高考物理二轮 专题训练第12讲 近代物理初步.docx

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高考物理二轮专题训练第12讲近代物理初步

专题训练第12讲　近代物理初步

时间：

45分钟

一、单项选择题

1．（2017·河南六市一联）以下说法正确的是（　　）

A．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量减小

B．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的个数越多，光电子的最大初动能增大

C．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱

D．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流

解析：

氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量增大，A项错误；由Ek＝hν－W0可知，只增加光强而不改变光的频率，光电子的最大初动能不变，B项错误；原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流是β射线，不是阴极射线，D项错误．

答案：

C

2．（2017·安徽江南十校联考）铀核（

U）经过m次α衰变和n次β衰变变成铅核（

），关于该过程，下列说法中正确的是（　　）

A．m＝5，n＝4

B．铀核（

U）的比结合能比铅核（

Pb）的比结合能小

C．衰变产物的结合能之和小于铀核（

U）的结合能

D．铀核（

U）衰变过程的半衰期与温度和压强有关

解析：

原子核衰变时质量数守恒，电荷数守恒，235＝4m＋207,92＝82＋2m－n，两式联立解得：

m＝7，n＝4，A项错误；衰变产物的结合能之和大于铀核（

U）的结合能，C错误；半衰期由原子核内部自身的因素决定，与温度和压强无关，D项错误．

答案：

B

3．（2017·山西五校四联）在很多装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素．下列说法正确的是（　　）

A．α射线、β射线和γ射线都是电磁波

B．在α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强

C．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核

D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的

解析：

α射线是高速

He核流，β射线是高速电子流，A项错误；在α、β、γ三种射线中，α射线的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，B项错误；半衰期是对大量原子核的衰变行为作出的统计规律，对于少数原子核无意义，C项错误．

答案：

D

4．（2017·湖南长沙三月模拟）一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次α衰变后变为钍核，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动．某同学作出如图所示运动径迹示意图，以下判断正确的是（　　）

A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹

B．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹

C．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹

D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹

解析：

由动量守恒可知，静止的铀核发生α衰变后，生成的均带正电的α粒子和钍核的动量大小相等，但方向相反，由左手定则可知它们的运动轨迹应为“外切”圆，又R＝

＝

，在p和B相等的情况下，R∝

，因q钍>qα，则R钍

答案：

B

5．（2017·天津和平质量调查）下列说法正确的是（　　）

A．卢瑟福用α粒子轰击

N核获得反冲核

O发现了质子

B．普朗克通过对光电效应现象的分析提出了光子说

C．玻尔通过对天然放射现象的研究提出了氢原子能级理论

D．汤姆孙发现电子从而提出了原子的核式结构模型

解析：

光子说是爱因斯坦提出的，B错误；玻尔通过对氢原子光谱的成因的研究提出了氢原子能级理论，C项错误；卢瑟福通过α粒子的散射实验，提出了原子的核式结构模型，D项错误．

答案：

A

6．（2017·江西五校模拟）如图1所示是研究光电效应的电路图．某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图2所示．则下列说法正确的是（　　）

A．甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能

B．单位时间内甲光照射光电管发出光电子比乙光的少

C．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等

D．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系

解析：

当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大（大于K极金属的极限频率），就会从K极发出光电子．当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时

mev

＝eUc，式中vc表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，Uc为遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方程可知丙光的最大初动能较大，故丙光的频率较大，但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大，所以A错误；对于甲、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，所以B错误；对甲、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，所以单位时间内发出的光电子数就较少，因此C错误；对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，知Ek与金属的逸出功为线性关系，D正确．

答案：

D

二、多项选择题

7．（2017·长沙模拟）下列说法正确的是（　　）

A．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律

B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量小于原来的原子核的质量

C．原子核质量越大，它的比结合能越大

D．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量变小

解析：

玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，并不是各种原子光谱，故A错误；在α衰变时，有核能放出，质量亏损，故B正确；中等质量的原子核比结合能最大，C错误；氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，有能量放出，原子能量减小，故D正确．

答案：

BD

8．（2017·江苏单科）原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有（　　）

A.

He核的结合能约为14MeV

B.

He核比

Li核更稳定

C．两个

H核结合成

He核时释放能量

D.

U核中核子的平均结合能比

Kr核中的大

解析：

由图象可知，

He的比结合能约为7MeV，其结合能应为28MeV，故A错误；比结合能较大的核较稳定，故B正确；比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C正确；比结合能就是平均结合能，故由图可知D错误．

答案：

BC

9．（2017·湖北七市三月联考）如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出10种不同频率的光子．其中莱曼系是指氢原子由高能级向n＝1能级跃迁时释放的光子，则（　　）

A．10种光子中波长最短的是从n＝5激发态跃迁到基态时产生的

B．10种光子中有4种属于莱曼系

C．使n＝5能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量

D．从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量

解析：

由n＝5激发态跃迁到基态时产生的光子能量最大，频率最高，波长最短，A项正确；5→1、4→1、3→1和2→1跃迁时释放的4种光子属于莱曼系，B项正确；使n＝5能级的氢原子电离至少要0.54eV的能量，C项错误；从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量为－3.4eV－（－13.6eV）＝10.2eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量为－1.51eV－（－3.4eV）＝1.89eV，D项错误．

答案：

AB

10．（2017·新课标全国卷Ⅲ）在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是（　　）

A．若νa>νb，则一定有Ua

B．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb

C．若Ua

D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb

解析：

本题考查对光电效应方程hν－W0＝Ek的理解．光照射到同种金属上，同种金属的逸出功相同．若νa>νb，据hν－W0＝Ek，得Eka>Ekb，则B项正确；由hν－W0＝Ek＝eU，可知当νa>νb时Ua>Ub，则A项错误；若Ua

答案：

BC

三、计算题

11．（2017·哈尔滨模拟）

如图所示，静止在匀强磁场中的

Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104m/s的中子而发生核反应，

Li＋

n→

H＋

He，若已知He的速度为v2＝2.0×104m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同（已知mn＝1u，mHe＝4u，mH＝3u）．求：

（1）

H的速度是多大？

（2）在图中画出粒子

H和

He的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比．

解析：

（1）

Li核俘获

n的过程，系统动量守恒，

则mnv0＝mHv1＋mHev2

即v1＝

代入数据得v1＝－1.0×103m/s，负号表示跟v0的方向相反．

（2）运动轨迹如图所示

H和

He在磁场中半径之比为rHrHe＝

＝340.

答案：

（1）1.0×103m/s，跟v0的方向相反

（2）图略　340

12．（2017·北京理综）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子（

He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．

（1）放射性原子核用

X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．

（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．

（3）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm.

解析：

（1）

X→

Y＋

He

（2）设α粒子的速度大小为v，由qvB＝m

，T＝

，得

α粒子在磁场中运动周期T＝

环形电流大小I＝

＝

（3）由qvB＝m

，得v＝

设衰变后新核Y的速度大小为v′，系统动量守恒

Mv′－mv＝0　v′＝

＝

由Δmc2＝

Mv′2＋

mv2得Δm＝

说明：

若利用M＝

m解答，亦可．

答案：

（1）

X→

Y＋

He　

（2）

（3）