2019版 专题限时集训 12近代物理初步

专题限时集训(十二)近代物理初步(限时：40分钟)(对应学生用书第127页)1．(2018·西藏拉萨中学六次月考)关于光电效应的规律，下面说法正确的是()A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，入射光的频率越高，产生的光电子最大初动能也就越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同A[根据光电效应方程E km＝hν－W0，知入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大，故A正确．光电效应具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间隔，故B错误．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于金属的极限波长，故C错误．不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0，知同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，光电子的最大初动能不同，故D错误．] 2．(多选)(2018·吉林市三次调研)下列说法正确的是()A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B．天然放射性现象说明原子核具有复杂的结构C．一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和D．已知钴60的半衰期为5.27年，则任一个钴60原子核都将在5.27年内发生衰变BC[光电效应是原子核外电子得到能量，而跑到原子的外部，向外释放电子的现象，选项A错误；天然放射性现象说明原子核具有复杂的结构，选项B正确；一个质子和一个中子结合成氘核，向外辐射能量，有质量亏损，知一个质子和一个中子的质量大于一个氘核的质量，故C正确；半衰期是大量原子衰变的统计规律，对少数原子是不适用的，选项D错误．]3．(2018·湖北省重点高中联考)下列关于近代物理学的说法正确的是() A．β射线的发现证实了原子核内部存在电子B．重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少C．温度越高，放射性元素的半衰期越短D．光电效应实验表明光具有粒子性，康普顿效应实验表明光具有波动性B[汤姆孙发现电子，表明原子仍具有复杂结构，故A错误；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，但反应前后质量数守恒，故B正确；半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因素无关，故C错误；光具有波粒二象性，光电效应实验和康普顿效应实验都证实了光具有粒子性，故D错误．]4. (2018·衡水中学十五模) 氢原子的结构可以简化为一个电子绕一个质子做匀速圆周运动，电子在不同轨道上运动，氢原子具有不同能量．如图3所示为氢原子能级示意图，一群氢原子(称为a群)处于n＝3的激发态，它们向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光子分别照射逸出功为2.29 eV的金属钠和处于基态的另一群(称为b群)氢原子，下列说法不正确的是()图3A．b群中的部分氢原子被激发到n＝2的激发态B．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.80 eVC．a群氢原子在辐射光子的过程中电子绕质子运动的动能增大，电势能减小D．a群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长最短D[一群氢原子(称为a群)处于n＝3的激发态，它们向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，这些光子照射处于基态的另一群(称为b群)氢原子，可使基态氢原子被激发到n＝2或n＝3的激发态，故A项正确．一群氢原子(称为a群)处于n＝3的激发态，它们向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子最大能量hν＝E3－E1＝12.09 eV，照射逸出功为2.29 eV的金属钠，金属钠表面所发出的光电子的最大初动能E km＝hν－W＝(12.09－2.29) eV＝9.80 eV，故B项正确．a群氢原子在辐射光子的过程中，电子绕质子运动的半径减小，据k e2r2＝mv2r可得电子绕质子运动的动能增大；电子绕质子运动的半径减小，电势能减小，故C项正确．a 群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光的光子能量最小，光子的频率最小，波长最长，故D项错误．] 5．关于原子核、原子核的衰变、核能，下列说法正确的是()A．原子核的结合能越大，原子核越稳定B．任何两个原子核都可以发生核聚变C.23892U衰变成20682Pb要经过8次β衰变和6次α衰变D．发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减小了2D[原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这也就是原子核的结合能．组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，因此有意义的是它的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A错误．自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变．不是任意的原子核都能发生核聚变，选项B 错误.238 92U 衰变成206 82Pb 的过程中，α衰变的次数为n ＝238－2064＝8，β衰变的次数为：n ＝2×8－(92－82)＝6，选项C 错误．发生α衰变时，电荷数少2，质量数少4，质量数等于质子数加上中子数，知中子数减少了2，选项D 正确．]6．(2018·太原五中一模)下列判断正确的有( )A ．一个质子和一个中子结合为一个氘核，若质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，则放出的能量为(m 3－m 2－m 1)c 2B ．钚的一种同位素239 94Pu 的半衰期为24 100年， 20克的239 94Pu 经过48 200年后，还有5克未衰变C ．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n ＝3激发态后，能发射出3种频率的光子D.235 92U 核中核子的结合能比8936Kr 核中的小B [放出的能量为(m 2＋m 1－m 3)c 2，A 错误；根据m ＝m 0·⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T可得还剩余m ＝20·⎝ ⎛⎭⎪⎫1248 20024 100＝5(g)，B 正确；大量处于n ＝3能级的氢原子跃迁时能辐射出3种不同频率的光子，而一个基态的氢原子跃迁到n ＝3激发态后，只能发射一种，C 错误；235 92U 中核子多，故235 92U 核中核子的结合能比8936Kr 核中的大，D 错误．]7. (2018·西安长安区一中模拟) 2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图4所示电路可研究光电效应规律．图中标有A 和K 的为光电管，其中K 为阴极，A 为阳极．理想电压表用来指示光电管两端的电压．现对调电源正负极并接通电源，用光子能量为10.5 eV 的光照射阴极K ，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P 缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V ；现保持滑片P 位置不变，以下判断正确的是( )图4A．光电管阴极材料的逸出功为4.6 eVB．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零C．若用光子能量为12 eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大D．若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零C[由电路图可知图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6 V，由E k＝hν－W0＝eU c得光电管阴极材料的逸出功为W0＝4.5 eV，故A错误；当电压达到遏止电压时，所有电子都不能到达A极，无论光强如何变化，电流计示数仍可能为零，故B错误；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，故C正确；若光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，则遏止电压为5 V，滑片P向左移动少许，电流计的读数仍可能为零，故D错误．]8.如图5所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)．调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是()图5A．射到b点的一定是α射线B．身到b点的一定是β射线C．射到b点的一定是α射线或β射线D．射到b点的一定是γ射线C[可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE＝qB v.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当α粒子沿直线前进时，速度较大的β粒子向右偏转；当β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也向右偏转，故选项C正确，A、B、D错误．]9．(2018·江西上饶六校联考) PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是：将放射性同位素158O注入人体，参与人体的代谢过程.158O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．根据PET原理，下列说法正确的是()A.158O衰变的方程式为158O→159F＋0－1eB．将放射性同位素158O注入人体，158O的主要用途作为示踪原子C．一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子D．PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长B[由质量数守恒和电荷数守恒得：158O的衰变方程式是158O→157N＋01e，故A 错误；将放射性同位素158O注入人体，其主要用途作为示踪原子，故B正确；正负电子湮灭生成两个光子，故C错误；氧在人体内的代谢时间不长，因此PET 中所选的放射性同位素的半衰期应较短，故D错误．]10．(多选)下列有关核反应的说法正确的是()A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力B．重核裂变反应前后一定有质量亏损C.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋d10n式中d＝1D．铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小AB[目前核潜艇是利用重核裂变提供动力，选项A正确；重核裂变要释放核能，则反应前后一定有质量亏损，选项B 正确；根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应中的d ＝2，选项C 错误；铀核不如裂变后生成的新核稳定，可知铀核的比结合能比裂变后生成的新核的比结合能都小，选项D 错误．]11．(多选)下列关于近代物理的说法正确的是( )A ．α射线、β射线和γ射线都是高速运动的带电粒子流B ．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，氢原子电势能减小，核外电子运动的加速度增大C ．质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2(c 是真空中的光速)D ．用不同频率的光分别照射同一光电管，其遏止电压是相同的BC [α射线、β射线都是高速运动的带电粒子流，γ射线是电磁波，不带电，故A 错误；氢原子辐射出一个光子后，能量减小，轨道半径减小，则电势能减小，由k e 2r 2＝ma 知，加速度增大，故B 正确；质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，质子和中子结合成一个α粒子，质量亏损Δm ＝(2m 1＋2m 2－m 3)，根据质能方程，释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝(2m 1＋2m 2－m 3)c 2，故C 正确；根据光电效应方程：E km ＝hν－W 0，根据动能定理：eU 遏止＝E km ，联立得：U 遏止＝hνe－W 0e ，故用不同频率的光分别照射同一光电管，遏止电压也不相同，故D 错误．]12．(多选) (2018·邯郸一模)图6示是氢原子的能级示意图，大量处于基态的氢原子吸收了某种单色光的能量后能发出6种不同频率的光子，分别用它们照射某种金属板时，只有频率分别为ν1、ν2、ν3、ν4(ν1＞ν2＞ν3＞ν4)的四种光能发生光电效应．则普朗克常量可表示为( )图6A.13.6 eVν1 B.12.09 eV ν2C.7.2 eV ν3D.2.55 eVν4 BD [大量处于基态的氢原子吸收了某种单色光的能量后能发出6种不同频率的光子，可知氢原子从n ＝1跃迁到了n ＝4能级，根据能级差可知从n ＝4跃迁到n ＝1放出光子的频率最大即ν1，有：E 4－E 1＝hν1，可得：h ＝12.75 eV ν1，故A 错误；根据能级差可知从n ＝3跃迁到n ＝1放出光子的频率为ν2，有E 3－E 1＝hν2，可得：h ＝12.09 eVν2，故B 正确；根据能级差可知从n ＝2跃迁到n ＝1放出光子的频率为ν3，有：E 2－E 1＝hν3，可得：h ＝10.2 eV ν3，故C 错误；根据能级差可知从n ＝4跃迁到n ＝2放出光子的频率为ν4，有：E 4－E 2＝hν4，可得：h ＝2.55 eVν4，故D 正确．]13．(多选)(2018·聊城一模)下列说法正确的是( )A ．铀核裂变的某种核反应方程是235 92U →141 56Ba ＋9236Kr ＋310nB ．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，那么2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2C ．卢瑟福通过α粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子D ．一群处于n ＝4能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射6种不同频率的电磁波BD [铀核裂变的核反应是235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ，故A 错误；已知质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，那么2个质子和2个中子结合成一个α粒子，根据质能方程可得释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2，故B 正确；卢瑟福通过α粒子散射实验验证了原子核式结构模型，故C 错误；一群处于n ＝4能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射C24＝6种不同频率的电磁波，故D正确．]14．(多选)(2018·德州一模)在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．对以下几位物理学家所作科学贡献的表述与事实相符的是()A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型B．密立根最早通过实验，比较准确的测定了电子的电量C．法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律，总结出电磁感应定律D．爱因斯坦认为发生光电效应时，若入射光频率一定，则光的强度越大，逸出光电子的最大初动能越大AB[卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项A正确；密立根最早通过实验，比较准确的测定了电子的电量，选项B正确；英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件，但是纽曼和韦伯先后总结电磁感应定律，故C错误．爱因斯坦认为发生光电效应时，入射光频率越大，逸出光电子的最大初动能越大，选项D错误．]15．(多选)(2018·江西六校联考)氢原子的能级如图7所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV.下列说法正确的是()图7A．大量氢原子从高能级向n＝4能级跃迁时，发出的光是不可见光B．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到基态的过程中可以释放出6种频率的光子C．一个处于n＝2能级的氢原子可以吸收一个能量为3.1 eV的光子D．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于13.6 eVABD[氢原子从高能级向n＝4能级跃迁时发出的光子能量小于0.85 eV，不在1.62 eV到3.11 eV之间，一定全是不可见光，故A正确．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到基态的过程中可以释放出C24＝6种频率的光子，选项B正确；3.1 eV不是n＝2能级与高能级的能级差，则能量为3.1 eV的光子不能被吸收，选项C错误；氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于13.6 eV.故D正确．]16．(多选)(2018·昆明3月质检)铋在现代消防、电气、工业、医疗等领域有广泛的用途．以前铋被认为是相对原子质量最大的稳定元素，但在2003年，人们发现了铋有极其微弱的放射性，一个铋210核(21083Bi)放出一个β粒子后衰变成一个钋核(21084Po)，并伴随产生了γ射线．已知铋210的半衰期为5天，该反应中铋核、β粒子、钋核的质量分别为m1、m2、m3.下列说法正确的是() A．核反应中释放的能量是(m1－m2－m3)c2B．若有16个铋210核，经过20天后只剩下一个铋原子核C．β粒子是铋原子核外的电子电离形成的D．该核反应中释放出的γ射线是由新产生的钋原子核发生能级跃迁产生的AD[反应中亏损的质量为Δm＝m1－m2－m3，根据爱因斯坦的质能方程，得释放的能量是ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c2，故A正确；半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，故B错误；β粒子是铋原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，C错误；放射性的原子核在发生β衰变后产生的新核往往处于高能级，这时它要向低能级跃迁，辐射γ光子，即γ射线，故D正确．]。