第14练　近代物理（含解析）--2024年高考物理大二轮复习

这是一份第14练　近代物理（含解析）--2024年高考物理大二轮复习，共11页。
1．(2023·全国甲卷·15)在下列两个核反应方程中X＋eq \\ar(14, 7)N→Y＋eq \\ar(17, 8)O、Y＋eq \\al(7,3)Li→2X，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则( )
A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2
C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4
2．(2023·湖南卷·1)2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是( )
A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
B．氘氚核聚变的核反应方程为eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\ar(0,－1)e
C．核聚变的核反应燃料主要是铀235
D．核聚变反应过程中没有质量亏损
3．(2023·浙江6月选考·5)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将eq \\ar(238, 94)Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。eq \\ar(238, 94)Pu的衰变方程为eq \\ar(238, 94)Pu―→eq \\ar( X,92)U＋eq \\al(4,2)He，则( )
A．衰变方程中的X等于233
B.eq \\al(4,2)He的穿透能力比γ射线强
C.eq \\ar(238, 94)Pu比eq \\ar( X,92)U的比结合能小
D．月夜的寒冷导致eq \\ar(238, 94)Pu的半衰期变大
4．物理学中有很多关于“通量”的概念，如磁通量、辐射通量等，其中辐射通量Φ表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s，波长为λ的平行光垂直照射在面积为S的纸板上，已知该束光单位体积内的光子数为n，光速为c，普朗克常量为h，则该束光的辐射通量为( )
A.eq \f(hc2nS,λ) B.eq \f(hc2nλ3,S)
C.eq \f(hc2,nSλ3) D.eq \f(hc2,nS2λ)
5.(2023·山东卷·1)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )
A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3
C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3
6．(2023·江苏南京市三模)用中子轰击静止的锂核，核反应方程为eq \\al(1,0)n＋eq \\al(6,3)Li→eq \\al(4,2)He＋X＋γ。已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是( )
A．X核为eq \\al(2,1)H核
B．γ光子的动量p＝eq \f(hc,ν)
C．释放的核能ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1
D．质量亏损Δm＝eq \f(4E2＋3E3－6E1＋hν,c2)
7.(2023·江苏南通市第一次调研)如图所示为一价氦离子(He＋)的能级图，根据玻尔原子理论，下列说法正确的是( )
A．能级越高，氦离子越稳定
B．n＝1时，氦离子处于第一激发态
C．从n＝2跃迁到n＝1比从n＝3跃迁到n＝2辐射出的光子动量小
D．一个处于n＝4能级的氦离子跃迁到基态的过程中，可能辐射两种频率的光子
8．(2020·全国卷Ⅱ·18)氘核eq \\al(2,1)H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6eq \\al(2,1)H→2eq \\al(4,2)He＋2eq \\al(1,1)H＋2eq \\al(1,0)n＋43.15 MeV表示。海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为( )
A．40 kg B．100 kg
C．400 kg D．1 000 kg
[争分提能练]
9.(2023·江苏省校联考模拟)玻尔原子理论描述的氢原子的电子轨道示意图如图所示，E1、E2、E3分别表示电子处于轨道1、2、3时原子具有的能量，Ek1、Ek2、Ek3分别表示电子处于轨道1、2、3时具有的动能，则( )
A．E1>E2>E3
B．Ek3>Ek2>Ek1
C．E2－E1>E3－E2
D．|Ek3－Ek2|>|Ek2－Ek1|
10．(2023·江苏苏北地区一模)如图所示，假设入射光子的动量为p0，光子与静止的电子发生弹性碰撞。碰后光子的动量大小为p1，传播方向与入射方向夹角为α；碰后电子的动量大小为p2，出射方向与光子入射方向夹角为β。已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A．碰前入射光的波长为eq \f(p0,h)
B．碰后电子的能量为p2c
C．p0＝p1cs α＋p2cs β
D．p0＝p1＋p2
11．(2023·江苏盐城市三模)用如图甲所示的电路研究光电效应中遏止电压Uc与入射光频率ν的关系。某次实验中得到的甲、乙两种金属对应的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图乙所示。用频率为ν0的光同时照射甲、乙两种金属时，两种金属逸出的初动能最大的光电子分别用a、b表示。下列说法正确的是( )
A．照射的单色光越强，饱和光电流就越小
B．遏止电压Uc与入射光的频率ν成正比
C．光电子b的初动能大于光电子a的初动能
D．光电子b的物质波波长比光电子a的物质波波长长
12．(2023·江苏省南京外国语学校期末)如图所示，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极限频率。以下说法正确的是( )
丁
A．若b光为绿光，a光可能是紫光
B．若a光为绿光，c光可能是紫光
C．若c光光子能量为2.81 eV，用它照射由金属铷构成的阴极，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c光光子能量为2.81 eV，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
[尖子生选练]
13．(2023·江苏南通市模拟)核电站利用核反应堆中铀核裂变释放核能发电。一个中子轰击铀eq \\ar(235, 92)U产生两个中等质量的核氪eq \\al(89,36)Kr和钡eq \\ar(144, 56)Ba，同时产生三个中子，该核反应释放的核能为E，已知真空中光速为c。
(1)写出核反应方程，并求出该裂变反应中的质量亏损Δm；
(2)反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速，假设一个初速度为v0的中子与一个静止的碳核发生弹性正碰，碳核的质量是中子的12倍。求碰撞一次后中子的速度大小。
第14练 近代物理
1．D [设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程中质量数和电荷数守恒可知，第一个核反应方程的电荷数和质量数满足A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足n＋7＝2A，m＋3＝2Z，联立解得Z＝2，A＝4，故选D。]
2．A [相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，B错误；核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C错误；核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。]
3．C [根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为eq \\ar(238, 94)Pu→eq \\ar(234, 92)U＋eq \\al(4,2)He，即衰变方程中的X＝234，故A错误；eq \\al(4,2)He是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误；比结合能越大越稳定，由于eq \\ar(238, 94)Pu衰变成为了eq \\ar(234, 92)U，故eq \\ar(234, 92)U比eq \\ar(238, 94)Pu稳定，即eq \\ar(238, 94)Pu比eq \\ar(234, 92)U的比结合能小，故C正确；半衰期由原子本身的特点决定，与温度等外部因素无关，故D错误。]
4．A [设时间t内，照射在纸板上的光子数为 N＝nctS，辐射能为 E＝Nhν＝Nheq \f(c,λ)，则该束光的辐射通量为 Φ＝eq \f(E,t)＝eq \f(hc2nS,λ)，故选A。]
5．D [原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态能级Ⅰ的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故选D。]
6．C [根据质量数和电荷数守恒可知X核为eq \\al(3,1)H核，故A错误；光子的频率为ν，可知γ光子的动量p＝eq \f(h,λ)＝eq \f(hν,c)，故B错误；由比结合能的概念可知，该核反应释放的核能为ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1，故C正确；质量亏损为Δm＝eq \f(4E2＋3E3－6E1,c2)，故D错误。]
7．D [根据玻尔原子理论可知，能级越低，氦离子越稳定，故A错误；n＝1时，氦离子处于基态，故B错误；根据heq \f(c,λ)＝Em－En(m>n)可知，从n＝2跃迁到n＝1比从n＝3跃迁到n＝2辐射出的光子的波长短，由 λ＝eq \f(h,p)可知，从n＝2跃迁到n＝1比从n＝3跃迁到n＝2辐射出的光子动量大，故C错误；一个处于n＝4能级的氦离子跃迁到基态的过程中，可能辐射两种频率的光子，如从n＝4跃迁到n＝3，从n＝3跃迁到n＝1，故D正确。]
8．C [根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV的能量，1 kg海水中的氘核反应释放的能量为E＝eq \f(1.0×1022,6)×43.15 MeV≈7.19×1022 MeV≈1.15×1010 J，则相当于燃烧的标准煤的质量为M＝eq \f(1.15×1010,2.9×107) kg≈400 kg，故选C。]
9．C [根据玻尔原子模型，氢原子能级公式En＝eq \f(1,n2)E1，E1为负值，能级越高，能级差越小，即E1Ek2>Ek3，|Ek3－Ek2|