2020衡水名师物理专题卷：专题十七《近代物理初步》 Word版含答案.doc

2020衡水名师原创物理专题卷专题十七 近代物理初步考点66 光电效应 光的波粒二象性考点67 原子结构 能级跃迁 考点68 原子核 核能 一、选择题（本题共20个小题，每题4分，共80分。每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1、下列有关近代物理的说法正确的是(   ) A.卢瑟福的a粒子散射实验使人们认识到原子是可以再分的B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C.玻尔理论能成功解释所有原子光谱的实验规律D.天然放射现象说明了原子核内部是有结构的2、关于原子核的变化、核能及核力,下列说法正确的是(   )A.核力是一种弱相互作用,只能发生在原子核内相邻核子之间B.某原子经过一次衰变和两次衰变后,核内质子数不变C.放射性原子核X发生衰变,生成物的结合能一定小于X的结合能D. 是太阳内部发生的核反应之一3、1905年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理学奖。下列关于光电效应的描述正确的是（ ）A.只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应B.金属的逸出功与入射光的频率和强度无关C.用同种频率的光照射发生光电效应时，逸出的光电子的初动能都相同D.发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，从光照射到金属表面到发射出光电子的时间间隔将明显增加4、可以先衰变成,然后再经一次衰变变成(X代表某种元素),也可以经一次衰变变成,最后再衰变成,衰变路径如图所示,下列说法正确的是( )A.过程是衰变,过程是衰变;过程是衰变,过程是衰变B.过程是衰变,过程是衰变;过程是衰变,过程是衰变C.过程是衰变,过程是衰变;过程是衰变,过程是衰变D.过程是衰变,过程是衰变;过程是衰变,过程是衰变5、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的基础上将加大核电站建设力度.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,提高患癌的风险.已知钚的一种同位素的半衰期为24100年,其衰变方程为,则下列说法正确的是( )A.衰变发出的射线是波长很短的光子,穿透能力很强B.X原子核中含有143个中子C.8个经过24100年后一定还剩余4个D.衰变过程的总质量不变6、波长为和的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为的光的条纹间距大于波长为的条纹间距。则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为和的光所对应的物理量）( )A这两束光的光子的动量B这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压D这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n2能级时产生，则相应激发态的电离能7、处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时,能辐射出a、b两种可见光,a光照射某金属表面时有光电子逸出,b光照射该金属表面时没有光电子逸出,则(   )A.以相同的入射角射向一平行玻璃砖,a光的侧移量小于b光的B.垂直入射到同一单缝衍射装置,a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的C.a光和b光的频率之比可能是20/27D.a光子的动量大于b光子的8、如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠。下列说法正确的是( )A.这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B.这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大C.能发生光电效应的光有三种D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV9、下列说法中正确的是( )A 发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构B 结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定。C 根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能和动能之和守恒D 在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小10、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装置后可以形成干涉图样B.射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构11、一个铍原子核( )俘获一个核外电子(通常是最靠近原子核的K壳层的电子)后发生衰变,生成一个锂核(  ),并放出一个不带电的质量接近零的中微子e,人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生零“K俘获”,其核反应方程为已知铍原子的质量为MBe=7.016929u,锂原子的质量为MLi=7.016004u,1u相当于9.31×102MeV。下列说法正确的是(   )A.中微子的质量数和电荷数均为零B.锂核()获得的动能约为0.86MeVC.中微子与锂核()的动量之和等于反应前电子的动量D.中微子与锂核()的能量之和等于反应前电子的能量12、如图所示为核子平均质量与原子序数的关系.下列与原子核有关的说法正确的是( )A.原子核的结合能越大,原子核就越稳定B.由图可知,原子核D与E聚变成原子核F时,要吸收热量C.A裂变时产生的射线能使某金属表面逸出光电子,则增大射线的照射强度能增大逸出光电子的最大初动能D.核衰变时粒子是由核内2个质子与2个中子结合在一起形成的13、如图所示为氦离子的能级图,一群氦离子处于基态,用某种频率的光照射后,跃迁到能级,处于能级的氦离子向低能级跃迁时,放出的光子的最大能量为48.4eV,则下列说法正确的是( )A.该群处于基态的氦离子吸收的光子的能量大于48.4eVB.该群处于基态的氦离子吸收光子后,处在n=4能级C.处于n=k能级的氦离子共可以辐射出3种不同频率的光子D.处于n=k能级的氦离子至少需要吸收3.4eV的能量才能电离14对原子和原子核结构的认识,下列说法正确的是(   )A.为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的“能量子”概念B.卢瑟福依据粒子散射实验的结果,提出了原子能级结构假设C.法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象,说明原子核还可以分割D.衰变的实质是原子核内释放出原本存在的电子,同时原子核转变为新核15、用某单色光照射金属钛表面,发生光电效应。从钛表面放出的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图。则下列说法正确的是(   )A.钛的逸出功为6.67x10-19JB.钛的极限频率为1.0x1015HzC.光电子的最大初动能为1.0x10-18JD.由图线可求得普朗克常量为6.67x10-34JsE.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比16、“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是,反应原料氘()富存于海水中,氚()可以用中子轰击锂核()得到,则关于中子轰击锂核()产生一个氚核()和一个新核的说法正确的是( )A.该核反应方程为B.核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领,且穿透能力较强C.在中子轰击锂核()的核反应生成物中有粒子,故该核反应属于衰变D.核反应中释放的核能来源于核反应过程中的质量亏损17、某医院利用放射线治疗肿瘤,被利用的放射源必须具备以下两个条件:(1)放出的射线有较强的穿透能力,能辐射到体内肿瘤所在处;(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于在表中所列的四种同位素,下列说法正确的是(   )同位素钴60锶90锝99氡222放射线半衰期5年28年6小时3.8天A.最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60B.最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90C.放射线的电离能力最强的放射源是锝99D.放射线的电离能力最强的放射源是锶9018、如图甲所示为氢原子能级图,大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光,其中用从能级向能级跃迁时辐射的光照射如图乙所示光电管的阴极K时,电路中有光电流产生,则( )A.若将滑片右移,则电路中光电流增大B.若将电源反接,则电路中可能有光电流产生C.若阴极所用材料的逸出功为1.05eV,则逸出的光电子的最大初动能为D.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子中只有4种光子能使阴极K发生光电效应19、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.是核聚变反应B.是衰变C.是核裂变反应D.是衰变20、在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核(X)发生了一次衰变。放射出的粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是( )A.发生衰变后产生的粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙B.新核Y在磁场中圆周运动的半径为C.粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为D.若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为二、非选择题（共3小题 ，共30分，按题目要求作答，计算题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）21、如图甲所示是研究光电效应规律的光电管.用波长为的绿光照射阴极K,实验测得流过电流表G的电流与之间的电势差从满足如图乙所示的规律,取.结果保留两位有效数字,求:1.每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大的初动能.2.该阴极材料的极限波长(能使该金属产生光电效应的光的最大波长).22、如图所示为氢原子能级示意图,现有动能为E0(eV)的某个粒子与处在基态的一个氢原子在同一直线上相向运动,并发生碰撞。已知碰撞前粒子的动量和氢原子的动量大小相等。碰撞后氢原子受激跃迁到n=5的能级。(粒子的质量m与氢原子的质量mH之比为k)1.求碰前氢原子的动能;2.若有一群氢原子处在n=5的能级,会辐射出几种频率的光?3.在题2条件下辐射出的光子中,频率最高的光子的能量有多大?23、利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电,这就是核电站。核电站消耗的“燃料”很少,但功率却很大,目前,核能发电技术已经成熟,我国已经具备了发展核电的基本条件。1.核反应堆中的“燃料”是,完成下面的核反应方程式, 。2.一座100万千瓦的核电站,每年需要多少浓缩铀?已知铀核的质量为235.0439u,氙核质量为135.9072u,锶核质量为89.9077u。1u=1.66×10-27kg,中子的质量为1.0087u,浓缩铀中铀235的含量占2%。(保留2位有效数字,NA=6.02×1023mol-1)答案以及解析1答案及解析：答案：D解析： A、通过a粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构模型,但是不能说明原子是可以再分的,故A错; B、电子的发现使人们认识到原子是可以分割的,是由更小的微粒构成的,故B错; C、玻尔理论能成功解释氢原子光谱,但不能解释别的原子的光谱,故C错; D、天然放射现象中的射线来自原子核,说明原子核内部有复杂结构,故D对; 故选D 2答案及解析：答案：B解析：A、核力是强相互作用,具有饱和性和短程性;故将核子束缚在原子核内的核力,是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用力且每个核子只跟邻近的核子发生核力的作用,故A错误;B、衰变的过程中电荷数少2,质量数少4,衰变的过程中电荷数增1,质量数不变,某原子核经过一次衰变和两次衰变后,电荷数不变,核内质子数不变,故B正确;C、放射性原子核X发生衰变,要释放能量,衰变产物的结合能之和一定大于原来X的结合能的,故C错误;D、太阳内部的反应是聚变反应,而是裂变反应,故D错误;故选B。 3答案及解析：答案：B解析：只有入射光的频率大于金属的极限频率才能发生光电效应，选项A错误；金属的逸出功与入射光的频率和强度无关，由金属本身决定，选项B正确；用同种频率的光照射发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能相同，选项C错误；光电效应的发生几乎是瞬间的，不需要时间积累，选项D错误。 4答案及解析：答案：B解析：经过变为,质量数没有发生变化,为衰变,经过变为,质量数减少4,为衰变,经过变为,电荷数减少2,为衰变,经过变为,电荷数增加1,为哀变,故A、C、D错误,B正确. 5答案及解析：答案：AB解析：衰变发出的射线是频率很高的电磁波,具奋很强的穿透能力,不带电,故A正确;根据电荷数守恒和质量数守恒得,X的电荷数为92,质量数为235,质子数为92,则中子数为235-92=143,故B正确;半衰期具有统计规律,对大量的原子核适用,故C错误;在衰变的过程中,根据质能方程知,有能量放出,则有质量亏损,故D错误. 6答案及解析：答案：BD解析：根据双峰干涉的条纹间距的表达式可知1>2，由可知p1<p2，选项A错误；光1的折射率n1小于光2的折射率n2，则根据sinC=1/n可知这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1C2，选项B正确；光1的频率f1小于光2的频率f2，则这两束光都能使某种金属发生光电效应，则根据可知，遏止电压U1<U2，选项C错误；这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n2能级时产生，可知1光所处的激发态的能级较低，相应激发态的电离能较大，即E1E2，选项D正确；故选BD. 7答案及解析：答案：BD解析：根据题意可知a光频率低于b光频率，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小，即a光的侧移量大于b光的，A错误；频率越大，波长越小，通过同一单缝衍射装置时，中央亮条纹宽度越小，B正确；a光的频率大，故频率之比不可能为，C错误；频率越大，波长越小，即，根据可知，D正确 8答案及解析：答案：D解析：一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中,跃迁过程有,和三种方式,所以辐射出三种光子,光子能量等于能级差,能量分别为,能够发生光电效应的只有2种,选项C错。其中光子能量最大的是从辐射的光子,此光子能量最大,频率最高,波长最短,选项A错。这群氢原子在辐射光子的过程中,绕核运动的半径变小,库伦力提供向心力即,半径变小,速度变大,动能变大,此过程库伦力做正功,电势能减少,选项B错。从跃迁时辐射光子能量最大,发出光电子的最大初动能,选项D对。 9答案及解析：答案：D解析：发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构，选项A错误；比结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B错误。根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程，电子的总能量将减小（或增加）即电子的电势能和动能之和是不守恒的，这是因为氢原子要辐射（或吸收）光子，故C错误；据光电效应方程EKm=h-W可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，故D正确；故选D. 10答案及解析：答案：AD解析：干涉是波特有的现象,选项A正确;射线在云室中穿过,留下的径迹是粒子的轨迹,选项B错误;光电效应体现了光的粒子性,选项C错误;电子显微镜利用了电子的波动性来观测物质的微观结构,选项D正确。 11答案及解析：答案：AC解析：反应方程为，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，A正确；根据质能方程，质量减少，为释放的核能，不是锂核获得的动能，B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核(）的动量之和等于反应前电子的动量，C正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核（）的能量之和小于反应前电子的能量，D错误 12答案及解析：答案：D解析：原子核的比结合能越大,原子核就越稳定,故A错误;原子核D与E结合属于轻核聚变,放出能量,故B错误;射线的频率越高,逸出的光电子的最大初动能就越大,与照射强度无关,故C错误;核衰变时粒子是由核内2个质子与2个中子结合在一起形成的,故D正确. 13答案及解析：答案：C解析：这群处于n=k能级的氦离子向低能级跃迁时,直接跃迁到基态时放出的光子的能量最大,由于放出的光子的最大能量为48.4eV,因此k=3,故处于基态的氦离子跃迁到n=3能级时,吸收的光子的能量为48.4eV,A、B错误;由可知,一群处于n=3能级的氦离子共可以辐射出3种不同频率的光子,C正确;处于n=3能级的氦离子至少需要吸收6.0eV的能量才能电离,D错误。 14答案及解析：答案： AC解析： 普朗克为了解释黑体辐射规律提出了电磁辐射的能量是量子化的,故A正确;卢瑟福依据粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构模型,故B错误;贝可勒尔发现了天然放射性现象,揭开了人类研究原子核结构的序幕,说明原子核还是可以分割的,故C正确;衰变的实质是原子核内中子转变为质子时,释放出来电子,故D错误。 15答案及解析：答案：ABD解析：爱因斯坦光电效应公式为Ek=hv-W逸，其中Ek为光电子的最大初动能,hv为光子的能量,W逸为钛的逸出功。由钛表面放出的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线可得直线斜率表示普朗克常量h,直线与x轴的交点为该金属的极限频率,当v1 = 1.0x1015 Hz时Ek1=0,当v2=2.5x1015 Hz时，Ek2=1.0x10-18 J,则h=6.67x10-34 Js,D正确；vc=v1=1.0x1015 Hz,则W逸=hvc=6.67x10-19 J,故A、B正确,根据爱因斯坦光电效应公式得,光电子的最大初动能Ek与光子的能量有关,光子的能量越大, 光电子的最大初动能也就越大,故C错误:由Ek=hv-W逸知光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系,但不成正比,故E错误. 16答案及解析：答案：D解析：根据题意以及质量数守恒和电荷数守恒可得中子轰击锂核的方程为,A错误;核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领,但穿透能力较弱,B错误;伴随着天然放射现象且产生粒子的衰变方是衰变,而中子轰击锂核()的核反应是原子核的人工转变,故C错误;核反应中释放的核能来源于核反应过程中的质量亏损,故D正确. 17答案及解析：答案：A解析：钴60放出的 射线穿透能力强,半衰期长,选项A正确,B错误; 射线电离能力最强, 射线的电离能力最弱,氡222放出的是射线,选项C错误,故选A。 18答案及解析：答案：BC解析：将滑片右移,光电管两端的电压增大,但之前光电流是否达到饱和并不清楚,因此光电管两端的电压增大,光电流不一定增大,选项A错误;将电源反接,所加电压会阻碍光电子向阳极运动,但若,仍会有一定数量的光电子可到达阳极而形成光电流,选项B正确;若阴极材料的逸出功为1.05eV,由光电效应方程知,逸出的光电子最大初动能为,选项C正确;由于阴极K的逸出功未知,能使阴极K发生光电效应的光子种数无法确定,选项D错误. 19答案及解析：答案：AC解析：A、B所列反应是核聚变反应,衰变要放出电子,选项A正确,B错误;C、D两种反应都是核裂变反应.选项C正确,D错误。 20答案及解析：答案：BCD解析：由动量守恒可知，衰变后粒子与新核Y运动方向相反，所以，轨迹圆应外切，由圆周运动的半径公式可知，粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，A错误；由圆周运动的半径公式可知，B正确；圆周运动周期，环形电流，C正确；对粒子，由洛伦兹力提供向心力可得，由质量关系可知，衰变后新核Y质量为，由衰变过程动量守恒可得可知，系统增加的能量为，由质能方程得，联立可得，D正确。 21答案及解析：答案：1.光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数光电子的最大初动能为.2.设阴极材料的极限波长为,根据爱因斯坦光电效应方程得,代入数据得.解析： 22答案及解析：答案：1.kE02.10; 3.13.06eV解析：1.设v和vH分别表示粒子和氢原子碰撞前的速率,碰撞的过程中动量守恒,可得mv-mHvH=0又联立解得EH=kE0。2.辐射出光子的频率种数为。3.频率最高的光子的能量。 23答案及解析：答案：1. 2.2.7×104kg解析：1. 。2.核电站每年放出的热量一个裂变放出的热量需要浓缩铀。