2020版高考物理二輪復習 專題限時集訓12 近代物理初步（含解析）

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1、專題限時集訓(十二) (建議用時：40分鐘) [專題通關練] 1．鋁箔被α粒子轟擊后，發(fā)生的核反應方程為Al＋He→X＋n。方程中X的中子數(shù)為(　　) A．15 B．16 C．30 D．31 A　[根據(jù)核反應方程遵循電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)(質子數(shù))為15，質量數(shù)為30，可知X的中子數(shù)為30－15＝15，選項A正確，B、C、D均錯誤。] 2．(2019·安徽一模)如圖所示，為一含光電管電路，滑動變阻器觸頭P位于a、b之間某點，用光照射光電管陰極，電表指針無偏轉，要使電表指針偏轉，可能有效的措施是(　　) A．加大照射光的強度 B．用頻率更高的光照射 C．

2、將P向a滑動 D．將電源正、負極對調 B　[由電路可知，在光電管上加的是正向電壓。用光照射光電管陰極，電表指針無偏轉，說明沒有發(fā)生光電效應，根據(jù)發(fā)生光電效應的條件可知，加大照射光的強度，仍然不能發(fā)生光電效應，選項A錯誤。由于沒有發(fā)生光電效應，故無論將P向a滑動，還是將電源正、負極對調，都不能使電表指針偏轉，選項C、D錯誤；要使電表指針偏轉，必須發(fā)生光電效應，故用頻率更高的光照射，可能有效，選項B正確。] 3．(2019·福州一模)以下關于近代物理內容的敘述中，正確的是(　　) A．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就一定失去一個電子 B．天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的α、β、γ三種射線的本質都是

3、電磁波 C．對不同的金屬，若照射光頻率不變，光電子的最大初動能與金屬逸出功成線性關系 D．根據(jù)玻爾原子理論，一群氫原子從n＝3能級向低能級躍遷時能發(fā)出6種不同頻率的光子 C　[發(fā)生β衰變時，原子核中的一個中子轉化為一個質子和一個電子，電子發(fā)射到核外，所以原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層不會少一個電子，選項A錯誤；天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的α射線是高速粒子流，β射線是高速電子流，γ射線是能量很高的電磁波，選項B錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有Ek＝hν－W0，對于不同種金屬，若照射光頻率不變，光電子的最大初動能Ek與金屬的逸出功W0成線性關系，選項C正確；一群氫原子從n＝3能級向低能級躍遷時最多

4、能發(fā)出C＝3種不同頻率的光子，選項D錯誤。] 4．(原創(chuàng)題)如圖所示是氫原子的能級示意圖。當氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級時，輻射出光子a；從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級時，輻射出光子b。以下判斷正確的是(　　) A．在真空中光子a的波長大于光子b的波長 B．光子b可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài) C．光子a可能使處于n＝4能級的氫原子電離 D．大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時最多輻射2種不同譜線 A　[氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級的能級差小于氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級時的能級差，根據(jù)Em－En＝hν知，光子a的能量小于光子b的能量，所以a光

5、的頻率小于b光的頻率，即光子a的波長大于光子b的波長，故A正確；光子b的能量小于基態(tài)與任一激發(fā)態(tài)的能級差，所以不能被基態(tài)的氫原子吸收，故B錯誤；根據(jù)Em－En＝hν可知光子a的能量小于氫原子在n＝4能級的電離能，所以光子a不能使處于n＝4能級的氫原子電離，故C錯誤；大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時最多輻射3種不同譜線，故D錯誤。] 5．下列說法正確的是(　　) A．一個基態(tài)的氫原子吸收光子躍遷到n＝3激發(fā)態(tài)后，最多能發(fā)射出三種頻率的光子 B．光電效應和康普頓效應深入揭示了光的粒子性 C．钚Pu的半衰期為24 100年，200個Pu經(jīng)48 200年后，還有50個Pu未衰變 D．

6、一個質子和一個中子結合為一個氘核，若質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2、m3，則放出的能量為(m3－m2－m1)c2 B　[一個處于基態(tài)的氫原子吸收光子躍遷到n＝3激發(fā)態(tài)后，最多能發(fā)射出兩種頻率的光子，選項A錯誤；光電效應揭示了光子具有能量，康普頓效應揭示了光子除了具有能量外還具有動量，光電效應和康普頓效應深入揭示了光的粒子性，選項B正確；由于半衰期描述的是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少量的原子核衰變不適用，所以選項C錯誤；一個質子和一個中子結合為氘核，根據(jù)愛因斯坦質能方程，釋放出的核能ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3)c2，選項D錯誤。] 6．(易錯題)一個靜止的鈾核，放在勻強磁

7、場中，它發(fā)生一次α衰變后變?yōu)殁Q核，α粒子和釷核都在勻強磁場中做勻速圓周運動。某同學作出如圖所示的運動徑跡示意圖，以下判斷正確的是(　　) A．1是α粒子的徑跡，2是釷核的徑跡 B．1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡 C．3是α粒子的徑跡，4是釷核的徑跡 D．3是釷核的徑跡，4是α粒子的徑跡 B　[由動量守恒定律可知，靜止的鈾核發(fā)生α衰變后，生成均帶正電的α粒子和釷核的動量大小相等，但方向相反，由左手定則可知它們的運動徑跡應為外切圓，又R＝＝，在p和B大小相等的情況下，R∝，因q釷>qα，則R釷

8、中不正確的是(　　) A．紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠產(chǎn)生光電效應，則當增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能不會發(fā)生改變 B．從n＝4能級躍遷到n＝3能級，氫原子的能量減小，電子的動能減小 C.Th衰變?yōu)镽n，經(jīng)過3次α衰變，2次β衰變 D．在某些恒星內，3個α粒子結合成一個C，C原子的質量是12.000 0 u，He原子核的質量是4.002 6 u，已知1 u＝，則此核反應中釋放的核能約為1.16×10－12 J B　[光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，而與入射光的強度無關，選項A正確。從n＝4能級躍遷到n＝3能級，氫原子的能量減小，軌道半徑減小，電子的

9、動能變大，選項B錯誤，符合題意。在α衰變的過程中，新核的電荷數(shù)少2，質量數(shù)少4，在β衰變的過程中，新核的電荷數(shù)多1，設經(jīng)過了m次α衰變，則：4m＝234－222＝12，所以m＝3；經(jīng)過了n次β衰變，有：2m－n＝90－86＝4，所以n＝2，故C正確。核反應的質量虧損Δm＝(4.002 6×3－12.000 0) u＝0.007 8 u，則釋放的核能ΔE＝Δmc2＝0.007 8×931.5 MeV＝7.266 MeV＝1.16×10－12 J，故D正確。] 8．(2019·天津高考·T6)我國核聚變反應研究大科學裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億度，為人

10、類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術基礎。下列關于聚變的說法正確的是(　　) A．核聚變比核裂變更為安全、清潔 B．任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變 C．兩個輕核結合成質量較大的核，總質量較聚變前增加 D．兩個輕核結合成質量較大的核，核子的比結合能增加 AD　[與核裂變相比輕核聚變更為安全、清潔，A正確；自然界中最容易實現(xiàn)的聚變反應是氫的同位素氘與氚的聚變，不是任意兩個原子核都能發(fā)生核聚變，B錯誤；兩個輕核發(fā)生聚變結合成質量較大的核時，放出巨大的能量，根據(jù)E＝mc2可知，聚變反應中存在質量虧損，則總質量較聚變前減少，C錯誤；兩個輕核結合成質量較大的核的過程中要釋放能量，核子的平均質量

11、減少，所以核子的比結合能增加，D正確。] [能力提升練] 9．(2019·東北六校高三聯(lián)考)用同一光電管研究a、b、c三束單色光產(chǎn)生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間的電壓U的關系曲線如圖所示，由此可判斷(　　) A．a(chǎn)、b、c的頻率關系為νa>νb>νc B．a(chǎn)、b、c的頻率關系為νa＝νc<νb C．用三束單色光照射光電管時，a光使其逸出的光電子最大初動能大 D．用三束單色光照射光電管時，b光使其逸出的光電子最大初動能大 BD　[由題圖可知a、c光的遏止電壓相同，且小于b光的遏止電壓，由公式mv＝qUc，可知b光照射時光電子的最大初動能大，C錯誤，D正確；又由愛因斯坦

12、光電效應方程有hν＝mv＋W0，綜合以上分析可知三束單色光的頻率關系應為νa＝νc<νb，A錯誤，B正確。] 10．放射性元素電源應用空間比較廣泛，大多用在軍事或航天領域。其工作原理是放射性元素發(fā)射的α射線或β射線被與射線發(fā)生相互作用的物質吸收，將射線的能量轉換為內能，然后再將內能轉換為電能。為了防止放射性元素對外界環(huán)境造成影響，放射性元素電源的外層應有防護層。下表為三種不同放射性元素的相關參數(shù)： 放射性元素 57Co 234Th 238Pu 發(fā)射的射線 β α α 放射性元素的半衰期 270天 24天 89.6年 由以上參數(shù)分析，下列說法正確的是(　　) A．5

13、7Co發(fā)射出的粒子電荷量少，因此由該元素制成的電源使用時間最長，保護層的材料應比較厚 B．238Pu的半衰期最長，因此由該元素制成的電源使用時間最長，保護層的材料應比較薄 C．1 000個234Th核經(jīng)過48天，剩余250個234Th核 D．放射性元素在發(fā)生衰變時，由于放出能量，衰變后的質量數(shù)減少 B　[放射性元素電源使用時間的長短與放射性元素的半衰期有關，半衰期越長，使用的時間越長，因238Pu的半衰期最長，所以由238Pu制成的電源使用時間最長，由于發(fā)射的α射線比β射線的貫穿本領弱，所以由發(fā)射α射線的元素制成的電源所需保護層的材料較薄，A錯誤，B正確；半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，是對大量

14、的原子核衰變規(guī)律的總結，C錯誤；在衰變的過程中，電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒，D錯誤。] 11．(多選)原子核的人工轉變是人為利用高速運動的粒子轟擊原子核而產(chǎn)生新核的過程，1919年盧瑟福利用α粒子轟擊靜止的氮(N)原子核發(fā)現(xiàn)了質子。假設在某次實驗中，生成的新核運動方向與α粒子的運動方向相反，新核的速度大小與質子的速度大小之比為1∶26。已知質子與中子的質量均為m，光在真空中的速度為c，新核的速度大小為v，該核反應釋放的能量全部轉化為新核與質子的動能。則下列說法正確的是(　　) A．新核為O B．α粒子的速度大小為v C．新核動量與質子動量大小相等、方向相反 D．該核反應中質量虧損為 B

15、D　[由題意可知該核反應方程為He＋N→H＋O，因此核反應生成的新核為O，A錯誤；假設α粒子的速度大小為v0，質子的速度大小為v′，α粒子、O的質量分別約為4m、17m，用α粒子轟擊氮核的過程，由動量守恒定律得4mv0＝－17mv＋mv′，又＝，解得v0＝v，B正確；新核的動量大小為17mv，質子的動量大小為26mv，C錯誤；新核與質子的總動能為E＝×17mv2＋mv′2，整理得E＝，則該反應釋放的核能為ΔE＝，由愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2得Δm＝＝，D正確。] 12.(原創(chuàng)題)(多選)某同學采用如圖所示的實驗裝置來研究光電效應。當用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應。閉合開關

16、S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計的示數(shù)恰為零，此時電壓表的示數(shù)U稱為遏止電壓，根據(jù)遏止電壓U，可以計算出光電子的最大初動能Ek?，F(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測量到遏止電壓分別為U1和U2，設電子質量為m、電荷量為e，則下列關系式正確的是(　　) A．用頻率為ν1的光照射時，光電子的最大初速度v＝ B．陰極金屬的逸出功W0＝hν1－eU1 C．陰極金屬的截止頻率νc＝ D．普朗克常量h＝ AB　[用頻率為ν1的單色光照射陰極時，光電子在電場中做減速運動，根據(jù)動能定理得－eU1＝0－mv2，則光電子的最大初速度v＝，

17、故A正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得hν1＝eU1＋W0?、?，hν2＝eU2＋W0　②，由①得陰極金屬的逸出功W0＝hν1－eU1，聯(lián)立①②解得普朗克常量h＝，故B正確，D錯誤；陰極金屬的截止頻率νc＝＝，故C錯誤。] 13．(多選)如圖所示是原子核的平均結合能(也稱比結合能)與質量數(shù)的關系圖象，通過該圖象可以得出一些原子核的平均結合能，如O的核子平均結合能約為8 MeV，He的核子平均結合能約為7 MeV，根據(jù)該圖象判斷下列說法正確的是(　　) A．隨著原子質量數(shù)的增加，原子核的平均結合能增大 B.Fe核最穩(wěn)定 C．由圖可知兩個H核結合成He核會釋放出能量 D．把O分成8個質子

18、和8個中子比把O分成4個He要多提供約16 MeV的能量 BC　[由圖可知隨著原子質量數(shù)的增加，原子核的平均結合能先增大后減小，選項A錯誤；Fe核的平均結合能最大，是最穩(wěn)定的，選項B正確；兩個平均結合能小的H結合成平均結合能大的He時，會釋放出能量，選項C正確；把O分成質子和中子需要提供的能量約為ΔE1＝16×8 MeV＝128 MeV，將質子和中子結合成一個He所放出的能量約為ΔE2＝4×7 MeV＝28 MeV，則將O分成4個He需要提供的能量約為ΔE＝ΔE1－4ΔE2＝128 MeV－4×28 MeV＝16 MeV，故要多提供約112 MeV的能量，選項D錯誤。] 題號 內容

19、 押題依據(jù) 核心考點 核心素養(yǎng) 1. 核衰變及核能利用 科技成就應用 科學態(tài)度與責任：立足教材，體會現(xiàn)代科學技術 2. 光電效應及圖象 光電效應規(guī)律的應用 科學思維：立足教材，體現(xiàn)數(shù)學知識處理物理問題能力 1.(多選)目前科學家正在研究“快中子堆”技術來發(fā)電，“快中子堆”技術發(fā)電的原理是：快中子反應堆不用U，而用Pu作燃料，但在堆心燃料Pu的外圍放置U，Pu發(fā)生裂變反應時放出來的高速中子(快中子)，被裝在外圍再生區(qū)的U吸收，U吸收快中子后變成U，U很不穩(wěn)定，很快發(fā)生β衰變變成Pu，Pu在裂變產(chǎn)生能量的同時，又不斷地將U變成可用燃料Pu，核燃料越燒越多。設U、β粒子的質量分

20、別為M、m，則(　　) A.Pu與U的中子數(shù)相同 B.U吸收快中子后變成鈾U是屬于核聚變 C.U經(jīng)過2次β衰變后變成Pu D．靜止的U發(fā)生β衰變釋放出動能為E0的β粒子，該衰變中質量虧損為E0 CD　[Pu的中子數(shù)為145，U的中子數(shù)為147，故選項A錯誤；根據(jù)核聚變反應的定義可知選項B錯誤；根據(jù)U→Pu＋2e可知選項C正確；靜止的U發(fā)生β衰變滿足動能關系＝，解得EkU＝E0，由愛因斯坦質能方程可得E0＋E0＝Δmc2，解得該衰變中質量虧損為Δm＝E0，選項D正確。] 2．(多選)如圖是用不同頻率的光照射某金屬后，得到的關于光電子最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關系圖象。下表中列出

21、了可見光中幾種顏色的光的頻率及光子的能量情況。普朗克常量取h＝6.6×10－34 J·s，下列說法正確的是(　　) 紅 橙 黃 綠 藍 靛 頻率范圍/1014 Hz 3.9～4.8 4.8～5.0 5.0～5.3 5.3～6.0 6.0～7.0 7.0～7.5 光子能量范圍/eV 1.61～1.98 1.98～2.06 2.06～2.19 2.19～2.48 2.48～2.89 2.89～3.09 A.表中列出的可見光中任意一種顏色的光照射該金屬時，該金屬都能發(fā)生光電效應 B．根據(jù)Ekm-ν圖象可求出該金屬的逸出功 C．當用藍光照射該金屬時發(fā)出的光電子的最大初動能范圍為0.45 eV≤Ekm≤0.93 eV D．光電效應是由于金屬原子核外的電子在光照射下脫離原子核引力束縛產(chǎn)生的 BD　[由Ekm-ν圖象可知，該金屬的極限頻率為νc＝5.0×1014 Hz，由表中的數(shù)據(jù)可知紅光的頻率小于該金屬的極限頻率，選項A錯誤；該金屬的逸出功為W0＝hνc＝2.06 eV，選項B正確；由表格知藍光光子能量范圍為2.48～2.89 eV，又該金屬的逸出功為2.06 eV，故0.42 eV≤Ekm≤0.83 eV，選項C錯誤；根據(jù)光電效應的產(chǎn)生原理可知選項D正確。] - 8 -