝2h ν－WD ．U ＝5h ν2e －W e解析：B 本题中，“当增大反向电压U ，使光电流恰好减小到零时”，即为：从阴极K 逸出的具有最大初动能的光电子，恰好不能到达阳极A.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－Ue ＝0－12mv 2①由光电效应方程得：nh ν＝12mv 2＋W (n ＝2,3,4…)② 由①②式解得：U ＝nh νe －W e(n ＝2,3,4…) 故选项B 正确．7．(2017·江苏单科)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有( )A.42He 核的结合能约为14 MeVB.42He 核比63Li 核更稳定C ．两个21H 核结合成42He 核时释放能量D.235 92U 核中核子的平均结合能比8936Kr 核中的大解析：BC 由图象可知，42He 的比结合能约为7MeV ，其结合能应为28 MeV ，故A 错误．比结合能较大的核较稳定，故B 正确．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C 正确．比结合能就是平均结合能，故由图可知D 错误．8.(2017·福建厦门质检)静止的21183Bi 原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为R 1、R 2；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是( )A.211 83Bi→207 81Tl ＋42HeB.211 83Bi→211 84Po ＋ 0－1e C ．R 1∶R 2＝84∶1 D ．R 1∶R 2＝207∶4 解析：BC 原子核发生衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，由图可知粒子的运动轨迹在同一侧，根据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相反，所以原子核发生的应该是β衰变，衰变方程为：211 83Bi→211 84Po ＋ 0－1e ，故A 错误，B 正确；根据R ＝mv qB，结合两粒子动量大小相等，故R 1∶R 2＝q 2∶q 1＝84∶1，故C 正确，D 错误；故选B 、C.9．已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9 eV 范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是( )A ．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B ．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C ．照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有6种D ．照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：BC n ＝1→n ＝5，h ν＝E 5－E 1＝13.06 eV ，故能量在10～12.9 eV 范围内的光子，仅被吸收符合n ＝1→n ＝2，n ＝1→n ＝3，n ＝1→n ＝4的能级差的三种光子，A 错B 对；照射后处于最高能级的氢原子的量子数n ＝4，故向低能级跃迁能辐射的光波长种类为N ＝n n －2＝6种，C 对D 错．10．原来静止的原子核A Z X ，质量为m 1，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变变成质量为m 2的原子核Y ，α粒子的质量为m 3，已测得α粒子的速度垂直于磁场B ，且动能为E 0.假定原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是( )A ．核Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为2Z －2 B ．核Y 与α粒子在磁场中运动的半径之比为2Z －2 C ．此衰变过程中的质量亏损为m 1－m 2－m 3D ．此衰变过程中释放的核能为AE 0A －4解析：BCD 原子核发生α衰变时质量数减小4，电荷数减小2，由题意知X 核原先静止，则衰变后α粒子和反冲核Y 的动量大小相筹，由R ＝mv Bq知，R Y ∶R α＝q α∶q Y ＝2∶(Z －2)，故B 项正确；周期之比由T ＝2πm Bq 知，T Y ∶T α＝m Y q Y ·q αm α＝A －4Z －，故A 项错误；该过程质量亏损Δm ＝m 1－(m 2＋m 3)，故C 项正确；由E k ＝p 22m 知，Y 核的动能E kY ＝4E 0A －4，则释放的核能ΔE ＝E k α＋E kY ＝AE 0A －4，故D 项正确． 二、非选择题(本大题共2小题，每题20分，共40分．)11．(2017·湖北襄阳调研)氢原子基态能量E 1＝－13.6 eV ，电子绕核做圆周运动的半径r 1＝0.53×10－10 m ．求氢原子处于n ＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n ＝4轨道上运动的动能；(已知能量关系E e ＝1n 2E 1，半径关系r n ＝n 2r 1，k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，e ＝1.6×10－19 C)(3)若要使处于n ＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子？(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s)解析：(1)由E n ＝1n 2E 1得(3分) E 4＝E 142＝－0.85 eV(3分) (2)因为r n ＝n 2r 1，所以r 4＝42r 1，由圆周运动知识得(3分) k e2r 24＝m v 2r 4(3分) 所以E K4＝12mv 2＝k e 232r 1＝9.0×109－19232×0.53×10－10 J(3分)≈0.85 eV(3)要使处于n ＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为 h ν＝0－E 14(3分) 得ν≈8.21×1014Hz(2分)答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.21×1014 Hz12．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(11H)聚变成氦核(42He)，同时放出2个正电子(01e)和2个中微子(νe )，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．(2)研究表明，银河系的年龄约为t ＝3.8×1017 s ，每秒银河系产生的能量约为1×1037J(即P ＝1×1037 J/s)．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)．(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径做出判断．(可能用到的数据：银河系质量约为M ＝3×1041 kg ，原子质量单位1 u ＝1.66×10－27 kg,1 u 对应于1.5×10－10 J 的能量，电子质量m e ＝0.000 5 u ，氦核质量m α＝4.002 6 u ，氢核质量m p ＝1.007 8 u ，中微子νe 质量为零．)解析：(1)411H→42He ＋201e ＋2νe (3分)Δm ＝4m P －m α－2m e (3分)ΔE ＝Δmc 2＝4.14×10－12 J(3分)(2)m ＝Pt ΔE m α≈6.1×1039kg(3分) 氦的含量k ＝m M ＝6.1×10393×1041≈2%(3分) (3)由估算结果可知，2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．(5分)答案：(1)411H→42He ＋201e ＋2νe 4.14×10－12 J (2)2%(3)银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的。
2019高考物理练习资料：第12章章末指导_图文
7．如图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中 E、F、G、H 将半径 OM 分成 5 等份，虚 线 EE1、FF1、GG1、HH1 平行于半径 ON，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜 的折射率 n＝53，若平行光束垂直入射并覆盖 OM，则光线( B )
5．计算题注意复查标准方程有无疏漏差错．
五、复习技巧
俗话说：“台上一分钟，台下十年功”，要在高考中取得好成绩，现在就应该按照上 述要求进行合理适当的训练．
第十二章 检测试题 (时间：60分钟 满分：100分)
【测控导航】
考点
1.光的折射、全反射、 色散
2.光的干涉、衍射、偏 (对应学生用书第振331～332页)
2．把握时间，先易后难．
先做容易题准确率高，用时短，能够增强信心，使思维趋向高潮，对发挥水平极为 有利．不会或不确定答案的或结果太复杂暂时不做的先作上记号，等全部做完后有 时间再回头做，注意不能在某个题上磨，高考是要抢时间，抢分数的．
3．书写规范，既对又全
试卷不是给自己批的，要给批卷人留下良好的印象，必须书写规范，层次分明，要 点清晰，重点突出，否则批卷人可能看不清，甚至找不到你的得分点，导致很多同 学自我感觉良好却得了低分．
A．不能从 NF1 射出 B．只能从 NG1 射出
C．能从 G1H1 射出 D．能从 H1M 射出
解析：由折射率 n＝53及全反射临界角定义可知，该棱镜的全反射临界角为 C＝37°.由于 E、F、G、H 将半径 OM 分成 5 等份，所以∠OG1G＝37°，OG1 为光线 GG1 的法线，即∠GG1O 为光线 GG1 的入射角，所以光线从 G 点入射后在 G1 点恰好发生全反射，则 G1M 上所有入
新课标2019届高考物理一轮复习第12章近代物理章末过关检测十二word版本
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 MeVB．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 JD．[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1.0×107 m/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 ＋1H →2814Si 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 ＋1H →2814Si ，故A 正确，B 错误；由动量守恒可知，mv ＝28mv ′，解得v ′＝1.0×10728m/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vB ．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＋12m 2v 2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 －W0e，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C2n可知n ＝4能级上的氢原子共可辐射出C24＝6种不同频率的光，故C错误；根据hν＝E2－E1及发生光电效应的条件hν≥W0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 eVC．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(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)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(13382Pb)的比结合能差不多，但铯原子核(13355Cs) 55Cs)的比结合能与铅原子核(20882Pb)的核子数少得多，因此其结合能小，C正确；自由核子组成的核子数比铅原子核(208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hν＝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．92 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 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 U＋10n→14156Ba、9236Kr核的质量，m X表示X粒子的质粒子的个数，用m U、m Ba、m Kr分别表示23592U、141量，c为真空中的光速，以下说法正确的是( )A．X为中子，a＝2B．X为中子，a＝3C．上述核反应中放出的核能ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－2m X)c2D．上述核反应中放出的核能ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－3m X)c236Kr＋a X中56Ba＋92解析：选BC.核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知23592U＋10n→141X为10n，a＝3，则A错误，B正确；由ΔE＝Δmc2可得：ΔE＝(m U＋m X－m Ba－m Kr－3m X)c2＝(m U－m Ba－m Kr－2m X)c2，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∶1B ．该金属的截止频率为c 3λC ．该金属的截止频率为c λD ．用波长为52λ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 ＋12mv 21，h c 2λ＝W ＋12mv 2，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。
2019届高考物理总复习练习：第十二章 近代物理 第二节
(建议用时：60分钟)一、单项选择题1．(2018·南昌十所省重点中学模拟)下列说法正确的是()A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B．比结合能越大，原子核越不稳定C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损解析：选A.光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误．2．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的()A．衰变和裂变都能自发发生B．衰变和裂变都不能自发发生C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生解析：选C.铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生的，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变，不能自发发生，故A、B、D错误，C正确．3.23290Th经过一系列α衰变和β衰变后变成20882Pb，则20882Pb比23290Th少()A．16个中子，8个质子B．8个中子，16个质子C．24个中子，8个质子D．8个中子，24个质子解析：选A.20882Pb比23290Th质子数少(90－82)＝8个，核子数少(232－208)＝24个，所以中子数少(24－8)＝16个，故A正确，B、C、D错误．4.(2018·哈尔滨六中模拟)静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是()A.146C→42He＋104Be B．146C→01e＋145Be＋147N D．146C→21H＋125BC.146C→0－1解析：选A.由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，且由水平位移可得两者电荷量之比为1∶2；所以放出的粒子为α粒子，即发生α衰变，则核反应方程是146C→42He＋104Be，故A正确．5.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定()A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β衰变C．磁场方向一定垂直纸面向里D．磁场方向一定垂直纸面向外解析：选B.本题考查对α粒子及β粒子的性质的了解，对动量守恒定律以及左手定则的应用能力．原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据题图所示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能．6．(2015·高考北京卷)下列核反应方程中，属于α衰变的是()A.147N＋42He→178O＋11H B．23892U→23490Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10n D．23490Th→23491Pa＋0－1e解析：选B.α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(42He)的核反应，选项B正确．7．(2018·四川遂宁模拟)不同色光的光子能量如下表所示；大量处于n＝4能级的氢原子，发射出的光的谱线在可见光范围内，其颜色分别为() A．红、蓝－靛B．红、紫C．橙、绿D．蓝－靛、紫解析：选A.计算出各种光子能量，然后和表格中数据进行对比，便可解决本题．氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝－靛．二、多项选择题8．14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5 700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是()A．该古木的年代距今约为5 700年B ．12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C ．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D ．增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变解析：选AC.因古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A 正确；12C 、13C 、14C 具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B 错误；根据核反应方程可知，14C 衰变为14N 的过程中放出电子，即发出β射线，选项C 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D 错误．9．(2015·高考广东卷)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y →42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H →42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( ) A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C ．两个核反应都没有质量亏损D ．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H ＋31H →42He ＋X ＋17.6 MeV 知X 为10n ，由X ＋Y →42He ＋31H ＋4.9 MeV 知Y 为63Li ，其中Y 的质子数是3，中子数也是3，选项A 正确，选项B 错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C 错误；X＋Y →42He ＋31H ＋4.9 MeV 是原子核的人工转变，21H ＋31H →42He ＋10n ＋17.6 MeV 为轻核聚变，选项D 正确．10．在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是( )A ．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B ．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C.238 92U 衰变成206 82Pb 要经过6次β衰变和8次α衰变D ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 解析：选CD.β射线是电子流，γ射线才是电磁波，选项A 错误；半衰期的意义只有对大量原子核才成立，选项B 错误；238 92U 衰变成206 82Pb ，质量数减少了32，因此发生了324＝8次α衰变，α衰变8次则核电荷数要减少16，实际核电荷数减少10，因此发生了16－10＝6次β衰变，C 正确；β 衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，D 正确． 三、非选择题11.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r 1∶r 2＝1∶44.则： (1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由) (2)这个原子核原来所含的质子数是多少？解析：(1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反．(2)设衰变后新生核的电荷量为q 1，α粒子的电荷量为q 2＝2e ，它们的质量分别为m 1和m 2，衰变后的速度分别为v 1和v 2，所以原来原子核的电荷量q ＝q 1＋q 2. 根据轨道半径公式有 r 1r 2＝m 1v 1Bq 1m 2v 2Bq 2＝m 1v 1q 2m 22q 1， 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则 m 1v 1＝m 2v 2，以上三式联立解得q ＝90e .即这个原子核原来所含的质子数为90.答案：(1)圆轨道2是α粒子的径迹 理由见解析 (2)9012．(2017·高考北京卷)在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程． (2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小． (3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .解析：(1)A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He.(2)设α粒子的速度大小为v ， 由q v B ＝m v 2R ，T ＝2πRv ，得α粒子在磁场中运动周期T ＝2πmqB环形电流大小I ＝q T ＝q 2B2πm .(3)由q v B ＝m v 2R ，得v ＝qBRm设衰变后新核Y 的速度大小为v ′，系统动量守恒 M v ′－m v ＝0v ′＝m v M ＝qBR M由Δmc 2＝12M v ′2＋12m v 2得Δm ＝（M ＋m ）（qBR ）22mMc 2.答案：见解析。
2019版高考物理一轮复习 第十二章 热学真题集训 章末验收(选修3-3)
2019版高考物理一轮复习 第十二章 热学真题集训 章末验收（选修3-3）1．(2016·全国乙卷)(1)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是( )A ．气体吸热后温度一定升高B ．对气体做功可以改变其内能C ．理想气体等压膨胀过程一定放热D ．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E ．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp 与气泡半径r之间的关系为Δp ＝2σr，其中σ＝0.070 N/m 。
现让水下10 m 处一半径为0.50 cm 的气泡缓慢上升。
已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3，重力加速度大小g ＝10 m/s 2。
(ⅰ)求在水下10 m 处气泡内外的压强差；(ⅱ)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
解析：(1)根据热力学定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，说法A 错误；改变物体内能的方式有做功和热传递，对气体做功可以改变其内能，说法B 正确；理想气体等压膨胀对外做功，根据pV T ＝恒量知，膨胀过程一定吸热，说法C 错误；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，说法D 正确；两个系统达到热平衡时，温度相等，如果这两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，说法E 正确。
(2)(ⅰ)当气泡在水下h ＝10 m 处时，设其半径为r 1，气泡内外压强差为Δp 1，则Δp 1＝2σr 1① 代入题给数据得Δp 1＝28 Pa 。
②(ⅱ)设气泡在水下10 m 处时，气泡内空气的压强为p 1，气泡体积为V 1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p 2，气泡内外压强差为Δp 2，其体积为V 2，半径为r 2。
2019届高三物理一轮复习：第十二单元 近代物理初步 作
题组层级快练(五十六)一、选择题1．(2017·成都模拟)(多选)下列说法正确的是()A．温度高的物体一定比温度低的物体的热量多B．温度高的物体可能比温度低的物体的内能小C．物体的温度越高，分子热运动的平均动能越大D．相互间达到热平衡的两物体，内能一定相等E．随着分子间距离的增大，分子势能可能先减小后增大答案BCE解析A项，热量是在热传递过程中吸收或放出内能的多少，只有在热传递过程中谈到热量，不能说物体含有热量，故A项错误．B项，内能与物体的物质的量、温度、体积等因素有关．温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，故B项正确．C项，温度是分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大．故C项正确．D项，相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，但内能不一定相等，故D项错误．E项，当分子力从斥力变到引力的过程中，随着分子间距离的增大，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，故E项正确．2．(2015·课标全国Ⅱ)(多选)关于扩散现象，下列说法正确的是()A．温度越高，扩散进行得越快B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的答案ACD解析根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A项正确；扩散现象不是化学反应，故B项错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，故C项正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D项正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E项错误．3.如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景，以下关于布朗运动的说法正确的是()A．布朗运动就是液体分子的无规则运动B．液体温度越低，布朗运动越剧烈C．悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显D．悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的答案 D解析A项，布朗运动是悬浮在液体中固体小微粒的无规则运动，是由于液体分子对微粒撞击力不平衡造成的，所以布朗运动说明了液体分子不停的做无规则运动，但不是液体分子的无规则运动，故A项错误．B项，液体的温度越高，液体分子运动越剧烈，则布朗运动也越剧烈．故B项错误．C项，悬浮微粒越大，同一时刻撞击微粒的液体分子数越多，液体分子对颗粒的撞击作用力越平衡，现象越不明显，故C项错误．D项，悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的，故D项正确．4．(2017·海淀区模拟)仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是() A．水的密度和水的摩尔质量B．水分子的体积和水分子的质量C．水的摩尔质量和水分子的体积D．水的摩尔质量和水分子的质量答案 D解析A项，知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A项错误；B项，若知道水的摩尔质量和水分子的体积，不知道密度，故不能求出阿伏加德罗常数，故B项错误；C项，水的摩尔质量和水分子的体积，不能求解阿伏加德罗常数，故C项错误；D项，用水的摩尔质量除以水分子的质量可以求解阿伏加德罗常数，故D项正确．5．(2017·保定模拟)(多选)我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是()A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C．PM2.5的运动轨迹只是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡决定的D．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度E．PM2.5必然有内能答案DE解析PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A项错误；PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，B项错误；PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，C项错误；倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度，PM2.5必然有内能，D、E两项正确．6．有关分子的热运动和内能，下列说法中正确的是()A．某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零B．物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多C．分子的动能与分子的势能之和叫做这个分子的内能D．物体做加速运动时，其内能一定增加答案 B解析A项，某种物体的温度是0 ℃，不是物体中分子的平均动能为零．故A项错误；B 项，温度从微观角度看表示了大量分子无规则运动的剧烈程度，物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多．故B项正确；C项，内能是物体的内能，不能说是分子的内能，故C项错误；D项，内能与物体的宏观的运动速度无关．故D项错误．7．(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是()A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和动能之和不变答案BCE解析分子力应先增大，后减小，再增大，所以A项错误；分子力先为引力，做正功，再为斥力，做负功，B项正确；根据动能定理可知分子动能先增大后减小，分子势能先减小后增大，分子动能和分子势能之和保持不变，所以C、E两项正确，D项错误．8．(2017·深圳一模)(多选)物体体积变化时，分子间距离会随之变化，分子势能也会发生变化．如图为分子势能E p与分子间距离r的关系曲线，以下判断正确的是()A．当r＝r1时，分子势能最小B．当r＝r2时，分子引力与斥力大小相等C．当r＞r2时，分子间作用力的合力表现为引力D．在r由r2变到r1的过程中，分子间作用力的合力做正功E．在r由r2逐渐增大的过程中，分子间作用力的合力做负功答案BCE解析A、B两项，由图像可知：分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离；分子引力与斥力大小相等；故A项错误，B项正确；C项，当r＞r2时，分子间距离较大，分子间的作用力表现为引力，故C项正确；D项，r小于r2时，分子间的作用力表现为斥力，距离减小的过程中做负功，故D项错误；E项，在r由r2逐渐增大的过程中，分子间作用力为引力，故分子力的合力做负功，故E项正确．9．(2017·乌鲁木齐模拟)(多选)如图所示是一定质量的O2在0 ℃和100 ℃时分子数与分子速率的图像．从图像中可以得到的正确结论是( )A ．曲线甲是O 2在0 ℃时的图像B ．无论是0 ℃还是100 ℃，中等速率的氧气分子占大多数C ．存在某一速率，0 ℃和100 ℃时氧气分子数相等D ．100 ℃时O 2分子的速率都大于0 ℃时O 2分子的速率E ．曲线甲对应的O 2分子的总动能大于曲线乙对应的O 2分子的总动能答案 ABC解析 A 项，分子总数目是一定的，故图线与横轴包围的面积是100%，100 ℃的氧气与0 ℃氧气相比，速率大的分子数比例较多，所以曲线甲是O 2在0 ℃时的图像，故A 项正确；B 项，由图可知，0 ℃和100 ℃氧气分子速率都呈现“中间多两头少”的分布特点．即中等速率的氧气分子占大多数，故B 项正确；C 项，由图可知，两图存在交点，故说明存在某一速率，0 ℃和100 ℃时氧气分子数相等，故C 项正确；D 项，由图可知，100 ℃时O 2分子的速率并不是都大于0 ℃时O 2分子的速率，故D 项错误；E 项，曲线甲为0 ℃时的曲线，而温度越高分子的平均动能越大，故图像曲线甲对应的O 2分子的总动能小于曲线乙对应的O 2分子的总动能，故E 项错误．10．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f 和分子势能E p 随分子间距离r 变化关系的图线是( )答案 B解析 当r ＝r 0时，分子间作用力f ＝0，分子势能E p 最小，排除A 、C 、D 三项，选B 项．11．(多选)若以μ表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，N A 表示阿伏加德罗常数，m 0、V 0分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系正确的有( )A ．N A ＝ρV m 0B ．ρ＝μN A V 0C ．ρ<μN A V 0D ．m 0＝μN A 答案 ACD解析 由于μ＝ρV ，则N A ＝μm 0＝ρV m 0，变形得m 0＝μN A，故A 、D 两项正确；由于分子之间有空隙，所以N A V0<V，水的密度为ρ＝μV<μN A V0，故B项错误，C项正确．12．(2017·遂宁模拟)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A.已知1克拉＝0.2克，则()A．a克拉钻石所含有的分子数为0.2×10－3aN AMB．a克拉钻石所含有的分子数为aN A MC．每个钻石分子直径的表达式为36M×10－3N Aρπ(单位为m)D．每个钻石分子直径的表达式为6MN Aρπ(单位为m)答案 C解析a克拉钻石物质的量为n＝0.2aM，所含分子数为N＝nN A＝0.2aN AM，钻石的摩尔体积为V＝M×10－3ρ(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝VN A＝M×10－3N Aρ，设钻石分子直径为d，则V0＝43π⎝⎛⎭⎫d23，联立解得d＝36M×10－3N Aρπ(单位为m)．13．(2017·河南模拟)(多选)将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是()A．分子Q由A运动到C的过程中，先加速再减速B．分子Q在C点时分子势能最小C．分子Q在C点时加速度大小为零D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大E．该图能表示固、液、气三种状态下分子力随分子间距变化的规律答案BCD解析C点为分子斥力和引力相等的位置，C点的右侧分子力表现为引力，C点左侧分子力表现为斥力，因此分子Q由A运动C的过程中，分子Q一直做加速运动，分子的动能一直增大，势能一直减小，当分子Q运动到C点左侧时，分子Q做减速运动，分子的动能减小，势能增大，即分子Q在C点的分子势能最小，故A项错误，B项正确；C点为分子引力等于分子斥力的位置，即分子力表现为零，即分子Q在C点的加速度大小为零，故C 项正确；分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，由分子力的图像可知分子力先增大后减小再增大，则由牛顿第二定律可知加速度先增大后减小再增大，故D项正确；气体分子间距较大，分子作用力很小，不能用此图表示气体分子间作用力的变化规律，但可表示液体和固体分子间作用力的变化规律，故E项错误．14．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0为斥力，F<0为引力．A、B、C、D为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从A处由静止释放，下列A、B、C、D四个图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是()答案 B解析速度方向始终不变，A项错误；加速度与力成正比，方向相同，故B项正确；分子势能不可能增大到正值，故C项错误；乙分子动能不可能为负值，故D项错误．二、非选择题15．(2017·江苏)甲和乙图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同．比较两张图片可知：若水温相同，________(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，________(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈．答案甲乙解析布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，布朗运动是由于液体分子或气体分子对小颗粒的撞击不平衡造成的；颗粒越小，液体分子或气体分子对颗粒的撞击越不平衡，布朗运动越明显．由图可知，乙图中颗粒的布朗运动更明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；温度越高，布朗运动越剧烈，所以若炭粒大小相同，乙中水分子的热运动较剧烈．16．(2017·连云港摸底)测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法．(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25 mL 油酸，倒入标注250 mL 的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL 的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL 的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图(甲)所示．坐标格的正方形大小为2 cm ×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是________ cm 2，由此估算出油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字)．(2)如图(乙)是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片．这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10－8 m 的圆周而组成的．由此可以估算出铁原子的直径约为________ m(结果保留两位有效数字)．答案 (1)256 8×10－10 (2)9.4×10－10解析 (1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面积S＝格数×2 cm ×2 cm ＝256 cm 2.溶液浓度为11 000，每滴溶液体积为1100mL ，2滴溶液中所含油酸体积为V ＝2×10－5 cm 3.油膜厚度即油酸分子的直径是d ＝V S≈8×10－10 m. (2)直径为1.43×10－8 m 的圆周周长为D ＝πd ＝4.5×10－8 m ，可以估算出铁原子的直径约为d ′＝4.5×10－848 m ＝9.4×10－10 m.。
人教版高考物理一轮复习 第12章 近代物理初步 12+1章末综合能力滚动练
(12＋1)章末综合能力滚动练一、单项选择题1．(2019·山东临沂市2月质检)2018年3月14日,著名物理学家斯蒂芬·威廉·霍金逝世,引发全球各界悼念．在物理学发展的历程中,许多物理学家的科学研究为物理学的建立做出了巨大的贡献．关于下列几位物理学家所做科学贡献的叙述中,正确的是( )A．卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体,得出万有引力定律B．法拉第通过长时间的实验研究发现了通电导线周围存在磁场C．查德威克用α粒子轰击Be原子核发现了中子D．爱因斯坦的光子说认为,只要光照时间足够长,所有电子最终都能跃出金属表面成为光电子答案 C解析牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体,得出万有引力定律,选项A错误；奥斯特通过长时间的实验研究发现了通电导线周围存在磁场,选项B错误；查德威克用α粒子轰击Be原子核发现了中子,选项C正确；爱因斯坦的光子说认为,能否发生光电效应与入射光的频率有关,与光照时间无关,选项D错误．2．(2019·河北张家口市上学期期末)下列说法正确的是( )A．英国物理学家汤姆孙发现电子,并通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量B．开普勒通过对行星观测记录的研究,发现了万有引力定律C．伽利略通过实验和合理的推理提出质量并不是影响落体运动快慢的原因D．电场和磁场的概念分别是由奥斯特和楞次建立的答案 C解析英国物理学家汤姆孙发现电子,密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量,选项A错误；开普勒通过对行星观测记录的研究,发现了行星运动定律,牛顿发现了万有引力定律,选项B错误；伽利略通过实验和合理的推理提出质量并不是影响落体运动快慢的原因,选项C正确；电场和磁场的概念是由法拉第建立的,选项D错误．3．(2019·湖北天门、仙桃等八市第二次联考)下列现象中,原子核结构发生了改变的是( )A．氢气放电管发出可见光B．β衰变放出β粒子C．α粒子散射现象D．光电效应现象答案 B解析氢气放电管发出可见光是原子从较高能级跃迁至较低能级的结果,是由于原子内部电子运动产生的,与原子核内部变化无关,故A错误；β衰变放出β粒子是原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子,所以导致原子核结构发生了改变,故B正确；α粒子散射实验表明原子具有核式结构,故C错误；光电效应是原子核外电子吸收光子能量逃逸出来的现象,跟原子核内部变化无关,故D错误．4．(2019·云南昆明市4月质检)下列说法正确的是( )A．原子核的结合能越大,原子核越稳定B．β衰变释放出电子,说明原子核内有电子C．氡的半衰期为3.8天,8个氡原子核经过7.6天后剩下2个氡原子核D．用频率为ν的入射光照射光电管的阴极,遏止电压为U c,改用频率为2ν的入射光照射同一光电管,遏止电压大于2U c答案 D解析原子核的比结合能越大,原子核越稳定,故A错误；β衰变释放出电子,是中子转化为质子放出的,不能说明原子核内有电子,故B错误；半衰期的概念是对大量原子核而言的,对于个别原子核无意义,故C错误；由光电效应方程：eU c＝hν－W0,当改用频率为2ν的入射光照射同一光电管,遏止电压满足关系式eU c′＝h·2ν－W0,则U c′>2U c,故D正确．5．(2020·辽宁沈阳市第一次质检)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着重要作用,下列属于放射性元素衰变的是( )A.23892U→23490Th＋42HeB.23592U＋10n→13153I＋10339Y＋210nC.21H＋31H→42He＋10nD.42He＋2713Al→3015P＋10n答案 A解析A选项的反应释放出α粒子,属于α衰变,故A正确；B选项属于重核裂变,故B错误；C选项属于轻核聚变,故C错误；D选项是原子核的人工转变,不是放射性衰变,故D错误．6.(2019·山东泰安市3月第一轮模拟)如图1,用光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光照射时,有光电流产生．则饱和光电流( )图1A．与照射时间成正比B．与入射光的强度无关C．与入射光的强度成正比D．与两极间的电压成正比答案 C解析当某种频率的光入射到金属上能发生光电效应时,饱和光电流的大小只与入射光的强度有关,且与入射光的强度成正比,与光照时间以及光电管两极间的电压无关．7．(2019·河南郑州市第二次质量预测)1933年至1934年间,约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时,发生的核反应方程为2713Al ＋42He →3015P ＋10n,反应生成物3015P 像天然放射性元素一样衰变,放出正电子e,且伴随产生中微子AZ ν,核反应方程为3015P →3014Si ＋01e ＋AZ ν.则下列说法正确的是( ) A ．当温度、压强等条件变化时,放射性元素3015P 的半衰期随之变化 B ．中微子的质量数A ＝0,电荷数Z ＝0 C ．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D ．两个质子和两个中子结合成一个α粒子,则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量 答案 B解析 放射性元素的半衰期与外界因素无关,选项A 错误；根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,中微子的质量数A ＝0,电荷数Z ＝0,选项B 正确；正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的,选项C 错误；两个质子和两个中子结合成一个α粒子要释放能量,根据爱因斯坦质能方程及质量亏损可知,两个质子与两个中子的质量之和大于α粒子的质量,选项D 错误．8．(2019·福建龙岩市3月质量检查)两个氘核以相等的动能E k 对心碰撞发生核聚变,核反应方程为21H ＋21H →32He ＋10n,其中氘核的质量为m 1,氦核的质量为m 2,中子的质量为m 3.假设核反应释放的核能E 全部转化为动能,下列说法正确的是( ) A ．核反应后氦核与中子的动量相同 B ．该核反应释放的能量为E ＝(m 1－m 2－m 3)c 2C ．核反应后氦核的动能为E ＋2E k4D ．核反应后中子的动能为E ＋E k4答案 C解析 核反应前两氘核动量和为零,因而核反应后氦核与中子的动量等大反向,故A 错误；该核反应释放的能量E ＝(2m 1－m 2－m 3)c 2,故B 错误；由能量守恒可得：核反应后的总能量为E ＋2E k ,由动能与动量的关系E k ＝p 22m ,且m He ＝3m n 可知,核反应后氦核的动能为E ＋2E k 4,核反应后中子的动能为3E ＋2E k4,故C 正确,D 错误．二、多项选择题9.(2019·天津卷·6)如图2,我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破,等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度,为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是( )图2A．核聚变比核裂变更为安全、清洁B．任何两个原子核都可以发生聚变C．两个轻核结合成质量较大的核,总质量较聚变前增加D．两个轻核结合成质量较大的核,核子的比结合能增加答案AD解析与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁,A正确；自然界中最容易发生的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变,不是任意两个原子核都能发生核聚变,B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时,放出巨大的能量,根据E＝mc2可知,聚变反应中存在质量亏损,则总质量较聚变前减少,C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量,核子的平均质量减少,所以核子的比结合能增加,D正确．10．(2019·山东潍坊市下学期高考模拟)关于原子物理知识,下列说法正确的是( )A．升高放射性物质的温度,其半衰期变短B．发生光电效应现象时,增大入射光的频率,同一金属的逸出功变大C.23793Np经过7次α衰变和4次β衰变后变成20983BiD．根据玻尔理论,氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子答案CD解析半衰期与温度无关,即升高放射性物质的温度,其半衰期不会发生变化,故A错误；金属的逸出功由金属材料决定,与入射光的频率无关,故B错误；设需要经过x次α衰变和y次β衰变,根据质量数守恒和电荷数守恒有：93＝2x－y＋83,4x＝237－209,所以解得：x＝7,y＝4,故C正确；根据玻尔理论,氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子,D正确．11．(2019·东北三省三校第二次联合模拟)如图3所示,甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c 三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和截止频率．以下说法正确的是( )图3A．若b光为绿光,c光可能是紫光B．若a光为绿光,c光可能是紫光C．若b光光子能量为2.81eV,用它照射由金属铷制成的阴极,所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于n＝3激发态的氢原子,可以产生6种不同频率的光D．若b光光子能量为2.81eV,用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子,可以产生6种不同频率的光答案BC解析由光电效应方程E k＝hν－W0和eU c＝E k,联立解得eU c＝hν－W0,即光照射同一块金属时,只要遏止电压一样,说明光的频率一样,遏止电压越大,光的频率越大,因此可知b光和c光的频率一样,大于a光的频率,故A错误,B正确；b光照射由金属铷制成的阴极产生的光电子的最大初动能为E k＝hν－W0＝(2.81－2.13) eV＝0.68eV,光电子撞击氢原子,氢原子只吸收两个能级差的能量,因此n＝3能级的氢原子吸收的能量为ΔE k＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV,这时氢原子处在n＝4的能级上,可辐射6种频率的光,C正确；若用光子照射氢原子,氢原子只能吸收光子能量恰好为能级能量差的光子,2.81eV能量的光子不被吸收,D 错误．12．(2019·湖南娄底市第二次模拟)如图4,在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核(A Z X)发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量,生成的新核用Y表示．下列说法正确的是( )图4A．新核Y在磁场中圆周运动的半径为R Y＝2Z－2RB．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,且电流大小为I＝Bq22πmC ．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,则衰变过程中的质量亏损为Δm ＝A qBR22m A －4c 2D ．发生衰变后产生的α粒子与新核Y 在磁场中运动的轨迹正确的是图丙 答案 ABC解析 由题可知：AZ X →42He ＋A －4Z －2Y,生成的新核Y 和α粒子动量大小相等,方向相反,而且洛伦兹力提供向心力,即qvB ＝m v 2R ,则R ＝mv qB ,可知：R Y R ＝2Z －2,即R Y ＝2Z －2R,故A 正确；由于圆周运动周期T ＝2πm qB ,则环形电流为：I ＝q T ＝Bq 22πm ,故B 正确；对α粒子,由洛伦兹力提供向心力qvB ＝m v 2R ,可得v ＝BqRm 由质量关系可知,衰变后新核Y 质量为M ＝A －44m由衰变过程动量守恒可得Mv ′－mv ＝0可知：v ′＝mM v则系统增加的能量为：ΔE ＝12Mv ′2＋12mv 2,由质能方程得：ΔE ＝Δmc 2联立可得Δm ＝A qBR22m A －4c2,故C 正确；由动量守恒可知,衰变后α粒子与新核Y 运动方向相反,所以,轨迹圆应外切,由圆周运动的半径公式R ＝mvqB 可知,α粒子半径大,由左手定则可知题图丁正确,故D 错误． 三、非选择题13．(2020·江苏南通市一模)如图5,两足够长的光滑平行导轨水平放置,处于磁感应强度为B 、方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,一端连接阻值为R 的电阻．一金属棒垂直导轨放置,质量为m,接入电路的电阻为r.水平放置的轻弹簧左端固定,右端与金属棒中点垂直连接,弹簧劲度系数为k.装置处于静止状态．现给金属棒一个水平向右的初速度v 0,第一次运动到最右端时,棒的加速度为a,棒与导轨始终接触良好,导轨电阻不计,弹簧在弹性限度内,重力加速度为g,求：图5(1)金属棒开始运动时受到的安培力F 的大小和方向；(2)金属棒从开始运动到第一次运动到最右端时,通过R 的电荷量q ； (3)金属棒从开始运动到最终停止的整个过程中,R 上产生的热量Q. 答案 见解析解析 (1)金属棒开始运动时,感应电流I 0＝BLv 0R ＋r安培力：F ＝I 0LB解得：F ＝B 2L 2v 0R ＋r,方向水平向左；(2)设金属棒向右运动的最大距离为x,当金属棒运动到最右端时,速度为0,故此时金属棒受到的安培力也为0,则a ＝kxm此过程回路产生的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝BLxΔt通过电阻R 的电荷量q ＝ER ＋rΔt 解得：q ＝BLmakR ＋r； (3)金属棒从开始运动到最终停止的整个过程,由能量守恒定律可知回路产生的总热量Q 总＝12mv 02由于Q Q 总＝R R ＋r解得：Q ＝mRv 022R ＋r .。
2019届高考物理总复习练习：第十二章 近代物理 第一节
(建议用时：60分钟)一、单项选择题1．(2018·茂名模拟)用一束紫外线照射某金属时不能发生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是()A．改用红光照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间解析：选B.根据光电效应发生的条件ν＞ν0，必须用能量更大，即频率更高的粒子．能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关．X射线的频率大于紫外线的频率．故A、C、D错误，B正确．2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 sD．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生解析：选A.发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；发生光电效应的反应时间一般都不超过10－9 s，选项C错误；只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能发生，选项D错误．3．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料()A.仅钠能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子D．都能产生光电子解析：选D.根据爱因斯坦光电效应方程可知，只有光源的波长小于某金属的极限波长，才有光电子逸出，该光源发出的光的波长有小于100 nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误．4．(2018·湖北八校联考)下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压U c和入射光的频率ν的几组数据．则这种金属的截止频率约为()A．3.5×1014Hz B．4.3×1014HzC．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz解析：选B.遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程U c＝0.397 3ν1014－1.7024，当U c＝0时，解得ν≈4.3×1014Hz，B正确．5．(2017·高考北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108 m/s)()A．10－21 J B．10－18 JC．10－15 J D．10－12 J解析：选B.光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确．6．(2018·江苏苏锡常镇四市调研)如图所示为研究光电效应现象的实验，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是()A．入射光强度较弱B．入射光波长太长C．电源电压太高D．光照射时间太短解析：选B.光的强度和光照时间都不能决定能否发生光电效应；光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，则可能是没有发生光电效应，即入射光的频率过小，波长较大造成的；电源电压也不能决定光电管中能否有光电流；故选项B正确，A、C、D错误．7．1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法错误的是()A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性D．该实验说明实物粒子具有波动性答案：C二、多项选择题8．如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的部分干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹．则对本实验的理解正确的是()A．图甲体现了电子的粒子性B．图乙体现了电子的粒子性C．单个电子运动轨道是确定的D．图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小解析：选AD.题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A 正确，C 错误；题图乙中明、暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性，B 错误；题图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小，D 正确．9．(2018·黑龙江双鸭山市一中模拟)用两束频率相同，光照强度不同的紫外线去照射两种不同金属板，都能产生光电效应，则( ) A ．金属板带正电，原因为有电子从金属板逸出B ．用强度大的紫外线照射时，所产生的光电子的初速度一定大C ．从极限频率较小的金属中飞出的光电子的初动能一定大D ．由光照强度大的紫外线所照射的金属，单位时间内产生的光电子数目一定多解析：选ACD.因为有电子从金属板逸出，故金属板带正电，选项A 正确；光电子最大初动能与入射光的强度无关，故B 错误；由E kmax ＝hν－W 逸出功＝hν－hν0可知，从极限频率较小的金属中飞出的光电子的初动能一定大，选项C 正确；单位时间内产生的光电子数目与入射光的强度有关，故强度较大的紫外线照射的金属，单位时间内产生的光电子数目一定多，故D 正确．10．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于hν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为E 2解析：选ABC.由爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0知，当ν＝0时－W 0＝E k ，故W 0＝E ，A 项对；而E k ＝0时，h ν＝W 0即W 0＝hν0，B 项对；入射光的频率为2ν0时产生的光电子的最大初动能E km ＝2hν0－hν0＝hν0＝E ，C 项对；入射光的频率为ν02时，不会发生光电效应，D 错．11．研究光电效应规律的实验装置如图甲所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K 时，有光电子产生．由于光电管K 、A 间加的是反向电压，光电子从阴极K 发射后将向阳极A 做减速运动．光电流i 由图中电流计G 测出，反向电压U 由电压表V 测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U c ，在如图乙所示光电效应实验规律的图象中，正确的是( )解析：选ACD.当反向电压U 与入射光频率ν一定时，光电流i 与光强成正比，所以A 图正确；频率为ν的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为12m e v 2max ＝h ν－W 0，而截止电压U c 与最大初动能的关系为eU c ＝12m e v 2max ，所以截止电压U c 与入射光频率ν的关系是eU c ＝hν－W 0，其函数图象不过原点，所以B 图错误；当光强与入射光频率一定时，单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减少，所以C 图正确；根据光电效应的瞬时性规律，不难确定D 图是正确的． 三、非选择题12．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm 的绿光照射阴极K ，实验测得流过G 表的电流I 与AK 之间的电势差U AK 满足如图乙所示规律，取h ＝6.63×10－34J ·s.结合图象，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K 时的最大动能． (2)该阴极材料的极限波长．解析：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A ，阴极每秒钟发射的光电子的个数n ＝I m e ＝0.64×10－61.6×1019(个)＝4.0×1012(个) 光电子的最大初动能为： E km ＝eU c ＝1.6×10－19C ×0.6 V ＝9.6×10－20J.(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：E km ＝h c λ－h cλ0，代入数据得λ0＝0.66 μm.答案：(1)4.0×1012个 9.6×10－20J (2)0.66 μm。
高考物理一轮复习 第十二章 近代物理 4 章末过关检测(十二)(含解析)-人教版高三全册物理试题
章末过关检测(十二)(建议用时：45分钟) 一、单项选择题1．光子的能量与其( )A．频率成正比B．波长成正比C．速度成正比D．速度平方成正比解析：选A.由E＝hν＝h cλ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比且与速度无关，A正确，B、C、D错误．2．关于光电效应，以下说法正确的答案是( )A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能从金属逸出B．如果入射光子的能量小于金属外表的电子抑制原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了．但如换用波长更长的入射光子，如此有可能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能越大D．由于不同金属的逸出功是不一样的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不一样解析：选D.发生光电效应时，金属中逸出的电子只能吸收一个光子的能量，A错误；当入射光子的能量小于金属外表的电子抑制原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了，但如换用波长更长的入射光子，频率更低，更不可能发生，B错误；入射光的强度越大，单位时间内发出光电子的数目越多，形成的光电流越大，与最大初动能无关，C 错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0知，不同金属的逸出功是不一样的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不一样，D正确．3.如下列图为氢原子的能级图，当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b，如此如下说法中正确的答案是( )A ．光子a 的能量大于光子b 的能量B ．光子a 的波长小于光子b 的波长C ．b 光比a 光更容易发生衍射现象D ．在同种介质中，a 光子的传播速度大于b 光子的传播速度解析：选D.氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级的能级差小于从n ＝3的能级跃迁到n ＝1的能级时的能级差，根据E m －E n ＝hν，知光子a 的能量小于光子b 的能量，故A 错误；光子a 的频率小于光子b 的频率，所以b 的频率大，波长小，所以a 光更容易发生衍射，故B 、C 错误；光子a 的频率小，如此折射率小，根据v ＝cn知，光子a 在介质中的传播速度大于光子b 在介质中的传播速度，故D 正确．4.研究放射性元素射线性质的实验装置如下列图．两块平行放置的金属板A 、B 分别与电源的两极a 、b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．如此( )A ．a 为电源正极，到达A 板的为α射线B ．a 为电源正极，到达A 板的为β射线C ．a 为电源负极，到达A 板的为α射线D ．a 为电源负极，到达A 板的为β射线解析：选B.从题图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A 极板的粒子在初速度方向的位移小于到达B 板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，如此根据公式x ＝v 0t ＝v 0md 2qU，两个粒子初速度v 0相差不大，两极板间电压U 一样，放射源与两极板的距离d2也一样，而电子的mq 小得多，所以电子在初速度方向的位移小，故达到A 极板的是β射线，A 极板带正电，a 为电源的正极，故B 正确．5．(2019·高考某某卷)如图为a 、b 、c 三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系．由a 、b 、c 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的答案是( )解析：选C.由爱因斯坦光电效应方程可知E km ＝hν－W 0，又eU c ＝E km ，如此eU c ＝hν－W 0，结合图象可知三种光的折射率大小关系为n b >n c >n a ，a 、b 、c 组成的复色光通过三棱镜时，折射率越大，偏折角度越大，C 正确，A 、B 、D 错误．6.自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态．某些原子核的衰变情况如下列图(N表示中子数，Z表示质子数)，如此如下说法正确的答案是( )A．由228 88Ra到228 89Ac的衰变是α衰变B．228 88Ra的半衰期是T，如此8个228 88Ra原子核经过2T时间后还剩2个C．从228 90Th到208 82Pb共发生5次α衰变和2次β衰变D．图中发生的α衰变和β衰变分别只能产生α和β射线解析：选C.由228 88Ra到228 89Ac放出负电子，如此此衰变是β衰变，A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核不适用，B错误；228 90Th变为208 82Pb，质量数少20，如此发生了5次α衰变，根据5×2－x＝8得，x＝2，知发生了2次β衰变，C正确；图中发生的α衰变和β衰变时，往往伴随γ射线产生，D错误．二、多项选择题7．能源是社会开展的根底，开展核能是解决能源问题的途径之一．如下释放核能的反响方程，表述正确的有( )A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反响B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反响D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变解析：选AC.β衰变时释放出电子(0－1e)，α衰变时释放出氦原子核(42He)，B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反响；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反响，A、C正确．8.(2020·河北保定模拟)如下列图，这是一个研究光电效应的电路图，如下表示中正确的答案是( )A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC.只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，如此有eU ＝12mv 2m ，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，A 正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝qt得电流表读数变大，假设电流达到饱和电流，如此电流表示数不会增大，B 错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，D 错误．9．(2020·山西模拟)核反响堆是利用中子轰击重核发生裂变反响，释放出大量核能.23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋a X 是反响堆中发生的许多核反响中的一种，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23592U 、14156Ba 、9236Kr 核的质量，m X 表示X 粒子的质量，c 为真空中的光速，以下说法正确的答案是( )A ．X 为中子，a ＝2B ．X 为中子，a ＝3C ．上述核反响中放出的核能ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －2m X )c 2D ．上述核反响中放出的核能ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －3m X )c 2解析：选BC.核反响中，质量数守恒，电荷数守恒，如此知23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋a X 中X 为10n ，a ＝3，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，C 正确，D 错误．10．太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反响可以看做是4个氢核(11H)结合成1个氦核同时放出2个正电子．下表中列出了局部粒子的质量(取1 u ＝16×10－26kg)：A ．核反响方程为411H →42He ＋201eB ．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kgC ．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29kgD ．聚变反响过程中释放的能量约为4.0×10－12J解析：选ACD.由核反响的质量数守恒与电荷数守恒得411H→42He＋201e，A正确；反响中的质量亏损为Δm＝4m p－mα－2m e＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u＝0.026 6 u＝4.43×10－29 kg，C正确，B错误；由质能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4×10－12 J，D正确．三、非选择题11．氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV.大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为________eV(保存2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．解析：频率最大的光子对应于从最高能级向基态的跃迁，如此有E n－E1＝－0.96E1，又因为E n＝1n2E1，故可得n＝5，因而频率最小的光子对应于从n＝5到n＝4的能级跃迁，具有的能量ΔE＝E5－E4＝E125－E116＝0.31 eV，因氢原子是大量的，故由C25＝10知可具有10种不同频率的光子．答案：0.31 1012．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极〞或“阳极〞)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，如此铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，如此产生的光电子的最大初动能E k＝________J.解析：(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由E k＝hν－hνc得，光电子的最大初动能E k ＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J ≈1.23×10－19 J.答案：(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确] 3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]13．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用 AZ X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反响方程； (2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小； (3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .解析：(1)AZ X →A －4Z －2Y ＋42He. (2)设α粒子的速度大小为v ，由qvB ＝m v 2R ，T ＝2πR v，得α粒子在磁场中运动周期T ＝2πmqB环形电流大小I ＝q T ＝q 2B 2πm .(3)由qvB ＝m v 2R ，得v ＝qBRm设衰变后新核Y 的速度大小为v ′，系统动量守恒Mv ′－mv ＝0 v ′＝mv M ＝qBRM由Δmc 2＝12Mv ′2＋12mv 2得Δm ＝〔M ＋m 〕〔qBR 〕22mMc 2. 答案：见解析。
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第十二章 近代物理
章末热点集训
对光电效应的理解和应用
(2016·高考江苏卷)几种金属的逸出功W 0见下表：
光的波长范围为4.0×10－7
～7.6×10－7
m ，普朗克常量h ＝6.63×10－34
J ·s.
[解析] 光子的能量E ＝hc
λ
，取λ＝4.0×10－7 m ，则E ≈5.0×10
－19
J
根据E ＞W 0判断，钠、钾、铷能发生光电效应．
[答案] 钠、钾、铷
1.用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a
照射光电管阴极K ，电流计G 的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K
时，电流计G 的指针不发生偏转，那么( )
A ．a 光的频率一定小于b 光的频率
B ．只增加a 光的强度可使通过电流计G 的电流增大
C ．增加b 光的强度可能使电流计G 的指针发生偏转
D ．用a 光照射光电管阴极K 时通过电流计G 的电流是由d 到c
解析：选B.由于用单色光a 照射光电管阴极K ，电流计G 的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生偏转，说明b 光不能发生光电效应，即a 光的频率一定大于b 光的频率；增加a 光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G 的电流增大，因为b 光不能发生光电效应，所以即使增加b 光的强度也不可能使电流计G 的指针发生偏转； 用a 光照射光电管阴极K 时，
通过电流计G 的电子的方向是由d 到c 所以电流方向是由c 到d ，选项B 正确．
氢原子能级跃迁问题
(2015·高考海南卷)氢原子基态的能量为E 1＝－13.6eV.大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E 1，频率最小的光子的能量为________eV(保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频
率．
[解析] 频率最大的光子对应于从最高能级向基态的跃迁，则有E n －E 1＝－0.96E 1，又因为E n ＝1
n2
E 1，故可得n ＝5，因而频率最小的光子对应于从n ＝5到n ＝4的能级跃迁，具有的能量ΔE ＝E 5－E 4＝E125－
E1
16
＝0.31 eV ，因氢原子是大量的，故由C25＝10知可具有10种不同频
率的光子．
[答案] 0.31 10
2.(2018·北京海淀高三模拟)已知氦离子(He ＋
)的能级图如图所示，根
据能级跃迁理论可知( )
A ．氦离子(He ＋
)从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出光
子的频率低
B ．大量处在n ＝3能级的氦离子(He ＋
)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子
C ．氦离子(He ＋
)处于n ＝1能级时，能吸收45 eV 的能量跃迁到n ＝2能级
D ．氦离子(He ＋
)从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级，需要吸收能量
解析：选A.氦离子的跃迁过程类似于氢原子，从高能级到低能级跃迁过程中要以光子的形式放出能量，而从低能级向高能级跃迁的过程中吸收能量，且吸收(或放出)的能量满足能级的差值，即ΔE ＝E M －E N .故C 、D 错误；大量的氦离子从高能级向低能级跃迁的过程中，辐
射的光子种类满足组合规律即C2n ，故B 错误．
核能的计算
现有两动能均为E 0＝0.35 MeV 的21H 在一条直线上相向运动，两个21H 发生对撞后能发生核反应，得到32He 和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为32He 和新粒子的动能．已知21H 的质量为2.014 1 u ，32He 的质量为3.016 0 u ，新粒子的质量为1.008 7 u ，核反应时质量亏损1 u 释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算，结果保留整数)．则下列说
法正确的是( )
A ．核反应方程为21H ＋21H →32He ＋1H
B ．核反应前后不满足能量守恒定律
C ．新粒子的动能约为3 MeV
D.32He 的动能约为4 MeV。