2023届高考物理二轮复习专题十四近代物理初步作业含答案

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专题十四  近代物理初步1．(2022·浙江6月选考)(多选)秦山核电站生产 614C的核反应方程为 714N＋01n→ 614C＋X，其产物 614C的衰变方程为 614C→ 714N＋－10e.下列说法正确的是(　　)A．X是11HB. 614C可以用作示踪原子C．－10e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个 614C将剩下5个答案　AB解析　根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X为质子11H，A项正确；由于 614C具有放射性，且C是构成生物体的主要元素之一，所以 614C可以用作示踪原子，B项正确；β衰变放出的电子－10e来自原子核，C项错误；由于半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，所以经过一个半衰期，10个 614C不一定剩下5个，D项错误．2．(2022·湖北)20世纪40年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核47Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即47Be＋－10e→X＋00νe.根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是(　　)A．原子核X是37LiB．核反应前后的总质子数不变C．核反应前后总质量数不同D．中微子νe的电荷量与电子的相同答案　A解析　根据质量数守恒和电荷数守恒有，X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是37Li，A项正确，C项错误；由选项A可知，原子核X是37Li，则核反应方程为47Be＋－1　0e→37Li＋00νe，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B项错误；中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D项错误．故选A项．3．(2022·济南二模)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．下列说法正确的是(　　)A．保持入射光的频率不变，照射光的光照强度变大，饱和电流变大B．入射光的频率变高，饱和电流一定变大C．入射光的频率变高，光照强度不变，光电子的最大初动能不变D．保持入射光的光照强度不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案　A解析　根据光电效应实验得出的结论知，保持照射光的频率不变，照射光的光照强度变大，饱和电流变大，故A项正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，照射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和电流不一定变大，故B项错误；入射光的频率变高，光照强度不变，光电子的最大初动能变大，C项错误；保持入射光的光照强度不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于金属的截止频率，则不会发生光电效应，不会有光电流产生，D项错误．4．(2022·福建模拟)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是(　　)A．核反应 92238U―→ 90234Th＋24He为重核裂变B. 90234Th衰变为 86222Rn，经过3次α衰变，2次β衰变C．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子核式结构模型答案　B解析　核反应 92238U―→ 90234Th＋24He为α衰变，A项错误；设 90234Th衰变为 86222Rn经过x次α衰变，y次β衰变，则4x＝234－222，2x－y＝90－86，解得x＝3，y＝2, 90234Th衰变为 86222Rn经过3次α衰变，2次β衰变，B项正确；原子核发生β衰变的电子为中子转化为质子时从原子核中释放出来，不是原子核外电子，C项错误；原子核式结构模型由卢瑟福提出，D项错误．故选B项．5. (2022·山东模拟)某种金属发生光电效应时逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图，图线与横轴的交点为ν0，图线的延长线与纵轴的交点为－E，下列说法正确的是(　　)A．若入射光的频率为，则光电子的最大初动能为B．普朗克常量为C．该金属的逸出功随入射光的频率的增大而减小D．入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数越多答案　B解析　由题图可知，只有当入射光的频率大于极限频率ν0时，才会发生光电效应现象，A项错误；将光电效应方程Ek＝hν－W0与图像对应，可知Ek－ν图像的斜率为普朗克常量h，即有h＝，B项正确；金属的逸出功是由金属本身决定的，与频率无关，C项错误；入射光的频率越高，逸出的光电子的最大初动能越大；入射光的光强越大，单位时间内逸出的光电子数就越多，D项错误．故选B项．6．(2022·河南模拟)如图所示是氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子发生跃迁，释放出不同频率的光子，利用这些光子照射逸出功为3.20 eV的金属钙，则下列说法中正确的是(　　)A．随能级n的增加氢原子能量减小B．电子发生跃迁时，可放出3种不同频率的光C．释放出最大频率的光子照射金属钙，电子的最大初动能为12.75 eVD．释放出最大频率的光子照射金属钙，发生光电效应的遏止电压为9.55 V答案　D解析　根据量子力学计算，氢原子能级为：E＝－ eV，随能级n的增加氢原子能量增大，故A项错误；一群处于n＝4能级的氢原子发生跃迁，可放出＝6种不同频率的光，故B项错误；从n＝4跃迁到n＝1辐射的光子频率最大，有：hν＝(－0.85＋13.6) eV＝12.75 eV，照射金属钙时根据光电效应方程知光电子的最大初动能为：Ekm＝hν－W0＝(12.75－3.20) eV＝9.55 eV，发生光电效应的遏止电压为：Uc＝＝9.55 V，故D项正确，C项错误．7．(2022·全国乙卷)一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7 m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h＝6.63×10－34 J·s.R约为(　　)A．1×102 m   B．3×102 mC．6×102 m   D．9×102 m答案　B解析　根据题述，点光源向所有方向均匀辐射，即距离点光源为R的球面上单位时间所接收的光的能量等于点光源单位时间所辐射的光的能量．点光源辐射功率P＝4πR2×nE0，其中E0＝，联立解得R≈3×102 m，B项正确．8．(2022·上海模拟)通常采用测量放射性强度(每秒钟放出射线的次数)降为原来一半所需的时间来间接测定放射性元素的半衰期．现对某种同位素样品每隔0.5 d(天)记录一次放射性强度，结果如下表所示．移走样品后，检测器记录到来自环境及宇宙射线的放射性强度为15 s－1.从图中可得，该同位素的半衰期约为(　　)计数率(s－1)18517015714413312311310597908377时间(d)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5A.3.5 d   B．3.8 dC．4.0 d   D．4.1 d答案　B解析　扣除环境及宇宙射线的放射性强度后的数据如下表所示计数率(s－1)170155142129118108989082756862时间(d)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5放射性强度降为原来一半所需的时间介于3.5～4.0 d之间，即半衰期介于3.5～4.0 d，B项3.8 d最接近，B项正确，A、C、D三项错误．故选B项．9. (2022·重庆三模)(多选)如图所示，用波长为λ的光束照射金属K表面时，闭合开关调节滑动变阻器，当电压表示数为U时，电流表示数为I(不为零)，下列说法正确的是(　　)A．当电压表示数U增大时，电流表示数I减小B．当电压表示数U增大时，电流表示数I增大C．当电压表示数U增大时，电流表示数I可能不变D．如果保持电压表示数U不变，改用波长为2λ的光束照射金属K表面，电流表示数可能为零答案　AD解析　由题图知金属K接电源正极，加在光电管两端的电压为反向电压，所以当电压表示数U增大时，电流表示数I减小，故A项正确，B、C两项错误；如果保持电压表示数U不变，改用波长为2λ的光束照射金属K表面，入射光子的频率减小，能量减小，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝h＝W逸＋Ekm，知逸出的电子最大初动能将减小，甚至可能不发生光电效应，电流表示数可能为零，故D项正确．故选A、D两项．10. (2022·湖南模拟)静止在真空匀强电场中的某原子核发生衰变，其衰变粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)．原子核重力不计，则该衰变方程可能是(　　)A. 92238U→24He＋ 90234Th   B. 92226Ba→24He＋ 86222RnC. 90234Th→－1　0e＋ 91234Pa   D. 614C→－1　0e＋ 714N答案　A解析　由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与衰变粒子的受力方向均与电场强度方向相同，带正电，所以放出的粒子为α粒子，C、D两项错误；设运动时间为t，上轨迹粒子电荷量为q1，质量为m1，下轨迹粒子电荷量为q2，质量为m2，由动量守恒有m1v1＝m2v2，根据类平抛运动规律，则有v1t＝9a，··t2＝a，v2t＝b，··t2＝5b，联立得到＝，所以A项中方程粒子符合，B项方程粒子不符合，A项正确，B项错误．故选A项．11. (2022·湖北模拟)如图为a、b、c三种单色光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系．a、b、c三种光分别在同一双缝干涉仪中得到的条纹间距分别为Δxa、Δxb和Δxc，则(　　) A．Δxa>Δxc>Δxb   B．Δxa<Δxc<ΔxbC．Δxc>Δxb>Δxa   D．Δxc<Δxb<Δxa答案　A解析　根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理综合可得eU＝Ekm＝hν－W0，所以入射光频率越大，遏止电压越大，则由题图可知三种光的频率大小关系为νb>νc>νa，三种光的波长大小关系为λb<λc<λa，根据Δx＝可知Δxa>Δxc>Δxb，故选A项．12. (2022·海南模拟)原子核的比结合能与核子数的关系如图，由此可知(　　)A．越重的原子核，如铀核( 92238U)，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定B．越轻的原子核，如锂核(36Li)，因为它的核子只有6个，比铀核简单，因而比铀核结合得更坚固更稳定C．原子核发生衰变的过程是比结合能增大的过程D．原子核A和B结合成C，原子核F分裂成E和D，都会释放核能答案　D解析　越重的原子核，如铀核( 92238U)，因为它的核子多，核力大，但由图可知，核子多的原子核，比结合能也可能小，所以结合得不坚固，也不稳定，故A项错误；越轻的原子核，如锂核(36Li)，因为它的核子只有6个，比铀核简单，但由图可知，锂核(36Li)的比结合能比铀核小，因而比铀核结合得更不坚固也更不稳定，故B项错误；原子核发生衰变的过程比结合能不一定增大，比如发生β衰变，原子的核子数并没有变化，所以比结合能也没有增大，故C项错误；原子核A和B结合成C，原子核F分裂成E和D，都存在质量的亏损，都会释放核能，故D项正确．13．(2022·甘肃模拟)(多选)某恒星的质量为4.6×1032 kg，全部由氦核组成，通过核反应324He→ 612C＋7.27 MeV把氦核转化为碳核，已知该恒星每秒产生的能量约为5.3×1030 J，每4 g氦含有的氦核的个数为6.02×1023.下列说法正确的是(　　)A．核反应前后质量数减小B．碳核的比结合能比氦核要大C．每次核反应质量亏损约为1.3×10－35 kgD．所有的氦转化为碳核大约需要1.6×108年答案　BD解析　核反应过程质量数守恒，故A项错误；核反应方程式中，生成物比反应物稳定，则碳核的比结合能比氦核要大，故B项正确；根据E＝Δmc2，代入数据解得Δm＝＝ kg≈1.3×10－29 kg，故C项错误；一年消耗的氦核数为n＝，恒星中有的氦核数为N＝×6.02×1023，所有的氦转化为碳核所需的时间t＝≈1.6×108，故D项正确．故选B、D两项．14．(2022·南昌模拟)美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图像．由此算出普朗克常量h，电子电荷量用e表示，下列说法正确的是(　　)A．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动B．由Uc－ν图像可求普朗克常量表达式为h＝C．由Uc－ν图像可知，这种金属的截止频率为ν1D．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大答案　B解析　入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A项错误；根据Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝－，图线的斜率为：k＝＝，则有：h＝，当遏止电压为零时，ν＝νc.所以这种金属的截止频率为νc，故B项正确，C项错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故D项错误．