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.doc
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1、专题13 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,也是考查的热点,一般以选择题形式出
2、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
3、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,
4、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。D、带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,则T12mv2,由洛伦兹力提供向心力,则qvB=mv2R,则有BT,故D错误。3一对正、负电子可形成一种寿命比
5、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=nh2,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,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=-ke2r,则关于电子偶素处在基态时的能量,下列说法中正确的是()A2k2e4mh2 B2k2e2mh2 C-2k2e4mh2 D-2k2e2mh2【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
6、,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。【详解】设n=1时正、负电子间的距离为r1、电子的速率为v1,则ke2r12=mv12r12,由量子化条件可得mv1r1=h2,联立解得:v1=ke2h、r1=h22km2e2。每个电子的动能Ek=12mv12,系统的电势能EP=-ke2r1,则电子偶素处在基态时的能量E1=2Ek+EP,解得:E1=-2k2e4mh2。故C项正确,ABD三项错误。4已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量为En=E1n2,其中n2,3,4
7、已知普朗克常量为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)mC大量处于n3的激发态的氢原子,向低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,设电子的最大速度为v
8、m,则vm2(h-E1)m,选项B错误;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n6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C5如图所示,静止的92238U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92238U90234Th+24HeBTh核和粒子的圆周轨道半径之比为1:45CTh核和粒子的动能之比为1:45DTh核和粒子在匀强磁场中旋转的方向相同【答案】 C【解
9、析】【详解】由电荷守恒及质量守恒可知,衰变方程可表示为92238U90234Th+24He,故A正确;粒子在磁场中运动,洛伦兹力作向心力,所以有,R=mvqB;而P=mv相同、B相同,故Th核和粒子的圆周轨道半径之比RThR=290=145,故B正确;由动量守恒可得衰变后vThv=mmTh=4234,所以Th核和粒子的动能之比EkThEk=EkThEk=12mThvTh212mv2=4234=2117,故C错误;Th核和粒子都带正电荷,所以在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、
10、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280nmB明火照射到搬时间要足够长,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
11、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C7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C92238U衰变成82206Pb要经过8次衰变和6次衰变D发生衰变时
12、,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;C铀核92238U衰变为铅核82206Pb的过程中,衰变一次质量数减少4个,次数n=238-2064=8;衰变的次数为n=28-(92-82)=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:BD8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
13、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
14、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。9从1907 年起,密立根就开始测量金属的遏止电压C U (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 HzB该金属的截
15、止频率约为550 1014 HzC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: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)cB(m1-m2-m3)cC(m1+m2-m3)c2D(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
16、量的减少量与光速c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衰变方程可表示为ZAXZ-2A-4Y+24HeB核Y的结合能为(mx-my-m)c2C核Y在磁场中运动的半径为2RZ-2D核Y的动能为EKY=mY(mX-mY-m)c2mY+m【答案】 AC【解析】【详解】A根据质量数和电荷数守恒可知,衰变方程可表示为ZAXZ-2A-4Y+24He,选项A正确;B此反应中放出的总能量为:E=(mx-my-m)c2
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