（新課標）2020高考物理二輪復習 專題強化訓練11 近代物理初步和物理學史（含解析）

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1、專題強化訓練(十一) 一、選擇題(共10個小題，每題5分，2、9、10為多選，其余為單項選擇題，共50分) 1．(2018·課標全國Ⅲ)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核1327Al，產生了第一個人工放射性核素X：α＋1327Al→01n＋X.X的原子序數(shù)和質量數(shù)分別為(　　) A．15和28　　　　　　　 B．15和30 C．16和30 D．17和31 答案　B 解析　根據核反應遵循的質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為2＋13＝15，質量數(shù)為4＋27－1＝30，根據原子核的電荷數(shù)等于原子序數(shù)，可知X的原子序數(shù)為15，質量數(shù)為30，B項正確． 2．有關波粒二象

2、性的微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(　　) A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波也相等 答案　AB 解析　光電效應說明光的粒子性，所以A項正確；熱中子在晶體上產生衍射圖樣，即運動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，所以B項正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C項錯誤；根據的德布羅意波長公式λ＝，p2＝2mEk，又因為質子的質量大于電子的質量，所以動能相等的

3、質子和電子，質子的德布羅意波較短，所以D項錯誤． 3．月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3”(23He)的化學元素，是核聚變的重要原料之一．科學家初步估計月球上至少有100萬噸“氦3”，如果相關技術開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源．關于“氦3”與氘核(12H)聚變生成“氦4”(24He)，下列說法中正確的是(　　) A．該核反應方程式為23He＋12H→24He＋11H B．該核反應生成物的質量大于參加反應物的質量 C．該核反應出現(xiàn)質量虧損，吸收能量 D．因為“氦3”比“氦4”的比結合能小，所以“氦3”比“氦4”穩(wěn)定 答案　A 解析　該核反應方程為23He＋12H→24He＋

4、11H，電荷數(shù)守恒，質量數(shù)守恒，故A項正確；關于“氦3(23He)”與氘核(12H)聚變生成氦4(24He)和質子，有大量的能量放出，根據愛因斯坦質能方程知有質量虧損，生成物的質量小于參加反應物質的質量，故B、C兩項錯誤；比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，所以“氦4”比“氦3”穩(wěn)定，故D項錯誤．故選A項． 4．原子核的比結合能曲線如圖所示，根據該曲線，下列判斷正確的是(　　) A．重核 92235U裂變成3689Kr和 56144Ba要吸收能量 B．12H核的結合能約為2 MeV C．中等質量的原子核最不穩(wěn)定 D．兩個12H核結合成24He核要釋放能量 答案　BD 解析　由圖可知重

5、核 92235U的比結合能小于裂變產物的結合能，所以該反應釋放能量，故A項錯誤；根據圖象可知12H的比結合能約為1 MeV，所以12H的結合能E＝2×1 MeV＝2 MeV，故B項正確；中等質量的原子核比結合能最大，最穩(wěn)定，故C項錯誤；根據圖象可知24He的比結合能大于12H的比結合能，所以反應釋放能量，故D項正確；故選B、D兩項． 5．用01n轟擊 92235U產生了m個某種粒子，核反應方程為 92235U＋01n→ 54140Xe＋3894Sr＋mX，則(　　) A．方程式中的m＝3 B．方程式中的X是α粒子 C. 54140Xe的比結合能一定大于 92235U的比結合能 D．該

6、反應需要吸收熱量 答案　C 解析　根據質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，其核反應方程為 92235U＋01n→ 54140Xe＋3894Sr＋201n，可知方程式中的m＝2，X是中子；這個核反應是重核裂變，會釋放出大量的能量，故A、B、D三項都錯誤；根據比結合能曲線可知，中等質量的原子核比結合能大，輕核和重核的比結合能小， 92235U重核，故 54140Xe的比結合能大于 92235U的比結合能，故C項正確．故選C項． 6．如圖甲是光電效應的實驗裝置圖，圖乙是光電流與加在陽極A和陰極K上的電壓的關系圖象．下列說法正確的是(　　) A．飽和電流的大小，由入射光的顏色決定 B．只要增大電壓，

7、光電流就會一直增大 C．對某種確定的金屬，其遏止電壓只由入射光的頻率決定 D．不論哪種顏色的入射光，只要光足夠強，就能發(fā)生光電效應 答案　C 解析　由圖線可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大，故A項錯誤；增大電壓，當電壓增大到一定值，電流達到飽和電流，不再增大，故B項錯誤；根據光電效應方程知，E km＝hν－W0＝eUc，可知入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，可知對于確定的金屬，遏止電壓只由入射光的頻率決定，故C項正確；發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于截止頻率，與入射光的強度無關，故D項錯誤．故選C項． 7．(2017·課標全國Ⅰ)大科學工程“人造太陽

8、”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電，氘核聚變反應方程是：12H＋12H→23He＋01n，已知12H的質量為2.013 6 u，23He的質量為2.013 6 u，23He的質量為3.015 0 u，01n的質量為1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2.氘核聚變反應中釋放的核能約為(　　) A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 答案　B 解析　因氘核聚變的核反應方程為：12H＋12H→23He＋01n，核反應過程中的質量虧損為Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝0.003 5 u，釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝3.3 MeV

9、，故B項正確，A、C、D三項錯誤．故選B項． 8．(2017·課標全國Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為 92238U→ 90234Th＋24He，下列說法正確的是(　　) A．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能 B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小 C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經歷的時間 D．衰變后α粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量 答案　B 解析　一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，根據系統(tǒng)動量守恒知，衰變后釷核和α粒子動量之和為零，可知衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小，根據Ek＝知，由于釷核和α粒子質量不同，則動能不同，故

10、A項錯誤，B項正確；半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變的時間，故C項錯誤；衰變的過程中有質量虧損，即衰變后α粒子與釷核的質量之和小于衰變前鈾核的質量，故D項錯誤．故選B項． 9．氫原子光譜如圖甲所示，圖中給出了譜線對應的波長，玻爾的氫原子能級圖如圖乙所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可見光的頻率范圍約為4.2×1014 Hz～7.8×1014 Hz，則(　　) A．Hα譜線對應光子的能量小于Hδ譜線對應光子的能量 B．圖甲所示的Hα、Hβ、Hγ、Hδ四種光均屬于可見光范疇 C．Hβ對應光子的能量約為10.2 eV D．Hα譜線對應的躍遷是從n＝3能級到n＝2能級

11、答案　ABD 解析　由圖甲可知，Hα譜線對應光子的波長大于Hδ譜線對應光子的波長，結合E＝可知，Hα譜線對應光子的能量小于Hδ譜線對應光子的能量，故A項正確；依據氫光譜的特點可知，甲圖所示的四種光均屬于可見光范疇，故B項正確；Hβ譜線對應光子的能量為：E＝＝ J≈4.09×10－19 J≈2.556 eV，故C項錯誤；Hα譜線對應光子的能量為：E＝＝ J≈3.03×10－19 J≈1.89 eV，可知Hα譜線對應的躍遷是從n＝3能級到n＝2能級，故D項正確．故選A、B、D三項． 10．下列對物理知識的理解正確的有(　　) A．α射線的穿透能力較弱，用厚紙板就能擋住 B．動能相等的質子和

12、電子，它們的德布羅意波長也相等 C．放射性元素釙的半衰期為138天，100 g的釙經276天，已發(fā)生衰變的質量為75 g D．質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3，兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子，釋放的能量是(m1＋m2－m3)c2 答案　AC 解析　γ射線電離能力最弱，穿透能力最強，α射線電離能力最強，穿透能力最弱，用厚紙板就能擋住，故A項正確；動能相同的質子和電子，它們的動量大小可以公式p＝判斷，質子與電子的質量不同，所以動能相等的電子與質子的動量是不同的，再根據德布羅意波的波長公式λ＝，可知其波長也不相同，故B項錯誤；根據m＝m0知，100 g的Po經276天，即經

13、過2個半衰期，已衰變的質量為75 g，故C項正確；質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3，兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子，由愛因斯坦質能方程可知，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，故D項錯誤，故選A、C兩項． 二、計算題(共4個小題，11題12分，12題12分，13題14分，14題12分，共50分) 11.如圖所示，一光電管的陰極用極限波長λ0＝5 000 ?的鈉制成．用波長λ＝3 000 ?的紫外線照射陰極，光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U＝2.1 V，飽和光電流的值(當陰極K發(fā)射的電子全部到達陽極A時，電路中的電流達到最大值，稱為飽和光電流)I＝0.56 μA.

14、 (1)求每秒鐘內由K極發(fā)射的光電子數(shù)目； (2)求電子到達A極時的最大動能； (3)如果電勢差U不變，而照射光的強度增到原值的三倍，此時電子到達A極的最大動能是多大？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s) 答案　(1)3.5×1012　(2)6.01×10－19 J　(3)6.01×10－19 J 解析　(1)設每秒內發(fā)射的電子數(shù)為n，則：n＝＝(個)＝3.5×1012(個)． (2)由光電效應方程可知： E km＝hν－W0＝h－h(huán)＝hc 在AK間加電壓U時，電子到達陽極時的動能為Ek， Ek＝E km＋eU＝hc＋eU. 代入數(shù)值得：Ek≈6.01×10－1

15、9 J. (3)根據光電效應規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光的強度無關．如果電壓U不變，則電子到達A極的最大動能不會變． 12．已知氘核質量為2.013 6 u，中子質量為1.008 7 u，氦核的質量為3.015 0 u. (1)寫出兩個氘核聚變成氦核的核反應方程； (2)計算上述核反應中釋放的核能； (3)若兩氘核以相等的動能E做對心碰撞即可發(fā)生上述核反應，且釋放的核能(設為ΔE)全部轉化為機械能，中子的質量設為m.求反應中生成的氦核和中子的動能各是多少？(用本小題中的物理符號表示結果) 答案　(1)12H＋12H→23He＋01n　(2)3.26 MeV (3)(2E＋ΔE

16、)　(2E＋ΔE) 解析　(1)核反應方程為：12H＋12H→23He＋01n； (2)由題給條件可求出質量虧損為：Δm＝2.013 6 u×2－(3.015 0＋1.008 7) u＝0.003 5 u， 所以釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝931.5×0.003 5 MeV＝3.26 MeV； (3)由動量守恒及能的轉化和守恒定律， 得0＝3mvα－mvn， 2E＋ΔE＝Ekα＋Ekn， 得Ekα＝mvα2，Ekn＝mvn2. 聯(lián)立方程解得：Ekα＝(2E＋ΔE)， Ekn＝(2E＋ΔE)． 13．假設兩個氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應生成氦的同位素和中子，已知氘核的質

17、量是m1，中子的質量是m2，氦核同位素的質量是m3，光在真空中的速度為c. (1)寫出核聚變反應的方程式； (2)求核聚變反應中釋放出的能量ΔE. 答案　(1)12H＋12H→23He＋01n　(2)(2m1－m2－m3)c2 解析　(1)根據質量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒，核反應方程式為：12H＋12H→23He＋01n. (2)核反應過程中的質量虧損為：Δm＝2m1－(m2＋m3) 氘核聚變時放出的能量為：ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2－m3)c2. 14.如圖為通過某光電管的光電流與兩極間電壓的關系，當用光子能量為4.5 eV的藍光照射光電管的陰極K時對應圖線與橫軸的交點U1＝－2

18、.37 V(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，電子電量e＝1.6×10－19 C)． (1)求陰極K發(fā)生光電效應的極限頻率；(該小題計算結果保留兩位有效數(shù)字) (2)當用光子能量為7.0 eV的紫外線持續(xù)照射光電管的陰極K時，求光電子逸出的最大初動能； (3)當某種頻率的紫外線持續(xù)照射光電管的陰極K時，測得飽和光電流為0.32 μA，求陰極K在1秒內發(fā)射出的光電子數(shù)． 答案　(1)5.2×1014 Hz　(2)4.87 eV　(3)2.0×1012 解析　(1)根據能量守恒定律有E1＝eU1＋hν，將E1＝4.5 eV＝4.5×1.6×10－19 J代入可得ν＝5.2×1014 Hz； (2)根據光電效應方程可知光電子的最大初動能為： E km＝hν－W 代入數(shù)據可得：E km＝4.87 eV； (3)根據I＝，q＝Ne可求出N＝＝＝個＝2.0×1012個． 8