高考物理二轮复习：专题强化训练 专题十八 近代物理 B卷

专题十八 近代物理 B 卷1.2019年4月23日,海军建军70周年阅兵式上,首先接受检阅的是“长征10号”战略导弹核潜艇,“长征10号”是新型战略核潜艇,也是中国建造排水量最大的潜艇,核反应堆是其动力源.关于核反应,下列说法正确的是( )A.核反应方程12120671C N e -→+属于β衰变,β射线来自原子核外的电子B.核反应方程32411120H H He n +→+属于聚变反应,该反应作为核潜艇的清洁动力源使用C.反应方程235114489192056360U n Ba Kr 3n +→++属于裂变,是原子弹裂变反应原理D.核反应遵从反应前后核电荷数、质量守恒,所以生成物的质量和反应物的质量始终相等 2.一般烟雾报警器工作原理如图所示，半衰期为432年的放射性元素镅24195Am 衰变所释放的射线可使空气分子电离成正、负离子，正、负离子分别向两极板运动，从而产生电流.当烟雾进入探测腔内时，烟雾会吸收部分射线，导致电流减小，外电路探测到两个电极之间电压、电流的变化，从而触发警报.根据以上信息，下列说法正确的是( )A.若图中电流表中电流方向从左向右，则正离子向右极板运动B.镅放出的射线只有γ射线C.1 kg 的镅经1296年将有125 g 发生衰变D.根据欧姆定律，理想电流表中的电流与两极板间电压成正比、与两极板之间的电阻成反比3.2018年8月23日，国家重大科技基础设施中国散裂中子源项目通过国家验收，正式投入运行，并将对国内外各领域的用户开放.有关中子的研究，下列说法正确的是( )A.卢瑟福发现中子的核反应方程为941214260Be He C n +→+B.中子和其他微观粒子一样，都具有波粒二象性C.核反应方程210484822Po X He y →+中的206y =，X 的中子个数为128D.23592U 在中子轰击下生成9438Sr 和14054Xe 的过程中，原子核中核子的平均质量变大4.图示为氢原子能级示意图,已知大量处于2n =能级的氢原子,当它们受到某种频率的光线照射后,可辐射出6种不同频率的光子,下列说法正确的是( )A.可能是处于2n =能级的氢原子受到照射后跃迁到5n =能级B.这6种光子有3种可以让逸出功为10 eV 的某金属发生光电效应C.频率最高的光子是氢原子从2n =能级跃迁到1n =能级辐射出的D.波长最长的光子是氢原子从4n =能级跃迁到1n =能级辐射出的5.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错误的是( )A.由图可知，原子核D 和E 聚变成原子核F 时会有质量亏损要放出核能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6.已知氢原子的能级公式112(13.6eV,1,2,3,...)n E E E n n ==-=.大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时,发出的复色光通过玻璃三棱镜后分成a b c d e f 、、、、、六束(含不可见光),如图所示.据此可知,从3n =能级向1n =能级(基态)跃迁产生的那一束是( )A.bB.cC.dD.e7.据国内媒体报道，中国南海“充电宝”的构想即将实现，第一座海上浮动核电站即将建设完成.据专家透露，中国计划建造20个海上浮动核电站，主要用于海水淡化、资源开发以及为护航潜艇和南海各地区供电.此类核电站采用的是“核裂变”技术，23592U 受中子轰击时会发生裂变，产生14456Ba 和8936Kr ，同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量约为200 MeV ，阿伏加德罗常数取231A 6.010mol N -=⨯.则下列说法中正确的是( )A.核反应方程为2351448919256360U Ba Kr 2n →++B.14456Ba 的结合能比23592U 的结合能大C.只有铀块的体积不小于临界体积时才能发生链式反应D.若有1 mol 的铀发生核反应，且核裂变释放的能量一半转化为电能，则产生的电能约为129.610J ⨯8.如图所示是氢原子的能级示意图,当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子,已知可见光的光子的能量范围在1.62 eV~3.11 eV 之间,普朗克常量346.6310J s h -=⨯⋅,则以下说法正确的是( )A.用波长为60 nm 的伦琴射线照射能使处于基态的氢原子电离B.锌的逸出功是3.34 eV,一群处于3n =能级的氢原子向基态跃迁时,发出的光照射锌板,锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVC.一个处于基态的氢原子可以吸收任意频率的光子后跃迁到高能级D.根据玻尔理论,氢原子辐射光子后能量减小,核外电子的动能增大9.图甲为光电效应实验电路图,移动滑动变阻器滑片位置或对调电源正负极,得到电流表的示数I 随电压表的示数U 变化的规律如图乙所示,则下列说法中正确的是( )A.由能量守恒定律可知,光电子的最大初动能等于入射光子的能量B.由欧姆定律可知,电压表的示数为零时,电流表的示数也为零C.保持光的频率不变,只增加光照强度时,I U -图像的纵截距0I 会增大D.只改变光的频率,发现I U -图像的横截距绝对值c U 增大,改变后的光在同一双缝干涉装置中的干涉条纹间距比原来的光要小10.氘、氚的核聚变方程为23411120H H He n +→+，氘核的质量为1m ，氚核的质量为2m ，氦核的质量为3m ，中子的质量为4m .核反应中放出γ光子，该γ光子照射到逸出功为0W 的金属板上，逸出的光电子的最大初动能为k E ，已知光电子的质量为m ，光速为c ，普朗克常量为h ，则( )A.核聚变反应释放的核能为21234()m m m m c +--B.γ光子来源于核外电子的能级跃迁C.k 2mED.γ光子的频率为k 0E W h - 11.氢原子的能级图如图所示,a 和b 是从高能级向低能级跃迁时辐射出的两种可见光,则( )A.a 光的光子能量高于b 光的光子能量B.a 光的波长大于b 光的波长C.a 光与b 光在空间叠加时可以产生干涉现象D.同一玻璃对a 光的折射率大于对b 光的折射率12.图甲为研究光电效应的电路图,图乙为静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核XA Z 衰变后产生的新核Y 和某种射线的轨迹,下列说法正确的是( )A.利用能够产生光电效应的两种(或多种)频率已知的光采用图甲的所示电路进行实验可测出普朗克常量B.将图甲的正负极对调,在光照不变的情况下,可研究得出光电流的饱和值C.图乙对应的衰变方程为4422X He Y A A Z Z --→+D.图乙对应的衰变方程为110X e Y A A Z Z +-→+13.如图甲为发生光电效应的电路图，所有元件均完好，图乙为氢原子的能级图.已知氢原子从2n =能级跃迁到1n =能级时，辐射出的A 光恰能使图甲中的光电管发生光电效应，则以下判断正确的是( )A.若某次实验中灵敏电流计没有电流通过，经检查电路连接没有问题，一定是光照时间太短B.氢原子从3n=能级辐射的光也能逸出光电子，且具有更大的最大初动能n=能级跃迁到2C.氢原子从3n=能级辐射的光在同一种介质中的传播速度比A光大n=能级跃迁到2D.一群处于4n=能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中有3种光能使图甲中光电管发生光电效应答案以及解析1.答案：C解析：β衰变是原子核内一个中子转化成一个质子的同时释放出一个电子的现象,故A 错误;质量数较小的核转化为质量数较大的核,属于轻核聚变,是氢弹聚变反应原理,质量数较大的核裂变为质量数中等的核,属于重核裂变,是原子弹裂变反应原理,核潜艇的动力也是来自裂变,故B 错误,C 正确;核反应过程中有质量亏损才有能量产生,核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒,故D 错误.2.答案：A解析：若题图中电流表中电流方向从左向右，说明电容器右极板为正极板，则正离子向右极板运动，A 正确；镅24195Am 衰变所释放的射线可使空气分子电离成正、负离子，从而产生电流，α射线才能使空气分子电离，B 错误；镅半衰期为432年，经1296年，发生三次衰变，还剩下没有衰变的24195Am 的质量为301()125g 2m m ==，则衰变的24195Am 的质量为875 g ，C 错误；对于电离的空气导体这类非纯电阻元件不满足欧姆定律，其电流与两端电压不成正比，D 错误.3.答案：B解析：卢瑟福通过分析α粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型的猜想，查德威克通过α粒子轰击铍核获得碳核的实验验证了卢瑟福的猜想，A 错误；所有粒子都具有波粒二象性，B 正确；由质量数守恒知，2104206y =-=，X 的中子数为20682124-=，C 错误；裂变反应释放能量，根据质能方程可知，核反应过程中存在质量亏损，原子核中核子的平均质量变小，D 错误.4.答案：B解析：根据24C 6=知,若可辐射出6种不同频率的光子,是处于2n =能级的氢原子受到照射后跃迁到4n =能级,故A 错误;根据能级差公式可得,从2n =能级跃迁到1n =能级辐射的光子的能量为2110.2eV E E -=,从3n =能级跃迁到1n =能级辐射的光子的能量为3112.09eV E E -=,从4n =能级跃迁到1n =能级辐射的光子的能量为4112.75eV E E -=,以上3种光子可以让逸出功为10 eV 的某金属发生光电效应;其余三种频率的光子能量小于10 eV,故B 正确;氢原子从4n =能级向1n =能级跃迁时辐射的光子能量最大,频率最高,故C 错误;由题图可知,当氢原子从4n =能级跃迁到3n =能级时,能级差最小,所以辐射出光子的能量最小,频率最低,波长最长,故D 错误.5.答案：C解析：由图像可知，D 和E 核子的平均质量大于F 核子的平均质量，原子核D 和E 聚变成原子核F 时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故A 正确；A 核子的平均质量大于B 与C 核子的平均质量，原子核A 裂变成原子核B 和C 时会有质量亏损，要释放出核能，故B 正确；对某种特定金属，逸出光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故C 错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，故D 正确；本题选说法错误的，故选C. 6.答案：D解析：大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时,发出的复色光通过玻璃三棱镜后分成6束,可知氢原子发生了从4n =能级向基态的跃迁,其中从4n =能级向1n =能级(基态)跃迁产生的光的频率最大,从3n =能级向1n =能级(基态)跃迁产生的光的频率从高到低排列是第2位,因频率越大的光折射率越大,偏折程度越大,可知从3n =能级向1n =能级跃迁产生的是e 光,故D 正确.7.答案：CD解析：由质量数守恒和电荷数守恒及铀核在裂变过程中需要中子的轰击可知该核反应方程为235114489192056360U n Ba Kr 3n +→++，故A 错误；14456Ba 的比结合能比23592U 大，但14456Ba 核子数少，14456Ba 结合能较小，故B 错误；发生链式反应的条件之一是铀块的体积不小于临界体积，故C 正确；1 mol 的铀发生核反应产生的电能为23126.01020050%MeV 9.610J ⨯=⨯⨯⨯，故D 正确.8.答案：ABD 解析：伦琴射线的能量83493106.6310J 6010cE h h νλ--⨯===⨯⨯⨯170.331510J 20.72eV 13.60eV -=⨯=>,则能使处于基态的氢原子电离,故A 正确；一群处于3n =能级的氢原子向基态跃迁时,放出的能量1.51eV (13.60)eV 12.09eV E '=---=,由爱因斯坦光电效应方程有k max 0(12.09 3.34)eV=8.75eV E E W '=-=-,故B 正确;一个处于基态的氢原子向高能级跃迁时吸收的能量一定等于两个能级间的能量差,对应光子的能量是一定的,故C 错误;氢原子辐射出一个光子后,从高能级向低能级跃迁,氢原子的能量减小,轨道半径减小,根据222ke v m r r =可知,轨道半径减小时,电子动能增大,故D 正确.9.答案：CD解析：根据光电效应方程,发生光电效应时,光电子的最大初动能等于入射光子的能量减去金属的逸出功,故A 错误;由题图乙可知,电压表示数为零时,仍有光电流,因为光电子有初动能,故B 错误;保持光的频率不变,只增加光照强度,即增加单位时间内入射光光子个数,则从金属中逸出的光电子数增多,0I 会增大,故C 正确;根据光电效应方程结合最大初动能与遏止电压的关系k 0c E h W eU ν=-=可知,遏止电压c U 的大小与入射光频率有关,遏止电压增大,说明入射光的频率增大,则波长减小,根据公式L x dλ∆=可知改变后的光在同一双缝干涉装置中的干涉条纹间距比原来的光要小,故D 正确.10.答案：AC解析：由爱因斯坦的质能方程2E m c ∆=∆⋅可知，核聚变反应释放的核能为21234()m m m m c +--，故A 正确；γ光子来源于核聚变反应释放的能量，故B 错误；光电子的德布罗意波长h pλ=，又p =λ=C 正确；由爱因斯坦光电效应方程可知k 0E h W ν=-，解得k 0E W hν+=，故D 错误. 11.答案：AD 解析：由m n h E E ν=-可知,a 光的光子能量和b 光的光子能量分别为2.55eV a a E h ν==, 1.89eV b b E h ν==,故a 光的光子能量高于b 光的光子能量,A 正确;由于a b νν>,由cλν=可得,a 光的波长小于b 光的波长,故B 错误;由于a b 、两光的频率不相等,故a光与b 光在空间叠加时不会发生干涉现象,故C 错误;由于a 光的频率大于b 光的频率,因此同一玻璃对a 光的折射率大于对b 光的折射率,故D 正确.12.答案：ABD解析：根据光电效应方程得k1101k2202,E h W eU E h W eU νν=-==-=,联立两式解得2121()e U U h νν-=-,所以分别测出两次电流表读数为零时电压表的示数1U 和2U 即可测得普朗克常量,选项A 正确;将题图甲中电源的正负极对调,此时光电管中所加电压为正向电压,在光照不变的情况下,通过调节滑动变阻器可调节光电管两端的电压,可研究得出光电流的饱和值,选项B 正确;由题图乙可知,发生的是β衰变,故衰变方程为110X e Y A A Z Z +-→+,选项C 错误,D 正确.13.答案：CD解析：依据光电效应发生条件可知，当灵敏电流计没有电流通过，经检查电路连接没有问题，一定是入射光的频率低于极限频率，与光照时间无关，故A 错误；氢原子从3n =能级跃迁到2n =能级辐射的光子的能量小于从2n =能级跃迁到1n =能级时辐射出的A 光，因此不能发生光电效应，故B 错误；原子从3n =能级跃迁到2n =能级辐射的光频率小于从2n =能级跃迁到1n =能级时辐射出的A 光，那么在同一种介质中的传播速度比A 光大，故C 正确；一群处于4n =能级的氢原子向较低能级跃迁时可能辐射出24C 6=种不同频率的光子，能量大于或等于A 光的情况有4→1、3→1、2→1共三种，所以共有3种频率的光能使图甲中光电管发生光电效应，故D 正确.。