高中物理近代物理初步经典题型训练及答案解析
最新高考物理二轮热点专题训练----《近代物理初步》(含答案解析)
最新高考物理二轮热点专题训练----《近代物理初步》一单项选择题1.下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是()A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.21083Bi的半衰期是5天，100克21083Bi经过10天后还剩下50克【解析】γ射线是光子流，故A错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故B正确；太阳辐射能量主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C错误；100克21083Bi经过10天即2个半衰期还剩下122×100克＝25克，故D错误．【答案】B2.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4第 1 页共 12 页第 2 页 共 12 页【答案】B【解析】半衰期遵循统计规律，对单个或少数原子核是没有意义的，A 错误．根据3种射线的特性及衰变实质可知B 正确，C 、D 错误．3.一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U →234 90Th ＋42He.下列说法正确的是( )A ．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B ．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C ．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D ．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量【答案】B【解析】衰变过程遵守动量守恒定律，故选项A 错，选项B 对．根据半衰期的定义，可知选项C 错．α衰变释放核能，有质量亏损，故选项D 错．4.有关下列四幅图的说法正确的是( )A ．甲图中，球m 1以速度v 碰撞静止球m 2，若两球质量相等，碰后m 2的速度一定为vB ．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大C ．丙图中射线1由β粒子组成，射线2为γ射线，射线3由α粒子组成D ．丁图中，链式反应属于轻核聚变【答案】B【解析】甲图中只有发生弹性碰撞时，碰后m 2的速度才为v ，则A错误．丙图中射线1由α粒子组成，射线3由β粒子组成，射线2为γ射线，C项错误．丁图中，链式反应属于重核裂变，D错误．5.2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s)()A．10－21 J B．10－18 JC．10－15 J D．10－12 J【答案】B【解析】本题考查光子能量．由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h cλ＝2×10－18J，故选项B正确．6.核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素239 94Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为239 94Pu→X＋42 He＋γ，下列说法中正确的是()A．X原子核中含有92个中子B．100个239 94Pu经过24 100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力【答案】D第 3 页共 12 页【解析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X原子核中含有92个质子，235个核子，则中子数为235－92＝143(个)，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个239 94Pu经过24 100年后不一定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减少，选项C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项D正确．7.1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X。
高考物理专题——近代物理初步
一、光电效应1．实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应。
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过10－9 s。
(4)当入射光的频率大于或等于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。
2．三个概念(1)最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。
(2)饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(3)入射光强度：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。
3．光电效应方程(1)方程：E k＝hν－W0，光电子的最大初动能E k可以利用光电管用实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。
(2)极限频率：νc ＝W 0h 。
(3)逸出功：它与极限频率νc 的关系是W 0＝hνc 。
二、能级跃迁1．氢原子能级2．谱线条数一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，最多可能辐射出的光谱线条数N ＝C 2n ＝n （n －1）2。
三、核反应和核能1．原子核衰变 衰变类型α衰变 β衰变 衰变方程 A Z X →A －4Z －2Y ＋42He A Z X → A Z ＋1Y ＋0－1e衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子 211H ＋210n →42He 10n →11H ＋0－1e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量。
(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。
(3)质能方程：E ＝mc 2，即一定的能量和一定的质量相联系。
高三物理一轮复习 近代物理初步(含高考真题)
咐呼州鸣咏市呢岸学校 15 近代物理初步1.[2021·卷Ⅰ] [物理——35](1)现用某一光电管进行光电验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．以下说法正确的选项是________．A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C ．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E ．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 答案：ACE解析：根据光电验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大；入射光的频率高，饱和光电流不变，故A 正确，B 错误；根据爱因斯坦光电效方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C 正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，假设低于截止频率，那么没有光电流产生，故D 错误，E 正确． 2．[2021·卷] C ．[35](2)光速为c ，普朗克常数为h ，那么频率为ν的光子的动量为________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面垂直反射回去，那么光子在反射前后动量改变量的大小为________． 答案：h νc 2h νc解析：因为光速c ＝λν，那么λ＝c ν，所以光子的动量p ＝h λ＝h νc，由于动量是矢量，因此假设以射向平面镜时光子的动量方向为正方向，即p 1＝h νc ，反射后p 2＝－h νc ，动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝－h νc －h νc＝－2h νc ，那么光子在反射前后动量改变量的大小为2h νc.3．[2021·卷]C ．[35] (3)几种金属的逸出功W 0见下表：由一束可见光照射上述金属的外表，请通过计算说明哪些能发生光电效．该可见光的波长的范围为 4.0×10－7～×10－6m ，普朗克常数h ＝3×10－34J ·s.答案：钠、钾、铷能发生光电效解析：光子的能量E ＝hcλ，当λ＝4.0×10－7 m 时，E ＝5.0×10－19J.根据E >W 0判断，钠、钾、铷能发生光电效．4．[2021·卷Ⅱ] [物理——35]在以下描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号) A. 146C →147N ＋ 0－1eB. 3215P →3216S ＋ 0－1eC. 23892U →23490Th ＋42HeD. 147N ＋42He →178O ＋11HE. 23592U ＋10n →14054Xe ＋9438Sr ＋210nF. 31H ＋21H →42He ＋10n答案： C AB E F解析：α衰变是原子核自发地放射出α粒子的核衰变过程，选C ；β衰变是原子核自发地放射出β粒子的核衰变过程，选A 、B ；重核裂变选E ；轻核聚变选F. 5．[2021·卷Ⅲ] [物理——35]一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0×107m/s 的质子p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si *，以下说法正确的选项是________．A．核反方程为p＋2713Al―→2814Si*B．核反过程中系统动量守恒C．核反过程中系统能量不守恒D．核反前后核子数相，所以生成物的质量于反物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致答案：ABE解析：核反方程为p＋2713Al→2814Si*，A正确；核反过程中系统动量守恒、能量守恒(只是前后表现形式不同罢了)、质量数守恒、电荷数守恒，但质量亏损，亏损以能量的形式释放出去，所以B正确，C、D错误；由动量守恒律得0＋m1v1＝m2v2，即0＋1×107＝28v2，解得v2≈0.036×107 m/s＝×105 m/s，E正确．6.[2021·卷] 处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有( )A．1种 B．2种C．3种 D．4种答案：C解析：处在高能级的氢原子向低能级跃迁时，可以向任意低能级跃迁．选项C正确，A、B、D不正确．7．[2021·卷]C．[35](1)贝可勒尔在1前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛用．以下属于放射性衰变的是________．A. 14 6C→14 7N＋0－1eB. 235 92U＋10n→131 53I＋103 39Y＋210nC. 21H＋31H→42He＋10nD. 42He＋2713Al→3015P＋10n答案：A解析：原子核自发地放出某种粒子而转变为核的变化叫作原子核的衰变，只有选项A符合．选项B是核裂变反．选项D是人工核转变反，选项C是核聚变反．8.[2021·卷 [物理——358分]〔1〕〔4分〕以下说法正确的选项是_________。
高考物理一轮复习 专题十七 近代物理初步(含解析) 人教版
专题十七近代物理初步1.(2012·高考重庆卷)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋14 7N→x＋17 8O y＋94Be→z＋12 6Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是( )A．α粒子B．质子C．中子D．电子2.(2012·高考天津卷)下列说法正确的是( )A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量3.(2012·高考广东卷)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有( )A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变4.(2012·高考大纲全国卷)23592U经过m次α衰变和n次β衰变，变成207 82Pb，则( )A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝185.(2012·高考四川卷)如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量6.(2012·高考北京卷)“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为( )A.h2eB.2ehC．2he D.1 2he7.(2012·高考江苏卷)(1)如图所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是________．(2)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为________________．该反应放出的能量为Q ，则氘核的比结合能为________．(3)A 、B 两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E A 、E B .求A 、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功．答案：1.【解析】选C.本题考查核反应方程，根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x 为质子11H ，y 为42He 即α粒子．z 为中子10n.2.【解析】选B.半衰期是元素的固有性质，A 错；利用红外线的波长长，穿透能力强，从高空对地面进行遥感摄影，C 错；重核裂变、轻核聚变，质量亏损，中等核向重核、轻核变化时，质量增加，D 错．3.【解析】选AC.B 选项是核聚变，D 选项是核裂变，所以B 、D 不正确，故选AC.4.【解析】选B.由α衰变方程：ab X →42He ＋a －4b －2Y 和β衰变方程：a b X →0－1e ＋ a b ＋1Y 可知β衰变不会引起质量数的变化，质量数的变化均由α衰变引起．则：α衰变次数：m ＝235－2074＝7次， α衰变引起质子数变化：7×2＝14.实际质子数减少了92－82＝10，则n ＝14－101＝4次． 5.【解析】选A.氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子．E m －E n ＝h ν，能级差值越大辐射光子的频率越大，波长越短，E 4－E 3<E 3－E 2，所以A 项对；辐射的不是电磁波，B 项错；处在不同能级核外电子出现的概率不一样，能级越低，概率越大，C 项错；氢原子由高能级向低能级跃迁时氢原子一定放出能量，而不是氢原子核，故D 项错．6.【解析】选B.频率为ν的电磁波的能量E ＝hν，而E ＝2eU ，k ＝νU ＝2e h，故B 对． 7.【解析】(1)原子跃迁发射光子的能量E ＝E m －E n ，可知E a >E c >E b ，由E ＝h ν＝h cλ知，λa <λc <λb ，则C 正确．(2)由电荷数守恒和质量数守恒可得方程：10n ＋X →21H ， 由质子数可确定X 为11H.比结合能为参与反应的平均每个粒子放出的能量，所以为Q 2. (3)由ε＝hν和p ＝h λ，结合ν＝c λ，可得出p ＝εc ，可求动量之比p 1∶p 2＝ε1∶ε2＝2∶1.由光电效应方程E m ＝h ν－W 得E A ＝h νA －W ①E B ＝h νB －W ②由ε＝hν又知νA νB ＝εA εB＝2∶1③ 联立①②③得W ＝E A －2E B .【答案】(1)C (2)10n ＋11H →21H Q 2(3)2∶1 E A －2E B。
山东专用2024年高考物理一轮复习专题十六近代物理初步专题检测含解析
专题十六近代物理初步【专题检测】一、选择题1.(2024湖南师大附中月考五)试验得到金属钙的光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图所示,下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功,参照下表可以确定的是( )金属钨钙钠截止频率ν0/Hz10.95 7.73 5.53逸出功W0/eV 4.54 3.20 2.29A.如用金属钨做试验,得到的E km-ν图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大B.如用金属钠做试验,得到的E km-ν图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大C.如用金属钨做试验,当入射光的频率ν<ν1时,可能会有光电子逸出D.如用金属钠做试验,得到的E km-ν图线也是一条直线,设其延长线与纵轴交点的坐标为(0,-E k2),则E k2<E k1答案D由光电效应方程E km=hν-hν0可知,E km-ν图线的斜率表示普朗克常量,横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率,此时的频率等于金属的截止频率,依据W0=hν0可求出逸出功,普朗克常量与金属的性质、光电子的最大初动能、入射光的频率无关。
如用金属钨做试验,得到的E km-ν图线也是一条直线,其斜率与图中直线的斜率相等,故A错误;如用金属钠做试验,得到的E km-ν图线也是一条直线,其斜率与图中直线的斜率相等,故B错误;如用金属钨做试验,当入射光的频率ν<ν1时,不行能会有光电子逸出,故C错误;如用金属钠做试验,得到的E km-ν图线也是一条直线,设其延长线与纵轴交点的坐标为(0,-E k2),由于钠的逸出功小于钙的逸出功,则E k2<E k1,故D正确。
2.(2024皖江名校联考五)1897年英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙在探讨阴极射线时发觉了电子,这是人类最早发觉的基本粒子。
下列有关电子说法正确的是()A.电子的发觉说明原子核是有内部结构的B.β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流,它具有中等的穿透实力C.光电效应试验中,逸出的光电子来源于金属中自由电子D.卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子的轨道半径是量子化的答案 C 电子的发觉说明原子是有内部结构的,A 错;β射线是原子核内中子转化为质子的过程中释放出的,它具有中等的穿透实力,故B 错误;依据光电效应现象的定义可知光电效应试验中,逸出的光电子来源于金属中自由电子,故选项C 正确;玻尔理论认为电子轨道半径是量子化的,卢瑟福的原子核式结构模型认为在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里围着核旋转,故选项D 错误。
高中物理《近代物理初步》单元测试题(精品测试题)
《近代物理初步》单元测试题(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，1～5题每小题只有一个选项正确，6～8小题有多个选项符合题目要求，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分)1．下列说法正确的是( )A．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想C．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念D．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，发现了中子2．关于光电效应的规律，下面说法中正确的是( )A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的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3．下列与α粒子相关的说法中正确的是( )A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速度相当，穿透能力很强B.23892U(铀238)核放出一个α粒子后就变为23490Th(钍234)C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为42He＋147N→168O ＋10nD．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型4．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5. 下列说法正确的是( )A．根据ΔE＝Δmc2可知，在核裂变过程中减少的质量转化成了能量B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变C．卢瑟福首先发现了铀和含铀矿物的天然放射现象D．由氢原子能级示意图知，处于基态的氢原子至少要吸收13.60 eV的能量才能发生电离6. 如图所示，是国家国防科技工业局首次发布的“嫦娥二号”月面虹湾局部影像图，科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He＋32He→ 211H＋42He.关于32He聚变下列表述正确的是( )A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应会有质量亏损D．目前核电站都采用32He聚变反应发电7．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( ) A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构8．用频率为ν的光照射在某金属表面时产生了光电子，当光电子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动时，其最大半径为R，若以W表示逸出功，m、e表示电子的质量和电量，h表示普朗克常数，则电子的最大初动能是( )A．hν＋W B．BeR mC．hν－W D.B2e2R2 2m二、非选择题(共4小题，52分)9．(12分)已知铯的逸出功为1.9 eV，现用波长为4.3×10－7m的入射光照射金属铯．(1)能否发生光电效应？(2)若能发生光电效应，求光电子的德布罗意波波长最短为多少．(电子的质量为m＝0.91×10－30kg)10. (12分)如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．11．(14分)某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核(22286Rn)发生一次α衰变生成新核钋(P0)，并放出一个能量为E0＝0.09 MeV的光子．已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的动能，但考虑其能量；1 u＝931.5 MeV/c2.(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)12．(14分)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核63Li，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c.(1)写出核反应方程；(2)求氚核和粒子的速度大小；(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损．《近代物理初步》单元测试题参考答案(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，1～5题每小题只有一个选项正确，6～8小题有多个选项符合题目要求，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分)1．解析：选 B.玻尔建立了量子理论，成功解释了氢原子发光现象；但由于过多地保留了经典电磁学的理论，还不能很好地解释其他的原子的发光现象，故A 错误；德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，故B正确；普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了量子理论的概念；故C 错误；卢瑟福在用α粒子轰击金箔的实验中发现了质子，提出原子核式结构学说，故D错误．2．解析：选 A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关，B错；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，光子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关，C、D错．3．解析：选B.α射线是速度为0.1c的氦核流，穿透能力最弱，A错误．由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知B项正确．C项中核电荷数和质量数都不守恒，C错误．D项中的物理学家不是玻尔而是卢瑟福，所以D错误．4．解析：选 C.光电效应是原子中的电子吸收光子，从而摆脱原子核的束缚，向外释放光电子的现象，故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错误；当一个中子和一个质子结合成一个氘核时，有质量亏损，氘核的质量小于中子与质子的质量之和，选项C正确；半衰期只对大量的原子核有统计规律，对少量的原子核不适用，故选项D错误；故选C.5.解析：选D.爱因斯坦的质能方程E＝mc2，不是质量和能量可以相互转化，二者概念根本不同，当发生质量亏损时，质量只是以光子形式发射出去，故A 错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故B错误；贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，故C错误；基态的氢原子能量为－13.6 eV，则基态氢原子发生电离，吸收的能量需大于等于13.6 eV，故D正确．6.解析：选BC.聚变反应和裂变反应是根据爱因斯坦质能方程所发现的两种亏损质量释放能量的核反应方式，答案C 对A 错．聚变反应是两个质量较小的核结合成一个中等质量的核，有新核产生，答案B 对．与裂变相比，聚变反应目前还不能控制反应速度，使用的仅有氢弹，太阳也是聚变反应，都不可控，所以核电站都是裂变反应，答案D 错．7．解析：选ACD.干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，所以A 正确；β粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波动性无关，所以B 错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以C 正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以D 正确．8．解析：选CD.根据光电效应方程得E k ＝hν－W ，故选项C 正确；光电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得：e v B ＝m v 2R ，则v ＝eBR m ，最大初动能的光电子垂直进入匀强磁场，半径最大，所以最大初动能E k ＝12m v 2＝B 2e 2R 22m ，故选项D 正确．二、非选择题(共4小题，52分)9．(12分)解析：(1)入射光子的能量E ＝hν＝h c λ＝6.626×10－34×3.0×1084.3×10－7×11.6×10－19eV ≈2.9 eV .由于E ＝2.9 eV>W 0，所以能发生光电效应．(2)根据光电效应方程可得光电子的最大初动能E k ＝hν－W 0＝1.6×10－19J而光电子的最大动量p ＝2mE k ，则光电子的德布罗意波波长的最小值λmin ＝h p ＝ 6.626×10－342×0.91×10－30×1.6×10－19m ≈1.2×10－9m.答案：(1)能(2)1.2×10－9m10. (12分)解析：(1)氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足：hν＝E n－E2＝2.55 eV.E n＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4.基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供ΔE＝E4－E1＝12.75 eV(2)辐射跃迁图如图所示．答案：(1)12.75 eV (2)跃迁图见解析11．(14分)解析：(1)衰变方程为：22286Rn→21886Po＋42He；(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0＝pα＋p P0，即新核钋(P0)的动量与α粒子的动量大小相等，又E k＝p22m，可求出新核钋(P0)的动能为E P0＝4 218Eα由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现衰变时释放出的总能量为ΔE＝Eα＋E P0＋E0＝Δmc2故衰变过程中总的质量亏损是Δm＝111Eα＋109E0109c2＝0.006 16 u.答案：(1)22286Rn→21886Po＋42He (2)0.006 16 u12．(14分)解析：(1)根据质量数守恒与电荷数守恒，则有核反应方程为：1n＋63Li→31H＋42He(2)由动量守恒定律得：m n v ＝－m H v 1＋m He v 2 由题意得：v 1∶v 2＝7∶8解得：v 1＝7v 11，v 2＝8v 11.(3)氚核和α粒子的动能之和为：E k ＝12·3m v 21＋12·4m v 22＝403243m v 2 释放的核能为：ΔE ＝E k －E k n ＝403243m v 2－12m v 2＝141121m v 2由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为Δm ＝ΔE c 2＝141m v 2121c 2答案：(1)10n ＋63Li →31H ＋42He(2)v 1＝7v 11 v 2＝8v 11 (3)141m v 2121c 2。
2020物理高考备考专题《近代物理初步》(附答案解析版)
专题十一 近代物理初步高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方向：①原子的能级跃迁；②原子核的衰变规律；③核反应方程的书写；④质量亏损和核能的计算；⑤原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等．选修命题会涉及有关原子、原子核或量子理论、动量问题，且动量问题一般以计算题的形式，其它问题则以填空或选择性填空形式出现．知识点一、原子结构模型特别提醒:(1)原子的跃过条件:h ν＝E 初－E 终只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．(2)至于实物粒子和原子碰撞情况,由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差,也可以使原子受激发而向较高能级跃迁.知识点二、原子核的变化1．几种变化方式的比较2.各种放射线性质的比较3.三种射线在电磁场中的偏转情况比较图13－1如图13－1所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线．如图13－1丙图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方．知识点三、核力与质能方程的理解1．核力的特点(1)核力是强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力远大于库仑力．(2)核力是短程力,作用范围在1.5×10－15 m之内.(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性.2．质能方程E＝mc2的理解(1)质量数与质量是两个不同的概念.核反应中质量数、电荷数都守恒,但核反应中依然有质量亏损.(2)核反应中的质量亏损,并不是这部分质量消失或质量转化为能量,质量亏损也不是核子个数的减少,核反应中核子的个数是不变的.(3)质量亏损不是否定了质量守恒定律，生成的γ射线虽然静质量为零，但动质量不为零，且亏损的质量以能量的形式辐射出去．特别提醒：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，质量不守恒，核反应中核能的大小取决于质量亏损的多少，即ΔE＝Δmc2.高频考点一原子结构氢原子光谱例1．图示为氢原子能级图以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，已知从n＝3跃迁到n＝2的能级时辐射光的波长为656 nm，下列叙述正确的有()A．四条谱线中频率最大的是HδB．用633 nm的光照射能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线D．如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，只要照射时间足够长，光的强度足够大，Hβ也可以使该金属发生光电效应【答案】AC【解析】频率最大的光子对应的能量最大，即跃迁时能量差最大，故从n＝6跃迁到n＝2的频率最大，选项A正确；原子跃迁过程中，吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差，选项B错误；从n＝3向低能级跃迁时，可以是从3→2、2→1或者是3→1，即有三种频率不同的光子，选项C正确；光电效应与光照的时间无关，Hδ光子的能量最大，故其他光子不一定可以使该金属产生光电效应，选项D错误．【变式探究】下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是()A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.21083Bi的半衰期是5天，100克21083Bi经过10天后还剩下50克【解析】γ射线是光子流，故A错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故B正确；太阳辐射能量主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C错误；100克21083Bi经过10天即2个半衰期还剩下122×100克＝25克，故D错误．【答案】B【变式探究】(多选)下列说法正确的是()A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同【解析】玻尔对氢原子光谱的研究完善了核式结构模型，选项A错误；紫外线有荧光效应，故B 选项正确；天然放射现象中的γ射线不带电，在电场或磁场中不发生偏转，选项C错误；观察者与波源互相远离，由多普勒效应可知接收到的频率变小，故选项D正确．【答案】BD高频考点二天然放射现象核反应核能例2．（2019·天津卷）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。
高考物理- 近代物理初步-专题练习(二)(含答案与解析)
高考物理专题练习(二)近代物理初步1．下列说法正确的是（ ） A ．质子不能够发生衍射现象 B ．链式反应在任何条件下都能发生C ．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D ．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，该元素的半衰期将增大 2．下列说法中符合物理史实的是（ ） A ．汤姆孙首先提出原子的核式结构学说B ．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，发现了原子是可以再分的C ．玻尔首先把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念D ．爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说 3．关于光电效应，下列表述正确的是（ ） A ．光照时间越长，光电流越大B ．入射光频率大于极限频率时就能产生光电子C ．入射光足够强，就可以有光电流D ．不同的金属逸出功都是一样的4．下列能揭示原子具有核式结构的实验是（ ） A ．光电效应实验B ．伦琴射线的发现C ．粒子散射实验D ．氢原子光谱的发现5．四个示意图表示的实验中能说明原子核式结构的是（ ）6．氢原子基态能级为13.6ev -，一群氢原子处于量子数n 3=的激发态，它们向较低能级跃迁时，放出光子的能量不可能的是（ ） A ．1.51eVB ．1.89 eVC ．10.2 eVD ．12.09 eV7．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子（hydrogen muon atom ），它在原子核的物理研究中有很重要作用，如图μ氢原子的能级示意图。
假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于2n =能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为1v 、2v 、3v 、4v 、5v 和6v 的光，且依次增大，则E 等于（ ）A ．3hvB ．56h(v v )+C ．31h(v v )-D ．4hv8．铀核23892U 衰变为铅核20682b P 的过程中，要经过x 次α衰变和y 次β衰变，其中（ ）A ．x 6=，y 8=B ．x 8=，y 6=C ．x 16=，y 22=D ．x 22=，y 16=9．中国最新一代“人造太阳”实验装置，于2006年9月28日在合肥成功放电，这是世界首个投入运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。