2017年高考物理- 近代物理初步-专题练习
2017届高考物理一轮总复习课时跟踪训练44动量近代物理初步第3讲原子结构原子核(选修3-5)

第3讲原子结构原子核一、选择题1. (2015 •南京模拟)以下说法中正确的是()A. 汤姆孙通过实验发现了质子B. 贝克勒尔通过实验发现了中子C. 卢瑟福通过实验提出了原子的核式结构模型D. 查德威克发现了天然放射现象,说明原子具有复杂的结构[解析]汤姆孙通过实验发现了电子而不是质子,A错误;贝克勒尔发现了天然放射现象,揭示了原子核的复杂性,而中子是由英国物理学家查德威克发现的,所以 B D错误;卢瑟福通过a粒子散射实验提出了原子的核式结构模型,C正确.[答案]C2•天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知()三种射线霰铅铅A. ②来自于原子核外的电子B. ①的电离作用最强,是一种电磁波C. ③的电离作用较强,是一种电磁波D. ③的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子[解析]由图知三种射线的穿透能力由弱到强是① <②<③,故①是a射线,实质是;He, 不是电磁波;②是3射线,实质是高速电子流;③是丫射线,其电离作用最弱,故只有 D 项对.[答案]D3. (2015 •重庆联考)仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是()A. 氢原子只有几个能级B. 氢原子只能发出平行光C. 氢原子有时发光,有时不发光D. 氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的[解析]根据玻尔理论可知,氢原子的能量是不连续的,辐射的光子的能量是不连续的,辐射的光子频率满足h v = En- E,所以辐射的光子频率不连续.故D正确,A、B、C错误.[答案]D4. (2015 •天津六校联考)氢原子能级的示意图如右图所示,大量氢原子从n= 4的能级向n = 2的能级跃迁时辐射出可见光a ,从n = 3的能级向n = 2的能级跃迁时辐射出可见光n £/cV» --------------------------- Q 4 -------------------------- -0^5 3 ----------------------------- -LSI 2 -------------------------- -S 4氢原子在n = 2的能级时可吸收能量为 3.6 eV 的光子而发生电离氢原子从n = 4的能级向n = 3的能级跃迁时辐射出光子的能量可以小于0.66 eV[解析]从n = 2电离所需的最小能量等于:E — E 2= 0 — ( — 3.4) = 3.4 eV,光子能量3.6eV 高于此值故能引起电离,故 A 正确.氢原子从 n = 4的能级向n = 3的能级跃迁时辐射出 光子的能量为: —0.85 — ( — 1.51) = 0.66 eV ,故B 错误.根据跃迁规律可知从n = 4向n=2跃迁时辐射光子的能量大于从 n = 3向n = 2跃迁时辐射光子的能量, 则可见光a的光子又根据光子能量 E =h v 可得a 光子的频率大于 b 光子的频率,故 a 光比b 光C 错误.氢原子从 n = 4的能级跃迁时,能发出C 4= 6种频率的光子,故D 错 误.[答案]5. (2015 •北京卷)实验观察到,静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 3衰变,衰变产A. 轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外B. 轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外C. 轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里A. B.C. b 光比a 光的波长短D.氢原子从n =4的能级可辐射出5种频率的光子能量大于b ,的波长短,故D. 轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里[解析]发生3衰变时遵循动量守恒,所以衰变后新核和电子的动量大小相等.再根 轨迹1是电子的,轨迹2是新核的.再根据左手定则可判断磁场方向垂直纸面向里,选项 正确.[答案]D6. (2015 •福建卷)下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是 ( )A. 丫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电子的动能增大,选项 B 正确;太阳辐射能量主要来源于太阳中发生的氢核聚变,选项C1错误;由 作m 2 可知,经过两个半衰期后应该剩下,即25克,选项D 错误. 匕丿工4[答案]B7. (2015 •宝鸡检测)红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体, 利用其中的 铬离子产生激光.铬离子的能级如右图所示, 日是基态,E 2是亚稳态,巳是激发态,若以脉冲氙灯发出波长为入1的绿光照射晶体,处于基态的铬离子受激发跃迁到 E 3,然后自发跃迁到E 2,释放波长为 入2的光子,处于亚稳态E 2的离子跃迁到基态时辐射出的光就 是激光,这种激光的波长 入为( )据带电粒子在mv . r= qB 可知, q 越大,半径r 越小,因此电子的半径大,所以D. 210 83Bi 的半衰期是5天, 100克2830Bi 经过10天后还剩下50克 [解析]丫射线是不带电的电磁波,选项 子的轨道半径变小,由库仑引力提供向心力得,A 错误;氢原子 2kQQe= rm-,可得,2mV =,所以r 变小后 r r 2 2r入1入 2 入2—入1 入1—入2 入1入2B.D.入1入2 入1 —入2入2—入1 入1入2[解析]由乎=乎+严,解得入=入1 T,选项A正确. 入1 入2 入入2—入1[答案]A8. (多选)放射性元素b x的衰变反应是a X~ c Y+ N,其中N是未知的射线,则下列说法正确的是()A. 若此衰变为3衰变,则b= d+ 1B. 若此衰变为a衰变,则a= C + 4C. 射线N是从Y核中放出的D. 若放射性元素a X经过6 h还剩下1/8没有衰变,则它的半衰期为2 hE. 用射线N照射锌板一定可使锌板带电[解析]核反应遵循质量数守恒与电荷数守恒,若此衰变为3衰变,则b= d—1, A错误;若此衰变为a衰变,则a= C+ 4, B正确;若N为a或3射线,则其是从X核中放出的,C错误;a X经过6 h还剩下1/8没有衰变,则它的半衰期是 2 h , D正确;N可能是a射线或3射线或丫射线,其中a射线与3射线是由带电粒子组成的,丫射线虽不带电,但它能使锌板发生光电效应,故E正确.[答案]BDE9. (多选)67co发生一次3衰变后变为Ni核,在该衰变过程中还发出两个频率为V的光子,如果衰变前;7Co的质量为M Co,衰变后产生的Ni核质量为M i, 3粒子的质量为m则下列说法中正确的是()A. 衰变反应方程为60C尸60Ni + —1eB. 衰变过程的质量亏损为△ m= M C—(ML + mC. 光子能量E= h V = A mCD. 两个光子的总能量为己总=2h V = A mC[解析]由核反应过程的质量数守恒和电荷数守恒可知,A正确;质量亏损就是反应后的总质量与反应前的总质量的差值,故B正确;根据质能方程可知,亏损的质量全部转化成能量即核反应释放的核能,但产生的核能还要提供反应后新核和3粒子的动能,故 C D错误.[答案]AB10. (多选)(2015 •湖北八市联考)人们发现,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系.下列说法正确的是()A. 由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要吸收能量B. 由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放出核能C. 已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的丫射线能使某金属板逸出光电子,若增加丫射线强度,则逸出的光电子的最大初动能增大D. 在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度E.在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏[解析]原子核D 和E 聚变成原子核F 时会放出能量,A 错;由E k = h v — W 知增加射线 强度,逸出光电子的最大初动能不变,只是单位时间内逸出光电子的个数增多,C 错.[答案]BDE 二、非选择题11. (2015 •石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应. 已知氢原子能级图如图 所示,氢原子质量为 m H = 1.67 X 1 0 27 kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于 n=5的能级状态.r/cv-I ).34 -□.85 -J.51一:LIO-------------------------- 13.6(1) 求氢原子由高能级向低能级跃迁时,可能发射出多少种不同频率的光;h v(2) 若跃迁后光子沿某一方向飞出,且光子的动量可以用p =——表示(h 为普朗克常量,Cv 为光子频率,C 为真空中光速),求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率.(保留三位有效数字)[解析](1)不同频率的光的种类为25X4 ~N=— = 10(种). 一h v⑵由动量守恒m H V H = p 光子知:当v 最大时,反冲速率 V H 最大.又 h v = Es -E i =- 0.54 eV — ( — 13.6)eV = 13.06 eV = 2.090 X 10 一18 J.[答案](1)10 种 (2)4.17 m/s12. (2015 •天津六校高三联考)一个静止的铀核232U (原子质量为232.0372 u )放出一个a 粒子(原子质量为4. 0026 u )后衰变成钍核9o Th (原子质量为228.0 287 u ).(已知:原子 质量单故V H = h vcm H2.090 X 10 —188 3.0 X 10 X 1.67 X 10 —27 m/s = 4.17 m/s.位 1 u = 1.67 X 10 —27 kg,1 u 相当于931 MeV)(1)写出核衰变反应方程;(2)算出该核衰变反应中释放出的核能;(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和a粒子的动能,则钍核获得的动能有多大?[解析](1) 232U R 10Th + 2He⑵质量亏损△ vm= 0.0059 u2△E= A mc= 0.0059 x 931 MeV= 5.49 MeV(3) 系统动量守恒,钍核和a粒子的动量大小相等,P Th+ —p a = 0P Th= P aEE kTh +Ec所以钍核获得的动能E kTh= 十x△ E= P x△ E= O.°9 MeV[答案](1 ) 2932U R 290Th + 2He(2)5.49 MeV(3)0.09 MeV。
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。
2017年高考物理试题分项版汇编系列 专题14 原子结构、原子核和波粒二象性(含解析)

专题14原子结构、原子核和波粒二象性一、单选题1.如图所示为氢原子能级示意图的一部分,根据玻尔理论,下列说法中正确的是()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. 处于n=4的定态时电子的轨道半径r4比处于n=3的定态时电子的轨道半径r3小C. 从n=4能级跃迁到n=3能级,氢原子的能量减小,电子的动能减小D. 从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子可以使逸出功为2.5eV的金属发生光电效应【答案】 A光电效应,A正确D错误;根据玻尔理论,能级越高,半径越大,所以处于n=4的定态时电子的轨道半径4r比处于n=3的定态时电子的轨道半径3r大,B错误;从n=4能级跃迁到n=3能级,氢原子向外发射电子,能量减小,根据222ke mvr r可知,电子越大的半径减小,则电子的动能增大,C错误.2.下列有关光的现象中,不能用光的波动性进行解释的是()A. 光的衍射现象B. 光的偏振现象C. 泊松亮斑D. 光电效应【答案】 D【解析】光的衍射、偏振都是波特有的性质,故能说明光具有波动性(偏振是横波特有的属性),AB不符合题意;泊松亮斑是由于光的衍射形成的,能用光的波动性进行解释,故C不符合题意;光电效应说明光具有粒子性,D符合题意.3.用波长为72.010m -⨯的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大的动能是194.710J -⨯。
由此可知,钨的极限频率是( )。
(普朗克常量346.6310h J s -=⨯⋅,光速83.010/c m s =⨯,结果取两位有效数字) A. 145.510Hz ⨯ B. 147.910Hz ⨯ C. 149.810Hz ⨯ D. 151.210Hz ⨯【答案】 B,代入数据得:1407.910Hz υ=⨯故选B 4.如图所示为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n = 4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光。
2017届高考物理一轮复习备考指南第12章动量近代物理初步[选修3-5]2
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第2节 波粒二象性 (1)光子和光电子都是实物粒子。(×) (2)只要入射光的强度足够强,就可以使金属发生光电效应。(×) (3)要使某金属发生光电效应,入射光子的能量必须大于金属的逸出功。(√) (4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。(×) (5)光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性。(√) (6)德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了光电效应规律。(×) (7)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应,证实了光的粒子性。(√) (8)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。(√)
要点一 对光电效应的理解 1.与光电效应有关的五组概念对比 (1)光子与光电子:光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子。光子是光电效应的因,光电子是果。 (2)光电子的动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,电子吸收光子的全部能量,可能向各个方向运动,需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分为光电子的初动能;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。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。 (3)光电流与饱和光电流: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。 (4)入射光强度与光子能量: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。 (5)光的强度与饱和光电流:饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的,对于不同频率的光,由于每个光子的能量不同,饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。 2.光电效应的研究思路 (1)两条线索:
(2)两条对应关系: 光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大 [多角练通] 1.(多选)(2014·广东高考)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应。下列说法正确的是( ) A.增大入射光的强度,光电流增大 B.减小入射光的强度,光电效应现象消失 C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应 D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大 解析:选AD 根据光电效应规律可知,增大入射光的强度,光电流增大,A项正确;减小入射光的强度,光电流减小,光电效应现象并不消失,B项错误;改用小于ν的入射光照射,如果入射光的频率仍然大于光电管阴极材料的极限频率,仍能发生光电效应,C项错误;由爱因斯坦光电效应方程可知,增大入射光的频率,光电子的最大初动能增大,D项正确。 2.(2014·上海高考)在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是( ) A.光电效应是瞬时发生的 B.所有金属都存在极限频率 C.光电流随着入射光增强而变大 D.入射光频率越大,光电子最大初动能越大 解析:选C 光具有波粒二象性,既具有波动性又具有粒子性,光电效应证实了光的粒子性。因为光子的能量是一份一份的,不能积累,所以光电效应具有瞬时性,这与光的波动性矛盾,A项错误;同理,因为光子的能量不能积累,所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时,才会发生光电效应,B项错误;光强增大时,光子数量增多,所以光电流会增大,这与波动性无关,C项正确;一个光电子只能吸收一个光子,所以入射光的频率增大,光电子吸收的能量变大,所以最大初动能变大,D项错误。 3.关于光电效应,下列说法正确的是( ) A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B.光电子的动能越大,光电子形成的电流强度就越大 C.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大 D.对于任何一种金属,都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于这个波长,才能产生光电效应 解析:选D 光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,不成正比;单位时间经过电路的电子数越多,电流越大;不可见光的频率不一定比可见光的频率大,因此用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大;入射光的频率应大于金属板的极限频率或入射光的波长应小于金属板的极限波长。 要点二 爱因斯坦的光电效应方程及应用 1.三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0。 (2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得,即Ek=eUc,其中Uc是遏止电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功,它与极限频率νc的关系是W0=hνc。 2.四类图像 图像名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量
2017年高考物理-带电粒子在复合场中的运动-专题练习(三)

2017年高考物理专题练习(三)带电粒子在复合场中的运动聚焦高考真题1.(2016·全国卷Ⅰ,15)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图1所示,其中加速电压恒定。
质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。
若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。
此离子和质子的质量比约为()图1A.11 B.12C.121 D.1442.(2014·全国卷,25)如图2所示,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(xOy平面)v的向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x轴负向。
在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为d点沿垂直于x轴的方向进入电场。
不计重力。
若该粒子离开速度发射出一带正电荷的粒子,该粒子在(,0)电场时速度方向与y轴负方向的夹角为 ,求:图2(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值;(2)该粒子在电场中运动的时间。
突破热点考向考向1带电粒子在组合场中的运动3.如图3所示,在直角坐标系xOy平面内有一矩形区域MNPQ,矩形区域内有水平向右的匀强电场,场强y≥的区域内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场,半径为R的光滑绝缘空心半圆管ADO固定在为E;在0坐标平面内,半圆管的一半处于电场中,圆心O1为MN的中点,直径AO垂直于水平虚线MN。
一质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)从半圆管的O点由静止释放,进入管内后从A点穿出恰能在磁场中做半径为R的匀速圆周运动,当粒子再次进入矩形区域MNPQ时立即撤去磁场,此后粒子恰好从QP的中点C离开电场。
求:图10(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r 和速度大小1v ;(2)匀强电场的电场强度大小E ;(3)粒子从开始到第三次经过x 轴的时间t 总。
11.改变释放点的位置将【典例】中的带电粒子在(2h,2h)a -点由静止释放,粒子第二次经过x 轴时恰好过坐标原点O 。
专题16 近代物理初步

专题16 近代物理初步一.讲必备知识【知识点一】光电效应现象和方程的应用1.对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。
(4)光电子不是光子,而是电子。
2.两条对应关系(1)光的强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大。
(2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大。
3.定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程:E k=hν-W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系:E k=eU c。
(3)逸出功与极限频率的关系:W0=hνc。
【例1】(2021·山东潍坊市第二次高考模拟)如图所示,分别用频率为ν、2ν的光照射某光电管,对应的遏止电压之比为1∶3,普朗克常量用h表示,则()A.用频率为13ν的光照射该光电管时有光电子逸出B.该光电管的逸出功为1 2hνC.用2ν的光照射时逸出光电子的初动能一定大D.加正向电压时,用2ν的光照射时饱和光电流一定大【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。
【技巧总结】区分光电效应中的三组概念(1)光子与光电子:光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子。
光子是因,光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流: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。
【变式训练1】(2021·阳江模拟)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转。
而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么()A.a光的波长一定大于b光的波长B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大【变式训练2】(多选)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U a和U b,光电子的最大初动能分别为E k a和E k b。
近代物理初步高考真题答案
近代物理初步高考真题答案随着科技的不断进步和社会的发展,物理作为一门基础科学学科,占据着重要的地位。
近代物理作为物理学的一个重要分支,对于学生的学习和掌握具有一定的挑战性。
近代物理的高考题目通常会涉及到一些较为复杂的知识点和实际问题,对学生的理解和解题能力提出了较高的要求。
下面我们来看看近年来高考近代物理部分的一些典型题目及其答案。
一、选择题部分1. (2019年江苏高考试题)反常色散现象指的是:()A.光速在各种介质中都相等B.光速在不同介质中都相等C.光的折射率随波长的变化而变化D.光的折射率与介质的绝对折射率成正比答案:C.光的折射率随波长的变化而变化2. (2018年北京高考试题)在日常生活中常用的不能放大物体的光学仪器是:()A.显微镜B.望远镜C.放大镜D.相机答案:B.望远镜3. (2017年全国I卷高考试题)真空中光的速度是:()A.0B.3.0 x 10^8m/sC.1.5 x 10^8m/sD.1.0 x 10^8m/s答案:B.3.0 x 10^8m/s二、填空题部分1. (2016年浙江高考试题)在真空中波长λ的某种波以v的速度传播,波长为2λ的同种波在真空中的传播速度是()。
答案:2v2. (2015年天津高考试题)一束波长为400nm的单色光通过折射率为n的透明介质,入射角为30°时,折射角的大小为()。
答案:sin^(-1)(nsin30°)三、综合解答题部分(2015年北京高考试题)我国很多海岸地区利用潮汐能发电,某港口一处300米宽的出海口形成了潮汐发电站。
潮汐发电的原理是利用海水的涨落运动改变机械装置的高度,从而产生动能。
如图所示,海水的高处表示为源能位置,横向长度记为d,下处记为盐能位置。
每日有两次涨潮和两次落潮,每次涨落潮的运动时间假设相等,取此时间为T。
为满足发电需要,发电站可改变涨潮时的抬水高度△h 和涨潮运动的总长度d,实现发电,并最终回运到海水高位。
高考物理重难点专练—重难点14近代物理初步
高考物理重难点专练重难点14 近代物理初步【知识梳理】一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1.原子的核式结构(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2.光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。
(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线,这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带,这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式1λ=R ⎝⎛⎭⎫122-1n 2,(n =3,4,5,…),R 是里德伯常量,R =1.10×107 m -1,n 为量子数。
3.玻尔理论(1)定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。
(2)跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=E m -E n 。
(h 是普朗克常量,h =6.63×10-34 J·s )(3)轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。
4.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式:E n=1n2E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13.6 eV。
2017年高考物理-动量与动量守恒-专题练习(七)
- 1 - / 7 2017年高考物理专题练习(七) 动量与动量守恒 1.如图所示,篮球运动员接传来的篮球时,通常要先伸出两臂迎接,手接触到球后,两臂随球迅速引至胸
前,这样做可以( )
A.减小球的动量的变化量 B.减小球对手作用力的冲量 C.减小球的动量变化率 D.延长接球过程的时间来减小动量的变化量 2.带电粒子a.b在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,它们的动量大小相等,a运动的半径大于b运动的半
径。若a.b的电荷量分别为aq,bq,质量分别为am,bm,周期分别为aT,BT,则一定有( )
A.abqq< B.abmm< C.abTT< D.ababqqmm< 3.高空作业须系安全带,如果质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力
前人下落的距离为h(可视为自由落体运动),此后经历时间t安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )
A.m2ghmgt B.m2ghmgt C.mghmgt D.mghmgt 4.(多选)如图所示,质量为M的三角形滑块置于水平光滑的地面上,斜面亦光滑,当质量为m的滑块沿
斜面下滑的过程中,M与m组成的系统( ) A.由于不受摩擦力,系统动量守恒 B.由于地面对系统的支持力大小不等于系统所受重力大小,故系统动量不守恒 C.系统水平方向不受外力,故系统水平方向动量守恒 D.M对m作用有水平方向分力,故系统水平方向动量也不守恒 5.如图所示,一质量M3.0kg的长方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m1.0kg的
小木块A。给A和B以大小均为4.0m/s、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离木板。在小木块A做加速运动的时间内,木板速度大小可能是( )
A.1.8m/s B.2.4m/s C.2.8m/s D.3.0m/s 6.如图,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为02v,方向
2017届高考物理一轮复习第十四章动量近代物理初步第三节原子结构和原子核课时作业
原子结构和原子核时间:45分钟一、单项选择题1.下列关于原子和原子核的说法正确的是( ) A .β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B .玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C .放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 D .比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析:β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的,选项A 错误;玻尔理论的基本假设是轨道、速度、能量都是量子化的,选项B 正确;半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关,选项C 错误;比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,选项D 错误.答案:B2.如图所示是某原子的能级图,a 、b 、c 为原子跃迁时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( )解析:根据玻尔的原子跃迁公式h cλ=E m -E n 可知,两个能级间的能量差值越大,辐射光的波长越短,从题图中可以看出,能量差值最大的是E 3-E 1,辐射光的波长a 最短,能量差值最小的是E 3-E 2,辐射光的波长b 最长,所以谱线从左向右的波长依次增大的顺序是a 、c 、b ,C 正确.答案:C3.氢原子由原子核和一个核外电子组成,电子绕原子核做匀速圆周运动;电子运动的半径可以变化,且沿不同轨道运动时原子具有的能量不同(原子的能量为电子的动能与原子的电势能之和).现有一氢原子吸收了一定的能量后其核外电子从半径为R 1的轨道跃迁到半径为R 2的轨道上.若已知氢原子的电势能E p =-ke 2R(e 为电子的电荷量)则( )A .核外电子的动能增加了ke 22R 1-ke 22R 2B .核外电子的动能减少了ke 22R 2-ke 22R 1C .氢原子吸收的能量等于ke 22R 1-ke 22R 2D .氢原子吸收的能量等于ke 22R 2-ke 22R 1解析:本题结合能级跃迁、圆周运动考查能量守恒,意在考查考生的综合分析能力.电子在半径为R 1的轨道上运动时,由ke 2R 21=m v 21R 1得E k1=ke 22R 1,由E p =-ke 2R 得E p1=-ke 2R 1,同理可得电子在半径为R 2的轨道上运动时,动能和电势能分别为E k2=ke 22R 2,E p2=-ke 2R 2,氢原子吸收能量后,轨道半径增大,动能减少,减少量为E k1-E k2,选项A 、B 错误;氢原子吸收的能量等于原子增加的能量,大小为(E k2+E p2)-(E k1+E p1),选项C 正确,D 错误.答案:C4.一个氘核和一个氚核经过反应后生成一个氦核和一个中子,同时放出一个γ光子.已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4,普朗克常量为h ,真空中的光速为c .下列说法中正确的是( )A .这个反应的核反应方程是21H +31H→42He +10n +γ B .这个反应既不是聚变反应也不是裂变反应 C .辐射出的γ光子的能量E =(m 3+m 4-m 1-m 2)c 2D .辐射出的γ光子的波长λ=hm 1+m 2-m 3-m 4c 2解析:由电荷数守恒及质量数守恒可知A 正确.此反应是轻核聚变反应,B 错误.由质能方程知此过程中释放的核能为ΔE =(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2,C 错误.若此核能全部以光子的形式释放时,由ΔE =h c λ知γ光子的波长为λ=hm 1+m 2-m 3-m 4c,D 错误.答案:A5.一个电子(质量为m ,电量为-e )和一个正电子(质量为m ,电量为e ),以相等的初动能E k 相向运动,并撞到了一起,发生“湮灭”,产生两个频率相同的光子,设产生光子的频率为ν;若这两个光子的能量都是h ν,动量分别为p 和p ′,下列关系中正确的是( )A .h ν=mc 2B .h ν=12mc 2,p =p ′C .h ν=mc 2+E k ,p =-p ′ D .h ν=12(mc 2+E k ),p =-p ′解析:由能量守恒知2mc 2+2E k =2h ν,故h ν=mc 2+E k ,由动量守恒知0=p +p ′,故p =-p ′,C 正确,A 、B 、D 错误.答案:C 二、多项选择题6.设氢原子由n =3的状态向n =2的状态跃迁时放出能量为E 、频率为ν的光子.则氢原子( )A .跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B .由n =2的状态向n =1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC .由n =3的状态向n =1的状态跃迁时放出光子的能量等于6.4ED .由n =4的状态向n =3的状态跃迁时放出光子的频率大于ν解析:由玻尔理论知,E =h ν=E 3-E 2=5|E 1|36,当由n =2的状态向n =1的状态跃迁时,E ′=E 2-E 1=3|E 1|4>E ;由n =3的状态向n =1的状态跃迁时,E ″=E 3-E 1=8|E 1|9=6.4E ;由n =4的状态向n =3的状态跃迁时,h ν′=E 4-E 3=7|E 1|144<h ν,B 、C 正确.答案:BC7.下列说法正确的是( )A .核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站B .原子反应堆主要由原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统组成C .铀块的体积对产生链式反应无影响D .重核裂变释放出大量的能量,产生明显的质量亏损,所以核子数减少E .由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量,所以重核裂变为中等质量的核时,要发生质量亏损,放出核能解析:只要措施得当,核电站造成的污染很小,A 正确;原子反应堆主要由原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统组成,B 正确;要引起链式反应,须使铀块体积超过临界体积,C 错误;重核裂变的质量亏损远小于一个核子的质量,核子数不会减少,D 错误;重核裂变为中等质量的原子核时,由于核子平均质量减小,发生质量亏损,从而释放出核能,E 正确.答案:ABE8.某半导体激光器发射波长为1.5×10-6 m ,功率为5.0×10-3W 的连续激光.已知可见光波长的数量级为10-7m ,普朗克常量h =6.63×10-34J·s,该激光器发出的( )A .是紫外线B .是红外线C .光子能量约为1.3×10-18JD .光子数约为每秒3.8×1016个解析:由于激光波长大于可见光波长,故该激光器发出的是红外线,B 正确,A 错误;由E =hc λ可得光子能量约为E =hc λ≈1.3×10-19 J ,C 错误;光子数约为每秒为n =PE≈3.8×1016个,D 正确.答案:BD 三、非选择题9.2011年3月11日日本福岛核电站发生核泄漏事故,其中铯137(13755Cs)对核辐射的影响大,其半衰期约为30年.(1)请写出铯137(13755Cs)发生β衰变的核反应方程________[已知53号元素是碘(Ⅰ),56号元素是钡(Ba)].(2)若在该反应过程中释放的核能为E ,则该反应过程中的质量亏损为________(真空中的光速为c ).(3)泄漏出的铯137要到约公元________年才会有87.5%的原子核发生衰变. 解析:(1)铯137(13755Cs)发生β衰变的核反应方程为13755Cs→13756Ba + 0-1e. (2)由爱因斯坦的质能方程得ΔE =Δmc 2可知,该反应过程中的质量亏损为Ec2.(3)泄漏出的铯137有87.5%的原子核发生衰变,还剩12.5%,设衰变的时间为t ,则⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ=18,因半衰期τ=30年,则t =90年,即要到约公元2101年. 答案:(1)13755Cs→13756Ba + 0-1e (2)Ec2 (3)2101 10.已知氢原子基态的电子轨道半径r 1=0.53×10-10m ,基态的能级值为E 1=-13.6eV.(电子的质量为9.1×10-31kg)(1)求电子在n =1的轨道上运动形成的等效电流.(2)有一群氢原子处于量子数n =3的激发态,画一能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线.(3)计算这几条光谱线中最长的波长.解析:(1)电子绕核运动具有周期性,设运转周期为T ,由牛顿第二定律和库仑定律有k e2r1=m⎝⎛⎭⎪⎫2πT2r1①又轨道上任一处,每一周期通过该处的电荷量为e,由电流的定义式得所求等效电流I=eT②联立①②得I=e22πr1kmr1=-1922×3.14×0.53×10-10×9×1099.1×10-31×0.53×10-10A =1.05×10-3 A.(2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射,会得到三条光谱线,如图所示.(3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小,发生跃迁的两个能级的能量差最小,根据氢原子能级的分布规律可知,氢原子一定是从n=3的能级跃迁到n=2的能级,设波长为λ,由h cλ=E3-E2,得λ=hcE 3-E2=6.63×10-34×3×108-1.51+-19m=6.58×10-7 m.答案:(1)1.05×10-3 A (2)见解析(3)6.58×10-7 m11.一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7 u).已知原子质量单位1 u=1.67×10-27kg,1 u 相当于931 MeV.(1)写出核衰变反应方程;(2)求该核衰变反应中释放出的核能;(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能有多大?解析:(1)232 92U―→228 90Th+42He.(2)该核衰变反应的质量亏损Δm=0.005 9 u释放的核能ΔE=0.005 9×931 MeV≈5.49 MeV.(3)系统动量守恒,则钍核和α粒子的动量大小相等,即p Th=pα动量和动能的关系:p2Th=2m Th E kTh,p2α=2mαE kα且E kTh+E kα=ΔE所以钍核获得的动能E kTh=mαmα+m Th×ΔE≈0.09 MeV.答案:(1)232 92U―→228 90Th+42He(2)5.49 MeV (3)0.09 MeV。
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2017年高考物理专题练习
近代物理初步
【易错雷区,步步为赢】
1
.(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确
的是( )
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
2
.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表
面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个
电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实。
光电效应实验装置如图2所示。用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同样频率
ν
的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接
电源负极,在KA之间就形成了使光电子减速的电场。逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减
小到零时,所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电量)( )
图
2
A.hvWUee= B.2hvWUee=
C.U2hνW=- D.5hvWU2ee=
3.(多选)氢原子部分能级示意图如图3
所示,不同色光的光子能量如下表,有关处于某激发态的氢原子
发射的光谱线,下列判断正确的是( )
图
3
2 / 5
不同色光光子能量范围
eV
红 橙 黄
1.612.00~ 2.002.07~
2.072.14~
绿 蓝~靛 紫
2.142.53~ 2.532.76~ 2.76310~.
A.从n3=到n2=,发出的光谱线在红色光范围内
B.从n3=到n2=,发出的光谱线在蓝~靛光范围内
C.从n4=到n3=,发出的光谱线在蓝~靛光范围内
D.从n4=到n3=,发出的光谱线不在色光范围内
4.(多选)静止的镭原子核22888Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn,则下列相关说法正确的是( )
A.该衰变方程为RaRnHe+
B.若该元素的半衰期为τ,则经过2τ的时间,2 kg的22888Ra中有1.5 kg已经发生了衰变
C.随着该元素样品的不断衰变,剩下未衰变的原子核Ra越来越少,其半衰期也变短
D.若把该元素放到密闭的容器中,则可以减慢它的衰变速度
5.在下列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.14140671 CN+e
B.32320151016PeS
C.238234492902UTh+He
D.1441717281N+HeO+H
E.235114094192054380U+nXe+Sr+2n
F.32411120H+HHe+n
6.自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变,形成放射系。如图4
所示为锕系图的一部分,
纵坐标N表示中子数,则图中U衰变成Po,经历了__________次α衰变,__________次β衰变。
图
4
3 / 5
7.已知氘核的平均结合能为1.1 MeV,氦核的平均结合能为7.1 MeV,则两个氘核结合成一个氦核时( )
A.释放出4.9 MeV的能量
B.释放出6.0 MeV的能量
C.释放出24.0 MeV的能量
D.吸收4.9 MeV的能量
【名师点睛,易错起源】
易错起源1、光电效应与原子结构
8.(多选)如图1
为波尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图,一群氢原子处于n4=的激发态,当
它们自发地跃迁到较低能级时,以下说法符合波尔理论的有( )
图
1
A.电子轨道半径减小,动能增大
B.氢原子跃迁时,可发出连续不断的光谱线
C.由n4=跃迁到n1=时发出光子的频率最小
D.金属钾的逸出功为2.21 eV,能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条
易错起源2.核反应方程及核能的计算
9.两个动能均为0.35 MeV
的氘核对心碰撞,聚变后生成氦核,同时放出一个中子,已知氘核的质量为
273.343 610kg,氦核的质量为-275.004 910kg,中子质量为-27
1.674 910kg
,设聚变中放出的能量全
部转化为氦核和中子的动能,求氦核的动能是多少?
【易错练兵,虎口脱险】
10.物理学重视逻辑,崇尚理性,其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是( )
A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
11.实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中不能突出体现波动性的是( )
A.电子束通过双缝实验装置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
12.处于n3=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
4 / 5
13.铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:235119200U+nab+2n
则ab+可能是( )
A.140935436Xe+Kr B.141925636Ba+Kr
C.141935638Ba+Sr D.140945438Xe+Sr
14.关于原子核的结合能,下列说法不正确的是( )
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C.铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能
D.比结合能越大,原子核越不稳定
15
.铀核裂变是核电站核能的重要来源,其中一种裂变反应式是235114489192056360U+nBa+Kr+3n。下列说法正
确的有( )
A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B.铀块体积对链式反应的发生无影响
C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
16.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25克
17.如图5
所示,氢原子可在下列各能级间发生跃迁,设从n4n1=到=能级辐射的电磁波的波长为1,从
n4n1=到=能级辐射的电磁波的波长为2,从n2n1=到=
能级辐射的电磁波的波长为3,则下列关系式
中正确的是( )
图
5
A.13 B.32
C.32 D.312111
5 / 5
18.假设高速运动的α粒子与一个静止于磁感应强度为B
的匀强磁场中某点的氮核(147N)发生正碰。碰
后产生两个新核,在磁场中形成如图6所示的两条半径分别为R和r(Rr)的圆形径迹,其中R是质量
较小的核的径迹,r是质量较大的核的径迹。
图
6
(1)请写出该核反应方程;
(2)求碰撞前α粒子的速度大小(质子质量为m,电荷量为e)。
19.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
向与中子的初速度方向相反,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α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,求质量亏损。