2021年高考一轮复习题组训练 物理（湖南省专用）专题十三　近代物理初步（含答案）

专题十三　近代物理初步

【高考题组】

A组　基础题组

1.(2018课标Ⅱ,17,6分)用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19 J。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s,真空中的光速为3.00×108 m·s-1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　)

A.1×1014 Hz B.8×1014 Hz C.2×1015 Hz D.8×1015 Hz

答案　B

2.(2017课标Ⅲ,19,6分)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是(　　)

A.若νa>νb,则一定有Ua<Ub

B.若νa>νb,则一定有Eka>Ekb

C.若Ua<Ub,则一定有Eka<Ekb

D.若νa>νb,则一定有hνa-Eka>hνb-Ekb

答案　BC

3.(2018课标Ⅲ,14,6分)1934年,约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核Al,产生了第一个人工放射性核素X:αAl→n+X。X的原子序数和质量数分别为(　　)

A.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31

答案　B

4.(2017课标Ⅱ,15,6分)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为UThHe。下列说法正确的是(　　)

A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能

B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小

C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间

D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

答案　B

5.[2016课标Ⅲ,35(1),5分](多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核Si*。下列说法正确的是　　　　。 

A.核反应方程为pAlSi*

B.核反应过程中系统动量守恒

C.核反应过程中系统能量不守恒

D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和

E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致

答案　ABE

6.(2019课标Ⅰ,14,6分)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为(　　)

A.12.09 eV B.10.20 eV

C.1.89 eV D.1.51 eV

答案　A

7.(2019课标Ⅱ,15,6分)太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环,循环的结果可表示为

HHe+e+2ν

已知H和He的质量分别为mp=1.007 8 u和mα=4.002 6 u,1 u=931 MeV/c2,c为光速。在4个H转变成He的过程中,释放的能量约为(　　)

A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV

答案　C

B组　综合题组

1.[2016课标Ⅰ,35(1),5分](多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是(　　)

A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大

B.入射光的频率变高,饱和光电流变大

C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大

D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生

E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关

答案　ACE

2.(2017课标Ⅰ,17,6分)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是:H→n。已知H的质量为2.013 6 uHe的质量为3.015 0 un的质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)

A.3.7 MeV B.3.3 MeV

C.2.7 MeV D.0.93 MeV

答案　B

3.(2018天津理综,5,6分)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级时发出的光,它们在真空中的波长由长到短,可以判定(　　)

A.Hα对应的前后能级之差最小

B.同一介质对Hα的折射率最大

C.同一介质中Hδ的传播速度最大

D.用Hγ照射某一金属能发生光电效应,则Hβ也一定能

答案　A

4.(2019北京理综,19,6分)光电管是一种利用光照射产生电流的装置,当入射光照在管中金属板上时,可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。

由表中数据得出的论断中不正确的是(　　)

A.两组实验采用了不同频率的入射光

B.两组实验所用的金属板材质不同

C.若入射光子的能量为5.0 eV,逸出光电子的最大动能为1.9 eV

D.若入射光子的能量为5.0 eV,相对光强越强,光电流越大

答案　B

5.(2019天津理综,6,6分)(多选)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(　　)

A.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

6.(2018天津理综,1,6分)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是　　(　　)

A N俘获一个α粒子,产生O并放出一个粒子

BAl俘获一个α粒子,产生P并放出一个粒子

CB俘获一个质子,产生Be并放出一个粒子

DLi俘获一个质子,产生He并放出一个粒子

答案　B

7.(2015广东理综,18,6分)(多选)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→H+4.9 MeV和 HHHe+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6

C.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

答案　AD

8.[2017江苏单科,12C(1)](多选)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(　　)

AHe核的结合能约为14 MeV

BHe核比Li核更稳定

C.两个H核结合成He核时释放能量

DU核中核子的平均结合能比Kr核中的大

答案　BC

C组　提高题组

1.(2017天津理综,1,6分)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是　(　　)

AHHHen BNHeOH

CHeAlPn DUnBaKr+n

答案　A

2.(2015重庆理综,1,6分)图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是(　　)

A.a、b为β粒子的径迹

B.a、b为γ粒子的径迹

C.c、d为α粒子的径迹

D.c、d为β粒子的径迹

答案　D

3.(2016北京理综,13,6分)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有(　　)

A.1种 B.2种 C.3种 D.4种

答案　C

4.[2015山东理综,39(1)]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　　　　。(多选,填正确答案标号) 

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

答案　ac

5.[2014山东理综,39(1)]氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是　　　　。(多选,填正确答案标号) 

a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nm

b.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级

c.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线

d.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级

答案　cd

6.(2016江苏单科,12C,12分)(1)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广泛应用。下列属于放射性衰变的是　　　　。 

ACNe BUnIY+n

CHHHen DHeAlPn

(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　　　　。 

(3)几种金属的逸出功W0见下表:

　　用一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长范围为 4.0×10-7~7.6×10-7 m,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。

答案　(1)A　(2)　2　(3)光子的能量E=,取λ=4.0×10-7 m,则E≈5.0×10-19 J

根据E>W0判断,钠、钾、铷能发生光电效应。

【限时模拟训练】

时间:25分钟　分值:55分

选择题(每题5分,共55分)

1.(2018常德期末,4)下列说法中不正确的是(　　)

A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程

B.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等

C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律

D.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型

答案　B

2.(2020届湖南师大附中摸底,6)现用某一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,下列说法不正确的是(　　)

A.保持照射光的频率不变,增大照射光的强度,饱和光电流变大

B.照射光的频率变高,光电子的最大初动能变大

C.保持照射光的强度不变,不断减小照射光的频率,始终有光电流产生

D.遏止电压的大小与照射的频率有关,与照射光的强度无关

答案　C

3.(2020届A佳教育大联盟期中,3)氢原子能级图如图所示,若氢原子群处于n=3能级。下列判断中正确的是(　　)

A.氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射光的波长大于氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光的波长

B.氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的

C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线

D.用n=3能级跃迁到n=2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

答案　B

4.(2019长郡中学理综10,17)十九世纪末到二十世纪初,一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展,关于选项中4幅图中涉及物理知识说法正确的是(　　)

A.图1是黑体辐射实验规律,爱因斯坦为了解释此实现规律,首次提出了“能量子”概念

B.强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,这已被实验证实。如图2所示,若用波长为λ的光照射锌板,验电器指针不偏转;则换用波长也为λ的强激光照射锌板,验电器指针可能偏转

C.如图3所示,一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁,最多可以放出6种不同频率的光

D.图4为天然放射现象中产生的三种射线在电场中偏转情况,其中③线代表的射线穿透能力最强

答案　B

5.(2019雅礼中学一模,14)下列说法正确的是(　　)

A.氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时,吸收光子,电子的轨道半径增大

BUThHe是核裂变方程,当铀块体积大于临界体积时,才能发生链式反应

C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关,与照射光的频率成正比

D.α射线是高速运动的氢原子核,能够穿透几厘米厚的铅板

答案　A

6.(2018雅礼中学月考,14)μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用。如图为μ氢原子的能级示意图,假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子,且频率依次增大,则E等于(　　)

A.h(ν3-ν1) B.h(ν3+ν1)

C.hν3 D.hν4

答案　C

7.(2019长郡中学模拟,16)静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y,已知核X的质量数为A,电荷数为Z,核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα,α粒子在磁场中运动的半径为R。则(　　)

A.衰变方程为XYe

B.核Y的结合能为(mX-mY-mα)c2

C.核Y在磁场中的运动半径为

D.核Y的动能为Ekγ=

答案　C

8.(2020届A佳教育期中,1)2019年9月17日,国家主席习近平签署主席令,授予于敏“共和国勋章”,于敏是“中国的氢弹之父”。氢弹利用氢核聚变来释放出巨大的能量,则下列说法正确的是(　　)

A.氚核的半衰期为12.5年,1克氚核经过50年的衰变,总质量变为0.125克

B.比结合能大的原子核结合成比结合能小的原子核时一定放出核能

C.在轻核聚变HHHen)过程中,因为质量数和核电荷数守恒,故没有质量亏损

D.设氘核、氚核、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,则在轻核聚变中释放的能量是(m1+m2-m3)c2

答案　D

9.(2020届长郡中学月考,3)某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q,其方程为XYZ,并假设释放的能量全部转化为新核Y和Z的动能,测得其中Z的速度为v,以下结论正确的是(　　)

A.Y原子核的速度大小为v

B.Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍

C.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大(c为光速)

D.Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能

答案　D

10.(2020届长郡中学周考,9)(多选)下列说法正确的是(　　)

A.氢原子的核外电子,在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中,放出光子,电子动能增加,原子的电势能减小

B.光电效应现象和康普顿效应表明光具有粒子性

C.1 kg铀矿石,经过一个半衰期,其剩余矿石质量为0.5 kg

D.查德威克发现了中子,因其不带电,是轰击原子核的最理想的“炮弹”

答案　ABD

11.(2019雅礼中学月考,9)(多选)关于下列四幅图的说法不正确的是(　　)

答案　AB