2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十八 近代物理 B卷

2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 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.核反应方程属于β衰变,β射线来自原子核外的电子

B.核反应方程属于聚变反应,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

B.中子和其他微观粒子一样，都具有波粒二象性

C.核反应方程中的，X的中子个数为128

D.在中子轰击下生成和的过程中，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.可能是处于能级的氢原子受到照射后跃迁到能级

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能级跃迁到能级辐射出的

D.波长最长的光子是氢原子从能级跃迁到能级辐射出的

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.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六束(含不可见光),如图所示.据此可知,从能级向能级(基态)跃迁产生的那一束是(   )

A.b B.c C.d D.e

7.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，受中子轰击时会发生裂变，产生和，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.则下列说法中正确的是(   )

A.核反应方程为

B.的结合能比的结合能大

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

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,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 eV

C.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,图像的纵截距会增大

D.只改变光的频率,发现图像的横截距绝对值增大,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，氘核的质量为，氚核的质量为，氦核的质量为，中子的质量为.核反应中放出γ光子，该γ光子照射到逸出功为的金属板上，逸出的光电子的最大初动能为，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

B.γ光子来源于核外电子的能级跃迁

C.光电子的德布罗意波长为

D.γ光子的频率为

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

D.图乙对应的衰变方程为

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.已知氢原子从能级跃迁到能级时，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.氢原子从能级跃迁到能级辐射的光也能逸出光电子，且具有更大的最大初动能

C.氢原子从能级跃迁到能级辐射的光在同一种介质中的传播速度比A光大

D.一群处于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，还剩下没有衰变的的质量为，则衰变的的质量为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，，X的中子数为，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：根据知,若可辐射出6种不同频率的光子,是处于能级的氢原子受到照射后跃迁到能级,故A错误;根据能级差公式可得,从能级跃迁到能级辐射的光子的能量为,从能级跃迁到能级辐射的光子的能量为,从能级跃迁到能级辐射的光子的能量为,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;氢原子从能级向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,当氢原子从能级跃迁到能级时,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能级向基态的跃迁,其中从能级向能级(基态)跃迁产生的光的频率最大,从能级向能级(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,可知从能级向能级跃迁产生的是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，故A错误；的比结合能比大，但核子数少，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，故D正确.

8.答案：ABD

解析：伦琴射线的能量,则能使处于基态的氢原子电离,故A正确；一群处于能级的氢原子向基态跃迁时,放出的能量,由爱因斯坦光电效应方程有,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,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可知,遏止电压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可知，核聚变反应释放的核能为，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，又，所以，故C正确；由爱因斯坦光电效应方程可知，解得，故D错误.

11.答案：AD

解析：由可知,a光的光子能量和b光的光子能量分别为,,故a光的光子能量高于b光的光子能量,A正确;由于,由可得,a光的波长小于b光的波长,故B错误;由于两光的频率不相等,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,联立两式解得,所以分别测出两次电流表读数为零时电压表的示数和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,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；氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子的能量小于从能级跃迁到能级时辐射出的A光，因此不能发生光电效应，故B错误；原子从能级跃迁到能级辐射的光频率小于从能级跃迁到能级时辐射出的A光，那么在同一种介质中的传播速度比A光大，故C正确；一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁时可能辐射出种不同频率的光子，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.