专题14+近代物理（第02期）-2019年高三物理期末与一模试题分项解析 8页

专题14近代物理2019年高三期末、一模物理试题分项解析一．选择题1.（2019年1月云南昆明复习诊断测试）科学家对氢光谱可见光区的四条谱线进行了分析，发现这些谱线的波长可以用公式来表示。关于此公式，下列说法正确的是A.该公式是玻尔首先通过对光谱的分析得到的经验公式B.公式中R为普朗克常量C.公式中n的取值范围为自然数D.公式中n越大，辐射出的光子能量越大【参考答案】D【命题意图】本题考查对巴尔末公式的理解及其相关知识点。2．【2019江苏调研联考】(多选)2017年8月28日，位于东莞市大朗镇的中国散裂中子源（CSNO)首次打靶成功，获得中子束流，标志着三裂中子源主体工程完工，并投入试运行。散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具，如一台“超级显微镜”，可以研究DNA、结品材料、聚合物等物质的微观结构。下列关于中子的说法正确的是()A．卢瑟福预言了中子的存在，査德威克通过实验发现了中子B．散裂中子源中产生的强中子束流可以利用电场使之慢化C．若散裂中子源中的中子束流经慢化后的速度相同，电子显微镜中的电子流速度相同，此时电子的物质波波长比中子的物质波波长短D．原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，存助于维系原子核的稳定【参考答案】AD【名师解析】卢瑟福预言了中子的存在，査德威克通过实验发现了中子，故A正确；中子不带电，则散裂中子源中产生的强中子束流不可以利用电场使之慢化，故B错误；根据德波罗意波波长表达式，若散裂中子源中的中子束流经慢化后的速度与电子显微镜中的电子流速度相同，因中子的质量大于电子的质量，则中子的动量大于电子的动量，则此时电子的物质波波长比中子的物质波波长长，故C错误；中子不带电，则原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定，故D正确。 3．【2019嘉兴教学测试】太阳内部不断进行着各种核聚变反应，其中一种为，氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氯核的质量为m3，中子的质量为m4，核反应中发射一种γ光子，该γ光子照射到逸出功为W0的金属上打出的最大初动能的光电子速度为v，已知光电子的质量为m，光速为c，普朗克常量为h，则下列说法错误的是()A．聚变反应释放的核能为(m1＋m2－m3－m4)c2B．γ光子来源于原子核外电子的能级跃迁C．光电子的德布罗意波长为D．γ光子的频率为【参考答案】B4．【2019杭州模拟】氢原子光谱如甲图所示，图中给出了谱线对应的波长，已知普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，玻尔的氢原子能级图如乙图所示，则下列说法错误的是()A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量B．甲图所示的四种光均属于可见光范畴C．Hβ对应光子的能量约为10.2eVD．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级【参考答案】C 5．【2019湖北十二校调研联考】下列说法正确的是()A．某种放射性元素的半衰期为T，则这种元素的12个原子核在经过2T时间后，这些原子核一定还有3个没有发生衰变B．根据爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W，若频率分别为ν1和ν2(ν1<ν2)的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为ν1的光照射该金属时产生的光电子的初动能一定比频率为ν2的光照射该金属时产生的光电子的初动能更大C．氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n＝4能级跃迁到n＝2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则处在n＝4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应D．放射性元素发生β衰变时，放射性元素的原子放出核外电子，形成高速电子流—即β射线。【参考答案】C【名师解析】原子核有半数发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期，是大量原子核衰变的统计结果，对少量的放射性元素的原子核，无法确定，故A错误；根据爱因斯坦的光电效应方程Ek=hν-W，若频率分别为ν1和ν2（ν1<ν2）的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为ν1的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能一定比频率为ν2的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能更小，故B错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，从n=4能级跃迁到n=3能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，从n=3能级跃迁到n=2能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，其余跃迁时所放出的光子都能使某种金属发生光电效应，即则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应．故C正确；β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，故D错误。6．【2019南昌模拟】如图1所示是研究光电效应的电路图。某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图2所示。 则下列说法正确的是(　　)A．甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B．单位时间内甲光照射光电管发出的光电子比乙光照射时发出的少C．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等D．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系【参考答案】D7．【2019潍坊高考预测】下列的若干叙述中，不正确的是()A．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断x为β粒子B．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系C．一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量剩下一半D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量增大了 【参考答案】C8．【2019石家庄模拟】下列说法正确的是()A．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律B．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和C．在天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的D．镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，也就是说，100个镭226核经过1620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变【参考答案】A【名师解析】在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律，选项A正确；原子核的结合能是核反应前后有质量亏损，以能量的形式释放出来，B错误；β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，C错误；半衰期是统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，D错误。9．（2019浙江模拟）下列说法正确的是(　　)A．通过给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺疾病，这是利用放射性同位素原子作为示踪原子B．X射线产生的物理原理是原子的内层电子受到激发后产生C．贝克勒尔发现的铀和含铀的矿物能发出看不见的射线，这种射线中存在X射线可使照相底版感光D．目前核电站主要是核裂变，为控制核反应速度，可以利用镉棒作为慢化剂，减缓中子的速度【参考答案】AB【名师解析】 给人注射碘的放射性同位素碘131，做示踪原子，有助于诊断甲状腺的疾病，选项A正确；X射线产生的物理原理是原子的内层电子受到激发后产生，选项B正确；1896年法国物理学家贝克勒尔发现有些物质能够发出一些看不见的射线，后来研究发现射线主要有三种，即α射线、β射线及γ射线，选项C错误；核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度，选项D错误。10．（2019浙江杭州模拟）【加试题】关于近代物理学的结论中，下列叙述中正确的是(　　)A．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的B．设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，所释放的核能为ΔE＝(m3－m1－m2)c2C.U＋n→Xe＋Sr＋2n是裂变D.Th衰变成Pb要经过6次α衰变和4次β衰变【参考答案】CD11.如图9所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是(　　)图9A．入射光子的能量为hB．到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eUC．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出D．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出【参考答案】ABD【名师解析】入射光的能量为E＝hν＝h，选项A正确；由光电效应方程可得从B板逸出的光电子的最大初动能为EB＝hν－W，由eU＝EA－EB可得到达A板的光电子的最大动能为EA＝h－W＋eU ，选项B正确；能不能发生光电效应，取决于入射光的频率，与板间电压无关，选项C错误；若减小入射光的波长，入射光频率增大，大于金属的极限频率，可以发生光电效应，选项D正确。12.（2019广东惠州第三次调研）在核反应方程中，X表示的是A.质子B.中子C.电子D.α粒子【参考答案】A【命题意图】本题考查核反应方程。【解题思路】根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为1，质量数为1，X表示的是质子，选项A正确。【方法归纳】核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，能量守恒定律和动量守恒定律。二．计算题1.我们知道，根据光的粒子性，光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，光子具有动量（h/c）和能量（h），当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力。光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压。联想到人类很早就会制造并广泛使用的风帆，能否做出利用太阳光光压的“太阳帆”进行宇宙航行呢？1924年，俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔明确提出“用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度”，首次提出了太阳帆的设想。但太阳光压很小，太阳光在地球附近的光压大约为，但在微重力的太空，通过增大太阳帆面积，长达数月的持续加速，使得太阳帆可以达到甚至超过宇宙速度。IKAROS是世界第一个成功在行星际空间运行的太阳帆。2010年5月21日发射，2010年12月8日，IKAROS在距离金星80,800公里处飞行掠过，并进入延伸任务阶段。设太阳单位时间内向各个方向辐射的总能量为，太空中某太阳帆面积为，某时刻距太阳距离为（很大，故太阳光可视为平行光，太阳帆位置的变化可以忽略），且帆面和太阳光传播方向垂直，太阳光频率为，真空中光速为，普朗克常量为h。（1）当一个太阳光子被帆面完全反射时，求光子动量的变化，判断光子对太阳帆面作用力的方向。（2）计算单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数（3）事实上，到达太阳帆表面的光子一部分被反射，其余部分被吸收。被反射的光子数与入射光子总数的比，称为反射系数。若太阳帆的反射系数为，求该时刻太阳光对太阳帆的作用力。 （3）时间内：反射光子动量变化（2分）吸收光子动量变化（2分）根据动量定理（2分）得（2分）