2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题13近代物理初步含解析20190524154.wps
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1、专题 1313 近代物理初步 第一部分名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现,试题在考查主干知识的同时,注重考查必修中的基本概 念和基本规律。 考纲要求 1、知道什么是光电效应,理解光电效应的实验规律;会利用光电效应方程计算逸出功、极限 频率、最大初动能等物理量;知道光的波粒二象性,知道物质波的概念 2、知道两种原子结构模型,会用玻尔理论解释氢原子光谱;掌握氢原子的能级公式并能结合 能级图求解原子的跃迁问题。 3、掌握原子核的衰变、半衰期等知识;会书写核反应方程,并能根据质能方程求解核能问题 命题规律 1、光电效应现象、实验规律和光电效应方程,光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点, 也是
2、考查的热点,一般以选择题形式出现,光电效应方程可能会以填空题或计算题形式出现。 2、核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件在选做题部分出现的几率将会增加,可能 单独命题,也可能与其它知识联合出题 3、半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热点问题,试题一般以基础 知识为主,较简单. 第二部分精选试题 一、单选题 1卢瑟福提出了原子的核式结构模型,这一模型建立的基础是 A粒子的散射实验 B对阴极射线的研究 C天然放射性现象的发现 D质子的发现 【答案】 A 【解析】 卢瑟福提出原子的核式结构模型是根据 a 粒子的散射实验提出来的,A 正确。 2托卡马克(Tokamak)是一种
3、复杂的环形装置,结构如图所示。环心处有一欧姆线圈,四周 是一个环形真空室,真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电 流时,在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场,将真空室中的等离子体加速,从而达到较高 的温度。再通过其他方式的进一步加热,就可以达到核聚变的临界温度。同时,环形真空室中 的高温等离子体形成等离子体电流,与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场,在真空室区域 形成闭合磁笼,将高温等离子体约束在真空室中,有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子 体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度 T 成正比,下列说法正确的是 1 A托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的
4、原理是相同的 B极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体 C欧姆线圈中通以恒定电流时,托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变 D为了约束温度为 T的等离子体,所需要的磁感应强度 B必须正比于温度 T 【答案】 C 【解析】 【详解】 A、目前核电站中核反应的原理是核裂变,原理不同,故 A 错误; B、极向场线圈、环向场线圈主要作用是将高温等离子体约束在真空室中,有利于核聚变的进 行,故 B 错误; C、欧姆线圈中通以恒定的电流时,产生恒定的磁场,恒定的磁场无法激发电场,则在托卡马 克的内部无法产生电场,等离子体无法被加速,因而不能发生核聚变,故 C 正确。 1 2 D、带电粒子的平均动
5、能与等离子体的温度 T成正比,则T ,由洛伦兹力提供向心力, 2mv v2 则qvB = mR,则有B T,故 D 错误。 3一对正、负电子可形成一种寿命比较短的称为“电子偶素”的新粒子。电子偶素中的正电 子与负电子都以速率 v绕它们连线的中点做圆周运动。假定玻尔关于氢 原子的理论可用于电子 偶素,电子的质量 m、速率 v和正、负电子间的距离 r的乘积也满足量子化条件,即mvnrn = n h ,式中 n称为量子数,可取整数值 1、2、3、,h为普朗克常量。已知静电力常量为 k, 2 ke2 电子质量为 m、电荷量为 e,当它们之间的距离为 r时,电子偶素的电势能Ep = - ,则关于 r 电
6、子偶素处在基态时的能量,下列说法中正确的是() 2k2e4m 2k2e2m 2k2e4m A B C - D h2 h2 h2 - 2k2e2m h2 【答案】 C 【解析】 【分析】 正电子与负电子都以速率 v绕它们连线的中点做圆周运动,两者间的库仑力充当向心力;结合 题中量子化的条件,可得 n=1时正、负电子间的距离r1、电子的速率v1。求出 n=1时两个电子 的动能和电子偶素的电势能可得电子偶素处在基态时的能量。 2 【详解】 e2 v12 设 n=1时正、负电子间的距离为r1、电子的速率为v1,则k = m ,由量子化条件可得mv1r1 = r21 r1 2 h 1 2 ke2 h2
7、e2 2 v1 = h r1 = 2mv ,联立解得: 、 。每个电子的动能 Ek = 1,系统的电势能EP = -k , r1 2km2e2 2k2e4m 则电子偶素处在基态时的能量E1 = 2Ek + EP,解得:E1 = - 。故 C 项正确,ABD三项错 h2 误。 E1 4已知氢原子的基态能量为 E1,激发态能量为En = ,其中 n2,3,4已知普朗克常量为 n2 h,则下列说法正确的是( ) A氢原子跃迁到激发态后,核外电子动能增大,原子的电势能减小 B基态氢原子中的电子吸收一频率为 的光子被电离后,电子速度大小为 2(h - E1) m C大量处于 n3 的激发态的氢原子,向低
8、能级跃迁时可辐射出 3 种不同频率的光 D若原子从 n6 能级向 n1 能级跃迁时所产生的电磁波能使某金属发生光电效应,则原子 从 n6 能级向 n2 能级跃迁时所产生的电磁波也一定能使该金属发生光电效应 【答案】 C 【解析】 【详解】 A、氢原子跃迁到激发态后,核外电子的动能减小,电势能增大,总能量增大,选项 A 错误; B、基态的氢原子中的电子吸收一频率为 的光子被电离后,最大动能为 EkmhE1,设电 2(h - E1) 子的最大速度为 vm,则 vm ,选项 B 错 误; m C、大量处于 n3 的激发态的氢原子,向低能级跃迁可能辐射的光线的条数C323 种,选项 C 正确; 从 n
9、6 能级向 n1 能级跃迁产生的电磁波能使某金属发生光电效应,则从 n6 能级向 n2 能级跃迁产生的电磁波不一定能使该金属发生光电效应,选项 D 错误 故选 C 5如图所示,静止的 2 9328U核发生 衰变后生成反冲Th核,两个产物都在垂直于它们的速度方向 的匀强磁场中做匀速圆周运动,下列说法错误的是:( ) A衰变方程可表示为 2 9 238U29304Th + 4 2He BTh核和 粒子的圆周轨道半径之比为 1:45 3 CTh核和 粒子的动能之比为 1:45 DTh 核和 粒子在匀强磁场中旋转的方向相同 【答案】 C 【解析】 【详解】 由电荷守恒及质量守恒可知,衰变方程可表示为
10、2 9 238U29 034Th + 2 4He,故 A 正确;粒子在磁场中 mv 运动,洛伦兹力作向心力,所以有,R = ;而 P=mv 相同、B 相同,故 Th 核和 粒子的圆周 qB RTh 2 1 vTh m 4 轨道半径之比R = 90 = ,故 B 正确;由动量守恒可得衰变后v = mTh = ,所以 Th核和 45 234 1 2mThv 2 EkTh Th EkTh 4 2 粒子的动能之比Ek = = 234 = ,故 C 错 误;Th核和 粒子都带正电荷,所以在 Ek = 1 117 2mv 2 图示匀强磁场中都是逆时针旋转,故 D 正确;此题选择错误的选项,故选 C。 【点
11、睛】 此题类似反冲问题,结合动量守恒定律和轨道半径公式讨论;写衰变方程时要注意电荷、质量 都要守恒即反应前后各粒子的 质子数总和不变,相对原子质量总数不变,但前后结合能一般发 生改 变。 6紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置,其工作电路如图 所示,其中 A 为阳极,K 为阴极,只有当明火中的紫外线照射到 极时,c、d 端才会有信号 输出。已知地球表面太阳光中紫外线波长主要在 315nm-400nm之间,而明火中的紫外线波长主 要在 200nm- 280nm 之间,下列说法正确的是 A要实现有效报警,照射光电管的紫外线波长应大于 280nm B明火照射到搬时间要足够长
12、,c、d 端才有输出电压 C仅有太阳光照射光电管时,c、d 端输出的电压为零 D火灾报警时,照射光电管的紫外线波长越大,逸出的光电子最大初动能越大 【答案】 C 【解析】A、根据题意要实现有效报警,照射光电管的紫外线波长应介于 200nm-280nm之间, 故 A 错; B、光电效应的发生具有瞬时性,故 B 错; C、仅有太阳光照射光电管时,由于波长大于明火的波长即频率小于明火的频率,所以不能发 4 生光电效应,回路中没有电流,cd 段也就没有电压,故 C 正确; D、火灾报警时,照射光电管的紫外线波长越大,则频率越小,那么逸出的光电子最大初动能 就越小,故 D 错误; 故选 C 7关于原子核
13、、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 C29328U衰变成82206Pb 要经过 8 次 衰变和 6 次 衰变 D发生 衰变时,新核与原来的原子核相比,中子数减少了 2 【答案】 D 【解析】 A比结合能越大原子核越稳定,原子核的结合能越大,原子核不一定越稳定,故 A 错误; B入射光频率大于极限频率能产生光电子,故 B 正确; 238 - 206 C铀核(29328U)衰变为铅核(28 206Pb)的过程中, 衰变一次质量数减少4 个,次数n = ; 4 = 8 衰变的次数为n = 2 8 - (92 - 82)
14、= 6,要经过8 次 衰变和6次 衰变,故 C 错误; D 粒子为氦核,由两个质子和两种中子组成,所以发生 衰变时,新核与原来的原子核相 比,中子数减少了2,故 D 正确 故选:BD 8现在很多血管专科医院引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术,将若干毫升含放 射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中,经过 40分钟后,这些含放射性物质的注 射液通过血液循环均匀地分布到血液中,这时对被检测者的心脏进行造影。心脏血管正常的位 置由于放射性物质随血液到达而有放射线射出;心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达, 将无放射线射出。医生根据显像情况就可判定被检测者心脏血管有无病变,并判定病变
15、位置。 你认为检测所用放射性锝的半衰期应该最接近() A6 分钟 B6 小时 C6 天 D6 个月 【答案】 B 【解析】 试题分析:根据题意可知,将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中, 经过 40分钟后,这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布到血液中,可知检测所 用放射性锝的半衰期应该最接近 6 小时才合适,故选 B 考点:半衰期 【名师点睛】本题较简单,学生对习题的信息量较大,增大了阅读的难度,但该题注重了结合 生活来考查物理知识,是今后考试考查的方向,学生在学习中应注意搜集与物理相关的知识。 5 9从 1907 年起,密立根就开始测量金属的遏止电压 C U
16、 (即图 1所示的电路中电流表 G 的 读数减小到零时加在电极 K 、A 之间的反向电压)与入射光的频率 v,由此算出普朗克常量 h ,并与普朗克根据黑体辐射得出的 h 相比较,以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照 密立根的方法我们利用图示装置进行实验,得到了某金属的 UC -v图像如图 2 所示。下列说 法正确的是 A该金属的截止频率约为 427 1014 Hz B该金属的截止频率约为 550 1014 Hz C该图线的斜率为普朗克常量 D该图线的斜率为这种金属的逸出功 【答案】 A 【解析】试题分析:设金属的逸出功为 光电子的最大初 动能 Ek 与遏止电压 UC 的关系是 联立两式可得
17、: 可解得 ,即金属的截止频率约为 Hz,在误 差允许范围内,可以认为 A 正确;B 错误。 考点:光电效应。 10质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m2和 m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放 的能量是(c 表示真空中的光速)() A(m1+m2-m3)c B(m1-m2-m3)c C(m1+m2-m3)c2 D(m1-m2-m3)c2 【答案】 C 【解析】 试题分析:根据质能方程E = mc2知,核反应过程中释放的能量等于质量的减少量与光速 c 6 平方的乘积,C 正确,A、B、D 错误。 考点:主要考查质能方程 二、多选题 11静止在匀强磁场中的原子核 X 发生 衰变后变成新
18、原子核 Y。已知核 X 的质量数为 A,电 荷数为 Z,核 X、核 Y 和 粒子的质量分别为 mX、mY和 m, 粒子在磁场中运动的半径为 R。 则 A A - 4 Z - 2Y + 4 2He A衰变方程可表示为ZX B核 Y 的结合能为(mx-my-m)c2 2R C核 Y 在磁场中运动的半径为 D核 Y 的动能为 Z - 2 EKY = mY(mX - mY - m)c2 mY + m 【答案】 AC 【解析】 【详解】 A A根据质量数和电荷数守恒可知,衰变方程可表示为 ,选项 A 正确; ZX Z A - 2 4Y + 4 2He B此反应中放出的总能量为:E=(mx-my-m)c2
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