2020版物理新增分大一轮人教通用版讲义：第十二章近代物理初步本章综合能力提升练

本章综合能力提升练

一、单项选择题

1.(2018·安徽省黄山市一质检)关于图1中四幅图的说法正确的是(　　)

图1

A.甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点

B.乙图中1为α射线，它的电离作用很强，可消除静电

C.丙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4 eV的光子而发生跃迁

D.丁图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来带负电

答案　B

解析　题图甲中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，在C处也可以观察到很少的闪光点，A错误；根据左手定则可知，1带正电，为α射线，α射线的电离作用很强，可消除静电，B正确；氢原子吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，从基态氢原子发生跃迁到n＝2能级，需要吸收的能量最小，吸收的能量为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即用10.2 eV的光子照射，可以使基态氢原子发生跃迁到n＝2能级，10.4 eV的光子不能被氢原子吸收，不能发生跃迁，C错误；题图丁用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，发现验电器的张角变大，说明验电器原来就带正电，D错误.

2.(2018·安徽省马鞍山市二质监)下列说法中正确的是(　　)

A.结合能越大的原子不一定越稳定

B.处于n＝3能级的一个氢原子向低能级跃迁，可放出3种频率的光

C.不同金属发生光电效应的入射光的最低频率是相同的

D.碘(I)经过一次α衰变后变成氙(Xe)

答案　A

解析　比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故结合能越大的原子不一定越稳定，故A正确；一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可放出2种频率不同的光，故B错误；每种金属都有自己的极限频率，故C错误；根据质量数和电荷数守恒，可知碘(I)经过一次β衰变后变成氙(Xe)，故D错误.

3.(2018·山东省枣庄市二调)下列说法正确的是(　　)

A.光电效应实验中，光电流的大小与入射光的强弱无关

B.卢瑟福发现了电子，在原子结构研究方面做出了卓越的贡献

C.大量处于n＝3能级的氢原子在自发跃迁时，会发出3种不同频率的光

D.由玻尔的原子模型可以推知，氢原子所处的能级越高，其核外电子的动能越大

答案　C

解析　光电效应实验中，光电流的大小与入射光的强弱有关，饱和光电流的大小只与入射光的强度成正比，故A错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福提出原子的核式结构模型，故B错误；大量处于n＝3能级的氢原子在自发跃迁时，会发出C＝3种不同频率的光，故C正确；由玻尔的原子模型可以推知，氢原子所处的能级越高，量子数越大，离原子核越远，据k＝m可知核外电子速度越小，核外电子的动能越小，故D错误.

4.(2018·广东省深圳市第一次调研)下列说法正确的是(　　)

A.在光电效应实验中，只要入射光足够强，时间足够长，金属表面就会逸出光电子

B.在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的频率，频率越大，饱和光电流越大

C.根据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝2的激发态时，原子能量减小，电势能增加

D.根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为λ0的光子后，如果辐射出3种频率的光子，则其中波长最小的为λ0

答案　D

解析　在光电效应实验中，只要入射光频率足够大，金属表面就会逸出光电子，与入射光的强度及光照时间无关，选项A错误；在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的强度，光照强度越大，饱和光电流越大，选项B错误；根据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝2的激发态时，原子能量减小，电子的动能变大，原子的电势能减小，选项C错误；根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为λ0的光子后，如果辐射出3种频率的光子，则其中波长最小的为λ0，选项D正确.

5.(2018·河南省中原名校第四次模拟)如图2所示为氢原子的能级分布图，已知可见光光子的能量在1.61～3.10 eV范围内，由图可知(　　)

图2

A.基态氢原子吸收能量为10.3 eV的光子能从n＝1能级跃迁到n＝2能级

B.基态氢原子的电离能为13.6 eV

C.一群处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射6种不同频率的光子

D.氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级，辐射的是可见光光子

答案　B

解析　根据玻尔理论可知，氢原子跃迁时，吸收的光子能量必须等于能级差，A项错误；基态氢原子电离时的电离能为13.6 eV，B项正确；一群处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射C＝10种不同频率的光子，C项错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级，辐射的光子的能量为－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，能量比可见光光子的能量小，不可能是可见光光子，D项错误.

6.(2018·辽宁省葫芦岛市一模)如图3所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的频率分别是νa、νb、νc，下列关系式正确的是(　　)

图3

A.νb＝νa＋νc

B.νa＝

C.νb＝

D.νc＝

答案　A

解析　因为Em－En＝hν，知Eb＝Ea＋Ec，即hνb＝hνa＋hνc，解得νb＝νa＋νc，故A正确.

7.(2018·陕西省咸阳市第一次模拟)首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是Li＋H→kHe，已知mLi＝7.016 0 u，mH＝1.007 8 u，mHe＝4.002 6 u，则该核反应方程中的k值和质量亏损分别是(　　)

A.1和4.021 2 u   B.1和2.005 6 u

C.2和0.018 6 u   D.2和1.997 0 u

答案　C

解析　根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得：

7＋1＝4k,3＋1＝2k，可得k＝2

m前＝mLi＋mH＝7.016 0 u＋1.007 8 u＝8.023 8 u，

反应后的总质量m后＝2mHe＝2×4.002 6 u＝8.005 2 u，

反应前后质量亏损为Δm＝m前－m后＝8.023 8 u－8.005 2 u＝0.018 6 u，故A、B、D错误，C正确

8.(2018·陕西省咸阳市第二次模拟)下列说法正确的是(　　)

A.实物粒子只具有粒子性，没有波动性，光子具有波粒二象性

B.α粒子散射实验中少数α粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据

C.当入射光的波长小于极限频率所对应波长时不会发生光电效应

D.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小

答案　B

解析　任何物体都有波粒二象性，大到实物粒子，小到光子，选项A错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，选项B正确；当入射光的波长大于极限频率所对应波长时不会发生光电效应，选项C错误；半衰期不受外部条件的影响，选项D错误.

二、多项选择题

9.(2018·山西省重点中学协作体期末)下列说法正确的是(　　)

A.平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能

B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关

C.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小

D.康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性

答案　ABD

解析　平均结合能越大的原子核越稳定，平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时出现质量亏损，一定放出核能，故A正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B正确；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量增大，C错误；康普顿效应说明光具有粒子性，而电子的衍射实验说明粒子具有波动性，故D正确.

10.(2018·广东省茂名市第一次质量监测)下列说法正确的是(　　)

A.当氢原子从n＝2的能级跃迁到n＝6的能级时，辐射出光子

B.放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间

C.同一元素的两种同位素具有相同的质子数

D.中子与质子结合成氘核时吸收能量

答案　BC

解析　当氢原子从高能级跃迁到低能级时要向外辐射光子，A错误；放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间，B正确；同位素指的是质子数相同、中子数不同的同一种元素不同的原子，C正确；中子与质子结合成氘核时释放能量，D错误.

11.(2018·广东省揭阳市二模)下列说法中正确的是(　　)

A.α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据

B.根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大

C.在光电效应的实验中，入射光的强度增大，光电子的最大初动能也增大

D.Bi的半衰期是5天，12 g Bi经过15天衰变后剩余的质量为1.5 g

答案　AD

解析　α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，故A正确；根据玻尔理论结合＝m可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子的运动速度增大，即动能增大，则氢原子的电势能减小，故B错误；在光电效应的实验中，入射光的强度增大，频率不变，光电子的最大初动能Ek＝hν－W0不变，C错误；12 g Bi经过15天后，发生了三次衰变，根据m＝m0()，则还有1.5 g未衰变，故D正确.

12.(2018·河北省承德市联校期末)一个氘核(H)与氚核(H)反应生成一个新核同时放出一个中子，并释放能量.下列说法正确的是(　　)

A.该核反应为裂变反应

B.该新核的中子数为2

C.氘核(H)与氚核(H)是两种不同元素的原子核

D.若该核反应释放的核能为ΔE，真空中光速为c，则反应过程中的质量亏损为

答案　BD

解析　一个氘核(H)与氚核(H)反应生成一个新核同时放出一个中子，根据电荷数守恒、质量数守恒知，新核的电荷数为2，质量数为4，则新核的中子数为2，属于轻核的聚变，故A错误，B正确；氘核(H)与氚核(H)都只有一个质子，属于同一种元素的两种同位素，故C错误；若该核反应释放的核能为ΔE，真空中光速为c，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可知，反应过程中的质量亏损为，故D正确.

13.(2018·福建省龙岩市3月模拟)氢原子的能级图如图4所示，可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV，金属钠的逸出功为2.29 eV，下列说法中正确的是(　　)

图4

A.大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出1种频率的可见光

B.大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出2种频率的可见光

C.大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光中有1种频率的光能使钠产生光电效应

D.大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光中有2种频率的光能使钠产生光电效应

答案　AD

解析　大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可以发出C＝3种频率的光子，光子能量分别为：12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV，故只能发出1种频率的可见光，故选项A正确，B错误；发出的光子有两种的能量大于钠的逸出功，故有2种频率的光能使钠产生光电效应，故选项C错误，D正确.

14.(2018·湖南省长沙市雅礼中学模拟二)如图5甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应.图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的关系图象.对于这两个光电管，下列判断正确的是(　　)

图5

A.因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压Uc不同

B.光电子的最大初动能不同

C.因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同

D.两个光电管的Uc－ν图象的斜率可能不同

答案　ABC

解析　根据光电效应方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得，单色光的频率相同，金属的逸出功不同，则光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，A、B正确；虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流也可能相同，C正确；因为Uc＝－，知Uc－ν图线的斜率为，即只与h和e有关，为常数，D错误.

15.(2018·天津市南开中学月考)由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现.已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列论断中正确的是(　　)

A.衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒

B.Bi的原子核比Np的原子核少18个中子

C.衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变

D.经过两个半衰期后，含有Np的矿石的质量将变为原来的四分之一

答案　BC

解析　衰变过程中原子核的质量数和电荷数守恒，质量会有亏损，故A错误；Bi的中子数为209－83＝126，Np的中子数为237－93＝144，故Bi的中子数比Np的中子数少144－126＝18，故B正确；Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，设α衰变次数为m，β衰变次数为n，则4m＝237－209,2m－n＝93－83，解得m＝7，n＝4，故C正确；经过两个半衰期后，矿石中Np的质量将变为原来的，故D错误.