2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時集訓(xùn)12 近代物理初步（含解析）

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1、專題限時集訓(xùn)(十二) (建議用時：40分鐘) [專題通關(guān)練] 1．鋁箔被α粒子轟擊后，發(fā)生的核反應(yīng)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(yīng)方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))為15，質(zhì)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(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可能有效的措施是(　　) A．加大照射光的強(qiáng)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(fù)極對調(diào) 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(zhuǎn)，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件可知，加大照射光的強(qiáng)度，仍然不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項A錯誤。由于沒有發(fā)生光電效應(yīng)，故無論將P向a滑動，還是將電源正、負(fù)極對調(diào)，都不能使電表指針偏轉(zhuǎn)，選項C、D錯誤；要使電表指針偏轉(zhuǎn)，必須發(fā)生光電效應(yīng)，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(guān)于近代物理內(nèi)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(zhì)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(guān)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(zhuǎn)化為一個質(zhì)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(yīng)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(guān)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(dāng)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(yīng)和康普頓效應(yīng)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(zhì)子和一個中子結(jié)合為一個氘核，若質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)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(yīng)揭示了光子具有能量，康普頓效應(yīng)揭示了光子除了具有能量外還具有動量，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)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(zhì)子和一個中子結(jié)合為氘核，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)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(qiáng)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(qiáng)磁場中做勻速圓周運動。某同學(xué)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(yīng)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(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)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(nèi)，3個α粒子結(jié)合成一個C，C原子的質(zhì)量是12.000 0 u，He原子核的質(zhì)量是4.002 6 u，已知1 u＝，則此核反應(yīng)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(guān)，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，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(zhì)量數(shù)少4，在β衰變的過程中，新核的電荷數(shù)多1，設(shè)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(yīng)的質(zhì)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(yīng)研究大科學(xué)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(dá)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(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)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(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加 D．兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)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(yīng)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(jié)合成質(zhì)量較大的核時，放出巨大的能量，根據(jù)E＝mc2可知，聚變反應(yīng)中存在質(zhì)量虧損，則總質(zhì)量較聚變前減少，C錯誤；兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的過程中要釋放能量，核子的平均質(zhì)量

11、減少，所以核子的比結(jié)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(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間的電壓U的關(guān)系曲線如圖所示，由此可判斷(　　) A．a(chǎn)、b、c的頻率關(guān)系為νa>νb>νc B．a(chǎn)、b、c的頻率關(guān)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(yīng)方程有hν＝mv＋W0，綜合以上分析可知三束單色光的頻率關(guān)系應(yīng)為νa＝νc<νb，A錯誤，B正確。] 10．放射性元素電源應(yīng)用空間比較廣泛，大多用在軍事或航天領(lǐng)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(zhì)吸收，將射線的能量轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，然后再將內(nèi)能轉(zhuǎn)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(yīng)有防護(hù)層。下表為三種不同放射性元素的相關(guān)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(hù)層的材料應(yīng)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(hù)層的材料應(yīng)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(zhì)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(guān)，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(lǐng)弱，所以由發(fā)射α射線的元素制成的電源所需保護(hù)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(jié)，C錯誤；在衰變的過程中，電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，D錯誤。] 11．(多選)原子核的人工轉(zhuǎn)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(zhì)子。假設(shè)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(zhì)子的速度大小之比為1∶26。已知質(zhì)子與中子的質(zhì)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(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為新核與質(zhì)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(zhì)子動量大小相等、方向相反 D．該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損為 B

15、D　[由題意可知該核反應(yīng)方程為He＋N→H＋O，因此核反應(yīng)生成的新核為O，A錯誤；假設(shè)α粒子的速度大小為v0，質(zhì)子的速度大小為v′，α粒子、O的質(zhì)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(zhì)子的動量大小為26mv，C錯誤；新核與質(zhì)子的總動能為E＝×17mv2＋mv′2，整理得E＝，則該反應(yīng)釋放的核能為ΔE＝，由愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2得Δm＝＝，D正確。] 12.(原創(chuàng)題)(多選)某同學(xué)采用如圖所示的實驗裝置來研究光電效應(yīng)。當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應(yīng)。閉合開關(guān)

16、S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)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(shè)電子質(zhì)量為m、電荷量為e，則下列關(guān)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(yīng)方程得hν1＝eU1＋W0?、伲琱ν2＝eU2＋W0?、冢散俚藐帢O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(jié)合能(也稱比結(jié)合能)與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系圖象，通過該圖象可以得出一些原子核的平均結(jié)合能，如O的核子平均結(jié)合能約為8 MeV，He的核子平均結(jié)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(zhì)量數(shù)的增加，原子核的平均結(jié)合能增大 B.Fe核最穩(wěn)定 C．由圖可知兩個H核結(jié)合成He核會釋放出能量 D．把O分成8個質(zhì)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(zhì)量數(shù)的增加，原子核的平均結(jié)合能先增大后減小，選項A錯誤；Fe核的平均結(jié)合能最大，是最穩(wěn)定的，選項B正確；兩個平均結(jié)合能小的H結(jié)合成平均結(jié)合能大的He時，會釋放出能量，選項C正確；把O分成質(zhì)子和中子需要提供的能量約為ΔE1＝16×8 MeV＝128 MeV，將質(zhì)子和中子結(jié)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(nèi)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(yīng)用 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：立足教材，體會現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 2. 光電效應(yīng)及圖象 光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 科學(xué)思維：立足教材，體現(xiàn)數(shù)學(xué)知識處理物理問題能力 1.(多選)目前科學(xué)家正在研究“快中子堆”技術(shù)來發(fā)電，“快中子堆”技術(shù)發(fā)電的原理是：快中子反應(yīng)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(yīng)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(shè)U、β粒子的質(zhì)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(zhì)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(yīng)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(guān)系＝，解得EkU＝E0，由愛因斯坦質(zhì)能方程可得E0＋E0＝Δmc2，解得該衰變中質(zhì)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(guān)于光電子最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)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(lán) 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(yīng) B．根據(jù)Ekm-ν圖象可求出該金屬的逸出功 C．當(dāng)用藍(lán)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(yīng)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(lán)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(yīng)的產(chǎn)生原理可知選項D正確。] - 8 -